CN109880501B - 一种基于3d网状结构涂层的防爆玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于3D网状结构涂层的防爆玻璃，涉及多功能玻璃领域，防爆玻璃为三明治结构，中间为玻璃基片，上下表面为防爆涂层；所述防爆涂层是由聚脲酰亚胺弹性体与掺铈的蜂窝状二氧化锆相互交联形成的3D网状结构涂层，所述防爆涂层的厚度为0.5‑1μm。本发明还提供了该防爆玻璃的制备方法，具体为：首先制备聚脲酰亚胺弹性体溶液；然后制得含铈/硅溶胶，将二者复配添加助剂制得成膜液；将成膜液分别涂覆于玻璃基片两表面，真空干燥后，在一定条件进行热处理，制得防爆玻璃。该防爆玻璃的防爆涂层与玻璃基片结合性能好，在恶劣环境下长时间使用无老化，且制备方法简单，能耗低。
Description
技术领域：
本发明涉及多功能玻璃制备领域，具体的涉及一种基于3D网状结构涂层的防爆玻璃及其制备方法。
背景技术：
玻璃具有良好的透光性、隔音效果以及自重轻、易安装的优点，然而玻璃也是一种典型的脆性材料，具有强度高、易破碎的特点。在受到强烈的爆炸载荷或剧烈的冲击载荷的作用下，玻璃往往会很容易发生破碎，并产生高速飞溅的碎片，从而伤害到人员或结构设施的安全。因此为了保证人员以及财产的安全，改善玻璃的抗冲击以及抗爆性能显得尤为重要，并成为了国内外的研究热点，随之，夹层玻璃应运而生。
夹层玻璃是一种新型的复合结构，在装置保护方面得到了广泛的应用，其是一种由两层或多层平板玻璃间夹杂一层或多层透明的高分子聚合物胶层，在高温高压的环境下经过清洗、切割、抽真空、等工序复合而成的新型结构，俗称胶合玻璃或夹层玻璃。由于玻璃与胶层之间牢固的粘连性，玻璃的韧性与回弹性得到了很好的改善，从而提升了夹层玻璃在受到强烈的爆炸载荷或剧烈的冲击载荷的作用时的抗冲击性与抗爆能力，并在吸收噪声方面也有较好的表现。夹层玻璃采用的平板玻璃类型包括：普通平板玻璃、钢化玻璃、半钢化玻璃、吸热玻璃等，其中以钢化玻璃为主；中间的高分子胶层常用的包括：聚乙烯缩丁醛、聚氨酯。乙烯-醋酸乙烯共聚物等。玻璃是脆性材料，而胶层则在常温下是超弹性材料，具有很好的延伸性，两者的结合很好的改善了夹层玻璃的整体韧性。
中国专利(CN201810169535.X)公开了一种用于室内建筑隔断的防爆玻璃，防爆玻璃是由两块玻璃基板构成的双层玻璃，双层玻璃内部设置夹层，夹层的内壁设置保温涂层，保温涂层的成分为纳米二氧化锡，夹层的内部填充有防爆填料。防爆填料的组分包括：丙烯酸树脂、聚乙烯醇、丁醛、聚异氰酸酯、增塑剂、紫外线吸收剂。其中，丙烯酸树脂选用软化点为150-165℃的热塑性丙烯酸树脂，增塑剂选用邻苯二甲酸二辛酯；紫外线吸收剂选用2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或邻羟基苯甲酸苯酯；该型防爆玻璃经过蚀刻、镀膜、合片、胶粘固化、填料注射和封边处理等多道工艺制造而成。具有良好的保温性能和优秀的防爆效果，并且可以防止玻璃碎片飞溅。中国专利(CN201611066859.8)公开了一种纳米硅镓的隔热、防爆玻璃及其制备方法，该玻璃以重量份数计算，包括聚乙烯醇缩丁醛树脂80-90份；纳米二氧化硅1-2份；纳米氧化镓0.5-1份；乙酸乙酯2-4份；乙酸丁酯2-4份；甲醚1-2份；纳米氧化锌1-3份；以及纳米气凝胶0.5-1份。将纳米二氧化硅与纳米氧化镓结合使用，制备的玻璃具有良好的透光性、隔热保温、隔紫外线、降噪等性能，涂层具有良好的耐水性、较高的表面硬度，强的附着力，良好的耐酸碱性、抗霉变、抗潮湿、耐温差、耐磨性和阻燃性能。可广泛应用于汽车玻璃、建筑玻璃、有机玻璃的透明隔热保温与节能，是建筑贴膜等同类产品的优良换代产品。目前的技术中常常存在的问题有胶层与玻璃基片的结合力不够导致制得的防爆玻璃在上时间使用或恶劣环境中会发生胶层与玻璃基片会发生些许脱落，从而导致防爆玻璃的力学性能下降，防爆性能变差。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是现有技术防爆玻璃中制备工艺复杂，防爆涂层与玻璃基体结合性差，力学性能不佳，防爆性能差。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于3D网状结构涂层的防爆玻璃及其制备方法；该防爆玻璃为三明治夹层结构，在玻璃基片两表面均涂覆一层防爆层；所述防爆层为聚脲酰亚胺弹性体与掺铈的蜂窝状二氧化锆相互交联形成的网状结构。本发明提供的防爆玻璃耐久性好，防爆性能佳，制备方法简单，能耗低。
为了更好的解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种基于3D网状结构涂层的防爆玻璃，所述防爆玻璃为三明治结构，中间为玻璃基片，上下表面为防爆涂层；所述防爆涂层是由聚脲酰亚胺弹性体与掺铈的蜂窝状二氧化锆相互交联形成的3D网状结构涂层，所述防爆涂层的厚度为0.5-1μm。
该防爆玻璃的制备方法包括以下步骤：
(1)将4,4’-二氨基二苯醚和四甲基-双(γ-氨丙基)二硅氧烷溶于N-甲基吡咯烷酮中制得反应溶液，将其置于带有搅拌器的三口烧瓶中，冰水浴下分三次将均苯四酸二酐加入到反应溶液中进行反应2-4h，反应结束后室温下向三口烧瓶中缓慢滴加甲苯二异氰酸酯，边滴加边剧烈搅拌，滴加结束后1500-3000rpm下搅拌反应5h，制得黄色溶液，采用N-甲基吡咯烷酮作为稀释剂将黄色溶液稀释至固含量为3％的淡黄色溶液；
(2)将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中制得溶液A，将硝酸铈溶于去离子水中制得溶液B，将水溶性淀粉溶于去离子水中制得溶液C，将溶液A加入到带有冷凝管的三口烧瓶中，将溶液B和溶液C混合滴加到三口烧瓶内，3000转/分、60-100℃下搅拌反应100-200min，然后冷却至室温，滴加质量浓度为25％的盐酸溶液制得混合溶胶；
(3)将步骤(1)制得的淡黄色溶液和步骤(2)制得的混合溶胶混合，然后加入成膜助剂、增稠剂、流平剂以及抗氧剂搅拌制得成膜液；将玻璃基片采用丙酮清洗后干燥；然后将制得的成膜液均匀涂覆于清洗后的玻璃基片的两表面，首先在60-80℃下真空干燥1-3h，然后置于200℃下干燥30-50min，最后置于马弗炉内，以5℃/min的速率升温至350℃下处理20min，然后以10℃/min的速率升温至500℃处理60-100min，制得防爆玻璃。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，4,4’-二氨基二苯醚、四甲基-双(γ-氨丙基)二硅氧烷、均苯四酸二酐、甲苯二异氰酸酯的摩尔比为0.33:0.33:0.5：(0.1-0.15)。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述溶液A、溶液B、溶液C的摩尔浓度分别为0.55mol/L、0.12mol/L、0.02mol/L。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述正硅酸乙酯、硝酸铈、淀粉的摩尔比为5:0.01：(0.0035-0.008)。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述成膜助剂为醇酯十二。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述增稠剂为羟乙基纤维素。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述流平剂为聚二甲基硅氧烷。
作为上述技术方案的优选，防爆涂层中以重量份计，各组分的用量分别为：聚脲酰亚胺弹性体10-15份、掺铈二氧化硅0.5-1.5份、成膜助剂0.05-0.1份、抗氧剂0.1-0.2份、增稠剂0.1-0.2份、流平剂0.5-1份。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
聚脲酰亚胺弹性体是一种具有软硬段结构的耐高温聚合物，其分子结构中的硬段是由异氰酸酯和二酐反应所形成的聚酰亚胺，而软段一般由聚醚多元胺，其成本低，不易燃，自愈性好，吸能性能优异；二氧化锆不仅耐磨性好，且其也具有一定的吸能作用，尤其铈元素的掺杂带来的晶格缺陷使得二氧化硅的吸能作用更加显著。本发明首先以ODA、APDS、TDI为原料制备聚脲酰胺酸溶液；其兼具有亲水性和疏水性；然后本发明将硅源和铈源溶液混合，以淀粉为模板剂制得溶胶；溶胶和聚脲酰胺酸溶液混合加入助剂制得成膜液；成膜液涂覆于玻璃片两表面，首先在真空条件下进行干燥，然后在200℃下干燥，干燥过程中聚脲酰胺酸可有效将水滴包裹稳定在溶液表面，在玻璃基片表面形成稳定的多孔网状结构；最后在一定温度下对涂膜玻璃基片进行热处理，制得的蜂窝状掺铈二氧化硅与多孔网状结构的聚脲酰亚胺互穿交联，在玻璃基片表面形成3D网状结构；该涂层致密度好，与玻璃基片结合性能好；可有效提高玻璃的防爆性能。
本发明制得的防爆涂层，聚脲弹性体形成的多孔网状结构不仅与蜂窝状无机材料形成穿孔物理交联，且蜂窝状掺铈二氧化硅中的Si-OH等活性基团可与聚脲酰亚胺弹性体中的-NH2形成化学键合，形成更为稳定的3D网状结构，当玻璃收到外力冲击时，该涂层可有效吸收冲击波能量，将其转化为弹性是能或内能，从而达到良好防爆的效果。而且本发明制得的防爆涂层为多孔状，具有较大的比表面积，力学性能好，具有一定的阻燃性能，当热量穿越多孔结构时，可快速发生热交换，热量散失或被吸收，降低了燃烧反应后的最终温度，缩小了反应气体的膨胀程度，压力值增加速度放慢而达不到爆破极限，从而防止爆炸发生。本发明公开的方法操作简单，能耗低。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
(1)将0.33mol 4,4’-二氨基二苯醚和0.33mol四甲基-双(γ-氨丙基)二硅氧烷溶于500mL N-甲基吡咯烷酮中制得反应溶液，将其置于带有搅拌器的三口烧瓶中，冰水浴下分三次将0.5mol均苯四酸二酐加入到反应溶液中进行反应2h，反应结束后室温下向三口烧瓶中缓慢滴加0.1mol甲苯二异氰酸酯，边滴加边剧烈搅拌，滴加结束后1500rpm下搅拌反应5h，制得黄色溶液，采用N-甲基吡咯烷酮作为稀释剂将黄色溶液稀释至固含量为3％的淡黄色溶液；
(2)将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中制得浓度为0.55mol/L的溶液A，将硝酸铈溶于去离子水中制得浓度为0.12mol/L的溶液B，将水溶性淀粉溶于去离子水中制得浓度为0.02mol/L的溶液C，将溶液A加入到带有冷凝管的三口烧瓶中，以正硅酸乙酯、硝酸铈、淀粉的摩尔比为5:0.01：0.0035的比例将溶液B和溶液C混合滴加到三口烧瓶内，3000转/分、60℃下搅拌反应100min，然后冷却至室温，滴加质量浓度为25％的盐酸溶液制得混合溶胶；
(3)将步骤(1)制得的淡黄色溶液和步骤(2)制得的混合溶胶混合，然后加入0.05份醇酯十二、0.1份羟乙基纤维素、0.5份聚二甲基硅氧烷以及0.1份受阻酚类抗氧剂搅拌制得成膜液；将玻璃基片采用丙酮清洗后干燥；然后将制得的成膜液均匀涂覆于清洗后的玻璃基片的两表面，首先在60℃下真空干燥1h，然后置于200℃下干燥30min，最后置于马弗炉内，以5℃/min的速率升温至350℃下处理20min，然后以10℃/min的速率升温至500℃处理60min，制得防爆玻璃，防爆涂层中聚脲酰亚胺弹性体为10份，掺铈二氧化硅为0.5份。
实施例2
(1)将0.33mol 4,4’-二氨基二苯醚和0.33mol四甲基-双(γ-氨丙基)二硅氧烷溶于500mL N-甲基吡咯烷酮中制得反应溶液，将其置于带有搅拌器的三口烧瓶中，冰水浴下分三次将0.5mol均苯四酸二酐加入到反应溶液中进行反应4h，反应结束后室温下向三口烧瓶中缓慢滴加0.15mol甲苯二异氰酸酯，边滴加边剧烈搅拌，滴加结束后1500rpm下搅拌反应5h，制得黄色溶液，采用N-甲基吡咯烷酮作为稀释剂将黄色溶液稀释至固含量为3％的淡黄色溶液；
(2)将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中制得浓度为0.55mol/L的溶液A，将硝酸铈溶于去离子水中制得浓度为0.12mol/L的溶液B，将水溶性淀粉溶于去离子水中制得浓度为0.02mol/L的溶液C，将溶液A加入到带有冷凝管的三口烧瓶中，以正硅酸乙酯、硝酸铈、淀粉的摩尔比为5:0.01：0.008的比例将溶液B和溶液C混合滴加到三口烧瓶内，3000转/分、100℃下搅拌反应200min，然后冷却至室温，滴加质量浓度为25％的盐酸溶液制得混合溶胶；
(3)将步骤(1)制得的淡黄色溶液和步骤(2)制得的混合溶胶混合，然后加入0.1份醇酯十二、0.2份羟乙基纤维素、1份聚二甲基硅氧烷以及0.2份受阻酚类抗氧剂搅拌制得成膜液；将玻璃基片采用丙酮清洗后干燥；然后将制得的成膜液均匀涂覆于清洗后的玻璃基片的两表面，首先在80℃下真空干燥3h，然后置于200℃下干燥50min，最后置于马弗炉内，以5℃/min的速率升温至350℃下处理20min，然后以10℃/min的速率升温至500℃处理100min，制得防爆玻璃，防爆涂层中聚脲酰亚胺弹性体为15份，掺铈二氧化硅为1.5份。
实施例3
(1)将0.33mol 4,4’-二氨基二苯醚和0.33mol四甲基-双(γ-氨丙基)二硅氧烷溶于500mL N-甲基吡咯烷酮中制得反应溶液，将其置于带有搅拌器的三口烧瓶中，冰水浴下分三次将0.5mol均苯四酸二酐加入到反应溶液中进行反应2.5h，反应结束后室温下向三口烧瓶中缓慢滴加0.11mol甲苯二异氰酸酯，边滴加边剧烈搅拌，滴加结束后1500rpm下搅拌反应5h，制得黄色溶液，采用N-甲基吡咯烷酮作为稀释剂将黄色溶液稀释至固含量为3％的淡黄色溶液；
(2)将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中制得浓度为0.55mol/L的溶液A，将硝酸铈溶于去离子水中制得浓度为0.12mol/L的溶液B，将水溶性淀粉溶于去离子水中制得浓度为0.02mol/L的溶液C，将溶液A加入到带有冷凝管的三口烧瓶中，以正硅酸乙酯、硝酸铈、淀粉的摩尔比为5:0.01：0.004的比例将溶液B和溶液C混合滴加到三口烧瓶内，3000转/分、70℃下搅拌反应120min，然后冷却至室温，滴加质量浓度为25％的盐酸溶液制得混合溶胶；
(3)将步骤(1)制得的淡黄色溶液和步骤(2)制得的混合溶胶混合，然后加入0.06份醇酯十二、0.12份羟乙基纤维素、0.6份聚二甲基硅氧烷以及0.12份受阻酚类抗氧剂搅拌制得成膜液；将玻璃基片采用丙酮清洗后干燥；然后将制得的成膜液均匀涂覆于清洗后的玻璃基片的两表面，首先在60℃下真空干燥1.5h，然后置于200℃下干燥40min，最后置于马弗炉内，以5℃/min的速率升温至350℃下处理20min，然后以10℃/min的速率升温至500℃处理70min，制得防爆玻璃，防爆涂层中聚脲酰亚胺弹性体为11份，掺铈二氧化硅为0.7份。
实施例4
(1)将0.33mol 4,4’-二氨基二苯醚和0.33mol四甲基-双(γ-氨丙基)二硅氧烷溶于500mL N-甲基吡咯烷酮中制得反应溶液，将其置于带有搅拌器的三口烧瓶中，冰水浴下分三次将0.5mol均苯四酸二酐加入到反应溶液中进行反应3h，反应结束后室温下向三口烧瓶中缓慢滴加0.12mol甲苯二异氰酸酯，边滴加边剧烈搅拌，滴加结束后1500rpm下搅拌反应5h，制得黄色溶液，采用N-甲基吡咯烷酮作为稀释剂将黄色溶液稀释至固含量为3％的淡黄色溶液；
(2)将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中制得浓度为0.55mol/L的溶液A，将硝酸铈溶于去离子水中制得浓度为0.12mol/L的溶液B，将水溶性淀粉溶于去离子水中制得浓度为0.02mol/L的溶液C，将溶液A加入到带有冷凝管的三口烧瓶中，以正硅酸乙酯、硝酸铈、淀粉的摩尔比为5:0.01：0.0045的比例将溶液B和溶液C混合滴加到三口烧瓶内，3000转/分、80℃下搅拌反应140min，然后冷却至室温，滴加质量浓度为25％的盐酸溶液制得混合溶胶；
(3)将步骤(1)制得的淡黄色溶液和步骤(2)制得的混合溶胶混合，然后加入0.07份醇酯十二、0.14份羟乙基纤维素、0.7份聚二甲基硅氧烷以及0.14份受阻酚类抗氧剂搅拌制得成膜液；将玻璃基片采用丙酮清洗后干燥；然后将制得的成膜液均匀涂覆于清洗后的玻璃基片的两表面，首先在70℃下真空干燥2h，然后置于200℃下干燥40min，最后置于马弗炉内，以5℃/min的速率升温至350℃下处理20min，然后以10℃/min的速率升温至500℃处理70min，制得防爆玻璃，防爆涂层中聚脲酰亚胺弹性体为12份，掺铈二氧化硅为0.9份。
实施例5
(1)将0.33mol 4,4’-二氨基二苯醚和0.33mol四甲基-双(γ-氨丙基)二硅氧烷溶于500mL N-甲基吡咯烷酮中制得反应溶液，将其置于带有搅拌器的三口烧瓶中，冰水浴下分三次将0.5mol均苯四酸二酐加入到反应溶液中进行反应3h，反应结束后室温下向三口烧瓶中缓慢滴加0.13mol甲苯二异氰酸酯，边滴加边剧烈搅拌，滴加结束后2000rpm下搅拌反应5h，制得黄色溶液，采用N-甲基吡咯烷酮作为稀释剂将黄色溶液稀释至固含量为3％的淡黄色溶液；
(2)将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中制得浓度为0.55mol/L的溶液A，将硝酸铈溶于去离子水中制得浓度为0.12mol/L的溶液B，将水溶性淀粉溶于去离子水中制得浓度为0.02mol/L的溶液C，将溶液A加入到带有冷凝管的三口烧瓶中，以正硅酸乙酯、硝酸铈、淀粉的摩尔比为5:0.01：0.005的比例将溶液B和溶液C混合滴加到三口烧瓶内，3000转/分、90℃下搅拌反应160min，然后冷却至室温，滴加质量浓度为25％的盐酸溶液制得混合溶胶；
(3)将步骤(1)制得的淡黄色溶液和步骤(2)制得的混合溶胶混合，然后加入0.08份醇酯十二、0.16份羟乙基纤维素、0.8份聚二甲基硅氧烷以及0.16份受阻酚类抗氧剂搅拌制得成膜液；将玻璃基片采用丙酮清洗后干燥；然后将制得的成膜液均匀涂覆于清洗后的玻璃基片的两表面，首先在60-80℃下真空干燥2h，然后置于200℃下干燥40min，最后置于马弗炉内，以5℃/min的速率升温至350℃下处理20min，然后以10℃/min的速率升温至500℃处理80min，制得防爆玻璃，防爆涂层中聚脲酰亚胺弹性体为13份，掺铈二氧化硅为1.1份。
实施例6
(1)将0.33mol 4,4’-二氨基二苯醚和0.33mol四甲基-双(γ-氨丙基)二硅氧烷溶于500mL N-甲基吡咯烷酮中制得反应溶液，将其置于带有搅拌器的三口烧瓶中，冰水浴下分三次将0.5mol均苯四酸二酐加入到反应溶液中进行反应3.5h，反应结束后室温下向三口烧瓶中缓慢滴加0.14mol甲苯二异氰酸酯，边滴加边剧烈搅拌，滴加结束后2500rpm下搅拌反应5h，制得黄色溶液，采用N-甲基吡咯烷酮作为稀释剂将黄色溶液稀释至固含量为3％的淡黄色溶液；
(2)将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中制得浓度为0.55mol/L的溶液A，将硝酸铈溶于去离子水中制得浓度为0.12mol/L的溶液B，将水溶性淀粉溶于去离子水中制得浓度为0.02mol/L的溶液C，将溶液A加入到带有冷凝管的三口烧瓶中，以正硅酸乙酯、硝酸铈、淀粉的摩尔比为5:0.01：0.007的比例将溶液B和溶液C混合滴加到三口烧瓶内，3000转/分、90℃下搅拌反应180min，然后冷却至室温，滴加质量浓度为25％的盐酸溶液制得混合溶胶；
(3)将步骤(1)制得的淡黄色溶液和步骤(2)制得的混合溶胶混合，然后加入0.09份醇酯十二、0.18份羟乙基纤维素、0.9份聚二甲基硅氧烷以及0.18份受阻酚类抗氧剂搅拌制得成膜液；将玻璃基片采用丙酮清洗后干燥；然后将制得的成膜液均匀涂覆于清洗后的玻璃基片的两表面，首先在70℃下真空干燥2.5h，然后置于200℃下干燥40min，最后置于马弗炉内，以5℃/min的速率升温至350℃下处理20min，然后以10℃/min的速率升温至500℃处理90min，制得防爆玻璃，防爆涂层中聚脲酰亚胺弹性体为14份，掺铈二氧化硅为1.3份。
对比例1
二氧化硅中未掺铈，其他制备工艺和实施例6相同。
对比例2
防爆涂层中仅为聚脲酰亚胺弹性体，其他制备工艺和实施例6相同。
性能测试：
1、抗折强度
测试方法：准备干净、表面无缺陷的试样；接通电源开关，选择量程，调平整，安放试样；调弓形夹，选择加载速度；测试，按下滑锤行走开关，向左滑行滑锤，负荷增加，直到试样断裂，滑锤自动前进，从滑锤指针对应处，读出最大载荷；使滑锤回归原位，转动滑锤的速度转钮，使转钮上的白线对准“0”：测量试样断裂处的厚度和宽度，精确到0.1mm。
其中，Rf：折强度极限N/m2；P：试样断裂时负荷，N；L：撑刀口之间的距离，30mm；b：样断口处宽度，mm；h：样断口处厚度，mm。
2、抗压强度
测试方法：方法和抗折强度测试方法相同。具体计算公式为：
其中，P：抗压强度极限，N/m2；F：材料破碎时所受到的最大负荷，N；S：材料的受力面积，m2。
3、阻燃性能
按照UL-94标垂直燃烧法准对材料进行测试。测试对比如表1所示.
表1
| 标准 | |
| V-2 | 对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭，可以有燃烧物掉下 |
| V-1 | 对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭，不能有燃烧物掉下 |
| V-0 | 对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭，不能有燃烧物掉下 |
测试结果如表2所示。
表2
| 抗折强度，MPa | 抗压强度，MPa | UL-94燃烧级别 | 氧指数LOI,％ | |
| 实施例1 | 13.65 | 31.77 | V-0 | 45 |
| 实施例2 | 15.05 | 33.09 | V-0 | 43 |
| 实施例3 | 14.23 | 32.15 | V-0 | 46 |
| 实施例4 | 15.09 | 32.13 | V-0 | 42 |
| 实施例5 | 14.66 | 33.02 | V-0 | 45 |
| 实施例6 | 14.95 | 32.91 | V-0 | 45 |
| 对比例1 | 10.82 | 28.15 | V-0 | 39 |
| 对比例2 | 9.33 | 13.66 | V-1 | 24 |
从上述测试结果来看，本发明制得的防爆玻璃力学性能优异，阻燃性能好。且在二氧化硅中掺入铈后具有更优异的性能。与单一的聚脲酰亚胺弹性体作为防爆涂层，本发明将蜂窝状的掺铈二氧化硅与多孔状聚脲酰亚胺弹性体复配作为防爆涂层，能更好的提高材料的防爆性能。
虽然已经对本发明的具体实施方案进行了描述，但是本发明的许多其他形式和改变对本领域技术人员而言是显而易见的。应理解所附权利要求和本发明通常涵盖本发明真实精神和范围内的所有这些明显的形式和改变。
Claims (8)
1.一种基于3D网状结构涂层的防爆玻璃，其特征在于：所述防爆玻璃为三明治结构，中间为玻璃基片，上下表面为防爆涂层；所述防爆涂层是由聚脲酰亚胺弹性体与蜂窝状掺铈二氧化硅相互交联形成的3D网状结构涂层，所述防爆涂层的厚度为0.5-1μm；所述防爆涂层中以重量份计，各组分的用量分别为：聚脲酰亚胺弹性体10-15份、蜂窝状掺铈二氧化硅0.5-1.5份、成膜助剂0.05-0.1份、抗氧剂0.1-0.2份、增稠剂0.1-0.2份、流平剂0.5-1份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将4,4’-二氨基二苯醚和四甲基-双（γ-氨丙基）二硅氧烷溶于N-甲基吡咯烷酮中制得反应溶液，将其置于带有搅拌器的三口烧瓶中，冰水浴下分三次将均苯四酸二酐加入到反应溶液中进行反应2-4h，反应结束后室温下向三口烧瓶中缓慢滴加甲苯二异氰酸酯，边滴加边剧烈搅拌，滴加结束后1500-3000rpm下搅拌反应5h，制得黄色溶液，采用N-甲基吡咯烷酮作为稀释剂将黄色溶液稀释至固含量为3%的淡黄色溶液；
（2）将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中制得溶液A，将硝酸铈溶于去离子水中制得溶液B，将水溶性淀粉溶于去离子水中制得溶液C，将溶液A加入到带有冷凝管的三口烧瓶中，将溶液B和溶液C混合滴加到三口烧瓶内，3000转/分、60-100℃下搅拌反应100-200min，然后冷却至室温，滴加质量浓度为25%的盐酸溶液搅拌制得混合溶胶；
（3）将步骤（1）制得的淡黄色溶液和步骤（2）制得的混合溶胶混合，然后加入成膜助剂、增稠剂、流平剂以及抗氧剂搅拌制得成膜液；将玻璃基片采用丙酮清洗后干燥；然后将制得的成膜液均匀涂覆于清洗后的玻璃基片的两表面，首先在60-80℃下真空干燥1-3h，然后置于200℃下干燥30-50min，最后置于马弗炉内，以5℃/min的速率升温至350℃下处理20min，然后以10℃/min的速率升温至500℃处理60-100min，制得防爆玻璃。
2.如权利要求1所述的一种基于3D网状结构涂层的防爆玻璃，其特征在于：步骤（1）中，4,4’-二氨基二苯醚、四甲基-双（γ-氨丙基）二硅氧烷、均苯四酸二酐、甲苯二异氰酸酯的摩尔比为0.33:0.33:0.5：（0.1-0.15）。
3.如权利要求1所述的一种基于3D网状结构涂层的防爆玻璃，其特征在于：步骤（2）中，所述溶液A、溶液B、溶液C的摩尔浓度分别为0.55mol/L、0.12mol/L、0.02mol/L。
4.如权利要求1所述的一种基于3D网状结构涂层的防爆玻璃，其特征在于：步骤（2）中，所述正硅酸乙酯、硝酸铈、水溶性淀粉的摩尔比为5:0.01：（0.0035-0.008）。
5.如权利要求1所述的一种基于3D网状结构涂层的防爆玻璃，其特征在于：步骤（3）中，所述成膜助剂为醇酯十二。
6.如权利要求1所述的一种基于3D网状结构涂层的防爆玻璃，其特征在于：步骤（3）中，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
7.如权利要求1所述的一种基于3D网状结构涂层的防爆玻璃，其特征在于：步骤（3）中，所述增稠剂为羟乙基纤维素。
8.如权利要求1所述的一种基于3D网状结构涂层的防爆玻璃，其特征在于：步骤（3）中，所述流平剂为聚二甲基硅氧烷。
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