CN114045112B - 温变调光防火胶及温致变色玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及安全节能玻璃产品制造技术领域，具体涉及一种温变调光防火胶及温致变色玻璃。所述温变调光防火胶以重量份计包括以下原料：硅溶胶90‑120份、防霉剂0.01‑0.5份、成炭剂0.1‑1.5份、耐热稳定剂0.1‑0.5份、消泡剂0.1‑0.2份、引发剂0.1‑3份、氢氧化钾17‑30份和溶剂0‑20份，其中，所述硅溶胶的质量浓度为45‑55%。本发明制得的防火胶应用于玻璃时，使其在具备防火隔热性能的同时，具有在一定温度下透光度下降从而达到遮阳调光的效果。
Description
技术领域
本发明涉及节能安全玻璃产品制造技术领域，具体涉及一种温变调光防火胶及温致变色玻璃。
背景技术
节能、减排、低碳、环保、绿色、生态是当今建筑发展的主旋律。随着建筑技术的不断发展，玻璃在建筑中的应用将越来越广泛。玻璃、建筑、安全、环保、宜居、舒适的关系也将越来越密切。玻璃正在向着两大功能方向发展：一是安全，二是节能。
防火玻璃除了具有普通玻璃的性能外，还具有控制火势蔓延、隔烟和隔热等性能，为发生火灾时的有效救护提供了宝贵的救援时间，最大限度地降低了人员、财产、建筑物的损失。防火玻璃可以使逃生和救援人员免遭热辐射伤害，并将火灾的破坏力降低到最小程度。由于近期国内外某些知名的大型建筑火灾频发，人们越来越关注和重视复合防火玻璃的研发生产以及使用效果。同时，随着生活水平的提高，人们对改善室内的热环境和提高建筑的舒适度的要求也越来越高，目前实现这一目的主要手段是使用空调，这必然增加建筑能耗，加剧能源危机。目前，需要一种同时具备防火性能和节能的玻璃。
发明内容
为了解决现有的技术问题，本发明提供了一种实现防火和节能双重效果的温变调光防火胶及温致变色玻璃。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
在本发明的一方面，提供了一种温变调光防火胶，包括以下重量份的原料：
硅溶胶90-120份、防霉剂0.01-0.5份、成炭剂0.1-1.5份、耐热稳定剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.2份、引发剂0.1-3份、氢氧化钾17-30份和溶剂0-20份，其中，所述硅溶胶的质量浓度为50-60%。
进一步地，所述硅溶胶中的纳米二氧化硅的粒径为80-180 nm，所述硅溶胶的粒径分布指数PDI小于0.01。
进一步地，所述纳米二氧化硅的粒径为150-160 nm。
进一步地，所述硅溶胶为100-110份，所述硅溶胶的质量浓度为50-55%。
进一步地，所述引发剂为2-3份。
进一步地，所述氢氧化钾为17-25份。
进一步地，所述防霉剂选自季铵盐衍生物、卡松、75号防霉剂中的至少一种；
所述成炭剂选自蔗糖、果糖、葡萄糖和麦芽糖中的至少一种；
所述耐热稳定剂选自硼砂和硼酸中的至少一种；
所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂；
所述引发剂选自碳酸钾、碳酸氢钾、氟硅酸钾和硝酸钾中的至少一种；
所述溶剂选自丙三醇、乙二醇和异丙醇中的至少一种。
在本发明的另一方面，提供了一种温致变色玻璃，包括：
迎火面玻璃层、背火面玻璃层以及位于所述迎火面玻璃层与所述背火面玻璃层之间的防火层，其中，所述防火层由所述的防火胶形成。
进一步地，所述防火层的厚度为0.5-2.0 mm。
进一步地，所述迎火面玻璃层为两层玻璃中间抽真空制作的真空玻璃层。
进一步地，还包括位于所述迎火面玻璃层一侧的钢化玻璃层，所述迎火面玻璃层位于所述钢化玻璃层与所述防火层之间，其中，所述钢化玻璃层与所述迎火面玻璃层之间形成有中空结构。
本发明提供的防火胶以K2O·nSiO2基的无机复合材料为基础，通过以上各组分的配比，尤其是硅溶胶、引发剂和氢氧化钾的配比，能够使该防火胶被制备成玻璃时具有在一定温度范围内透光率连续变化的性能，从而能够用作温致变色玻璃的原材料。本发明提供的防火胶既能实现防火性能，还能实现颜色随温度变化而变化的变色性能，从而实现防火和节能的双重效果。本发明的温致变色玻璃在具备防火隔热性能的同时，具有在一定温度下透光度下降，从而达到遮阳调光的效果。
附图说明
图1为温致变色防火玻璃的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明作进一步地详细描述，但不作为对本发明的限定。
本发明提供了一种防火胶，以重量份计，包括以下原料：硅溶胶90-120份、防霉剂0.01-0.5份、成炭剂0.1-1.5份、耐热稳定剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.2份、引发剂0.1-3份、氢氧化钾17-30份和溶剂0-20份，其中，硅溶胶的质量浓度为50-60%。
本发明制得的防火胶应用于玻璃时，使其在具备防火隔热性能的同时，具有在一定温度下透光度下降从而达到遮阳调光的效果。因此，在本文中，“防火胶”也可以被称为“温变调光防火胶”。
需要说明的是，本发明提到的“温致变色玻璃”是指如下玻璃：颜色随环境温度的变化而改变，当温度高于临界点时颜色变深，当温度低于临界点时又恢复到原来的透明状态。通常，这种颜色随环境温度循环变化的玻璃也被称为热致变色玻璃。
本发明的硅溶胶中可以含有纳米二氧化硅，其粒径可以为80-180 nm，优选地，其粒径可以为150-160 nm。例如，纳米二氧化硅的粒径可以为大约80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm或180nm。选用本发明的粒径范围，比表面积大，活性高，反应易控制。
硅溶胶的粒径分布指数PDI可以小于0.01。
硅溶胶的配比可以为90-100份、100-110份或110-120份。例如，硅溶胶的配比可以为90份、95份、100份、105份、110份、115份或120份。
硅溶胶的质量浓度可以为50-55%或55-60%。需要说明的是，硅溶胶的质量浓度，是指硅溶胶中二氧化硅的质量含量。例如，硅溶胶的质量浓度可以为50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%或60%。
采用本发明的硅溶胶的质量浓度制备的防火胶透明，能够出现变色效果。如果浓度过低，不会出现变色效果。
引发剂的配比为0.1-3份，优选为2-3份。例如，引发剂的配比可以为0.1份、0.5份、1.0份、1.5份、2.0份、2.5份或3.0份。
本发明的引发剂含量与硅溶胶的浓度形成很好的配合，所需硅溶胶的浓度越低，成本也就越低。但是过低的硅溶胶的浓度又无法出现变色效果，采用本发明的引发剂含量，同时兼顾了降低成本和变色的效果。
氢氧化钾的配比可以为17-25份或25-30份。例如，氢氧化钾的配比可以为17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、25份、27份或30份。
采用本发明上述配比的氢氧化钾和硅溶胶才能出现变色的效果。
防霉剂可以选自季铵盐衍生物、卡松、75号防霉剂中的至少一种。
成炭剂可以选自蔗糖、果糖、葡萄糖和麦芽糖中的至少一种。
耐热稳定剂可以选自硼砂和硼酸中的至少一种。
消泡剂可以为聚醚改性有机硅消泡剂。
引发剂可以为碳酸钾、碳酸氢钾、氟硅酸钾、硝酸钾中的至少一种。
氢氧化钾可以为纯度为90%的工业级氢氧化钾。
溶剂可以为丙三醇、乙二醇、异丙醇中的至少一种。
在本发明的实施例中，还提供了一种防火胶的制备方法，包括如下步骤：
以重量份计，将0.01-0.5份的防霉剂、0.1-1.5份的成炭剂、0.1-0.5份的耐热稳定剂、0.1-0.2份的消泡剂、0-20份的溶剂溶于90-120份的质量浓度为45-55%的硅溶胶中，混合形成原液；
将原液缓慢加入到17-30份的氢氧化钾和0.1-3份的引发剂的混合物中，边加边搅拌，经过反应、真空除气，得到前驱体溶液。
所得到的前驱体溶液即本发明实施例所述的防火胶，其可以用于制备防火玻璃，所制得的防火玻璃既能实现防火性能，还能实现颜色随温度变化而变化的变色性能，从而实现防火和节能的双重效果。
在本发明的实施例中，还提供了一种温致变色玻璃，如图1所示，包括：迎火面玻璃层11、背火面玻璃层12以及位于迎火面玻璃层11与背火面玻璃层12之间的防火层2，其中，防火层2由本发明任一实施例所述的温变调光防火胶形成。
迎火面玻璃层11可以为厚度3-5 mm的浮法玻璃或钢化玻璃；背火面玻璃层12可以为厚度5-10 mm的钢化玻璃。
为了对温度的感知更加敏感，防火层2的厚度设置为0.5-2.0 mm，优选可以为1.0-2.0 mm。例如，防火层的厚度可以为0.5mm、0.8 mm、1.0 mm、1.2 mm、1.5mm、1.8 mm或2.0mm。
温致变色玻璃还可以包括位于迎火面玻璃层11一侧的钢化玻璃层5，使得迎火面玻璃层11位于钢化玻璃层5与防火层2之间，其中，钢化玻璃层5与迎火面玻璃层11之间形成有中空结构。
中空结构中可以填充有空气、氪气、氩气、氮气或氦气中的一种或更多种。中空结构可以降低防火玻璃的变色温度。例如，通常情况下，防火层在例如60℃左右的临界温度发生变色，当包括了中空结构之后，由于温室作用，夏季阳光直晒作用下，例如当环境温度为30℃左右时，中空结构中腔体的温度就可以达到60℃左右，从而使得防火层开始变色，这样增加了防火玻璃用于外窗的应用性和实用性。
中空结构的厚度可以为6.0-18 mm，优选可以为8.0-16 mm。例如，中空结构的厚度可以为6mm、7mm 、8mm、 9mm、10mm 、12mm或16mm。
在本发明的实施例中，还提供了一种温致变色玻璃的制备方法，包括如下步骤：
提供迎火面玻璃层11和背火面玻璃层12，其中，迎火面玻璃层11可以为厚度3-5mm的浮法玻璃或钢化玻璃，背火面玻璃层12可以为厚度5-10 mm的钢化玻璃；
将迎火面玻璃层11和背火面玻璃层12通过密封胶3和结构胶4进行粘接，形成腔体，并预留灌浆口，其中，密封胶3可以为丁基胶条，结构胶4可以为硅酮胶；
将本发明任一实施例的防火胶灌注到迎火面玻璃层11与背火面玻璃层12之间形成的腔体后，再进行封口，得到防火玻璃半成品；
使防火玻璃半成品固化反应形成透明的防火玻璃，其中，该防火玻璃半成品可以是在烘箱中60-80℃加热2-12h ，固化反应形成，其中温度越高，时间越短，也可以采用阶梯升温加热固化的方式。也可以通过常温固化形成。常温固化所需时间比较长，夏季固化需要一周的时间。
需要说明的是，本发明实施例提供的防火玻璃及其制备方法使用本发明任一实施例的防火胶为原材料，因此也能够实现防火胶所能实现的效果，在此不再赘述。
通常，这种既能实现防火效果、还能实现颜色随温度变化而变化的变色性能的防火玻璃还可以被称为温致变色防火玻璃。具体地，温致变色防火玻璃是一种不仅具有在火灾中控制火焰蔓延、隔烟隔热的功能，还具有环境温度升高，玻璃由透明转变为不透明，环境温度降低，玻璃由不透明转变为透明的调节紫外线、可见光、红外透光率的智能玻璃。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。
实施例1：温变调光防火胶及含温变调光防火胶的温致变色防火玻璃
1）温变调光防火胶的制备
将0.05g卡松、0.5g果糖、0.1g硼砂、0.1g聚醚改性有机硅消泡剂和8g丙三醇溶于90g的质量浓度为55%硅溶胶中，高速搅拌混合均匀得到原液；其中，硅溶胶中的纳米二氧化硅的粒径为150 nm，所述硅溶胶的粒径分布指数PDI小于0.01；
将上述原液缓慢地加入到0.4g碳酸氢钾和20.74g氢氧化钾的混合物中，边加入边搅拌，防止热量释放过快而溢出，混合反应20min后抽真空10min获得前驱体溶液，该前驱体溶液即本发明所述的温变调光防火胶。
2）温致变色防火玻璃的制备
将丁基胶条延背火面玻璃层距边7mm左右的位置进行码放，预留灌浆口；将厚度为4mm的迎火面玻璃层通过丁基胶条与厚度为8mm的背火面玻璃层进行粘接、热压至所需厚度，此厚度通常为腔体厚度；在丁基胶条外侧缝隙中填充硅酮胶。通过所述灌浆口向厚度为0.5mm的腔体中灌装上述前驱体溶液，并采用丁基胶进行封口；将灌装好的温致变色防火玻璃转移到烘箱中，60℃加热12h进行固化反应，使其透明，从而获得温致变色防火玻璃。
实施例2：温变调光防火胶及含温变调光防火胶的温致变色防火玻璃
1）温变调光防火胶的制备
将0.5g的75号防霉剂、1.5g葡萄糖、0.5g硼酸、0.2g聚醚改性有机硅消泡剂和20g乙二醇溶于120g的质量浓度为50%硅溶胶中，高速搅拌混合均匀得到原液；其中，硅溶胶中的纳米二氧化硅的粒径为160 nm，所述硅溶胶的粒径分布指数PDI小于0.01；
将上述原液缓慢地加入到3g碳酸钾和17g氢氧化钾的混合物中，边加入边搅拌，防止热量释放过快而溢出，混合反应25min后抽真空12min获得前驱体溶液，该前驱体溶液即本发明所述的温变调光防火胶。
2）温致变色防火玻璃的制备
将丁基胶条延背火面玻璃层距边7mm左右的位置进行码放，预留灌浆口；将厚度为3mm的迎火面玻璃层通过丁基胶条与厚度为10mm的背火面玻璃层进行粘接、热压至所需厚度；在丁基胶条外侧缝隙中填充硅酮胶。通过所述灌浆口向厚度为2.0mm的腔体中灌装上述前驱体溶液，并采用丁基胶进行封口；将灌装好的温致变色防火玻璃转移到烘箱中， 80℃加热2h，进行固化反应，使其透明，从而获得温致变色防火玻璃。
实施例3：温变调光防火胶及含温变调光防火胶的温致变色防火玻璃
1）温变调光防火胶的制备
将0.01g季铵盐衍生物、1g麦芽糖、0.3g硼酸、0.15g聚醚改性有机硅消泡剂和0.5g异丙醇溶于110g的质量浓度为60%硅溶胶中，高速搅拌混合均匀得到原液；其中，硅溶胶中的纳米二氧化硅的粒径为80 nm，所述硅溶胶的粒径分布指数PDI小于0.01；
将上述原液缓慢地加入到0.1g氟硅酸钾和25g氢氧化钾的混合物中，边加入边搅拌，防止热量释放过快而溢出，混合反应23min后抽真空11min获得前驱体溶液，该前驱体溶液即本发明所述的温变调光防火胶。
2）温致变色防火玻璃的制备
将丁基胶条延背火面玻璃层距边 7mm左右的位置进行码放，预留灌浆口；将厚度为5mm的迎火面玻璃层通过丁基胶条与厚度为5mm的背火面玻璃层进行粘接、热压至所需厚度；在丁基胶条外侧缝隙中填充硅酮胶。通过所述灌浆口向厚度为1.0mm的腔体中灌装上述前驱体溶液，并采用丁基胶进行封口；将灌装好的温致变色防火玻璃转移到烘箱中，70℃加热7h，进行固化反应，使其透明，从而获得温致变色防火玻璃。
实施例4：温变调光防火胶及含温变调光防火胶的温致变色防火玻璃
1）温变调光防火胶的制备
将0.01g季铵盐衍生物、0.25g卡松、0.3g蔗糖、0.9g果糖、0.1g硼砂、0.1g硼酸、0.2g聚醚改性有机硅消泡剂、5g丙三醇和5g异丙醇溶于100g的质量浓度为52%硅溶胶中，高速搅拌混合均匀得到原液；其中，硅溶胶中的纳米二氧化硅的粒径为100 nm，所述硅溶胶的粒径分布指数PDI小于0.01；
将上述原液缓慢地加入到2g硝酸钾、0.5g碳酸氢钾和30g氢氧化钾的混合物中，边加入边搅拌，防止热量释放过快而溢出，混合反应18min后抽真空10min获得前驱体溶液，该前驱体溶液即本发明所述的温变调光防火胶。
2）温致变色防火玻璃的制备
将丁基胶条延背火面玻璃层距边7mm左右的位置进行码放，预留灌浆口；将厚度为5mm的迎火面玻璃层通过丁基胶条与厚度为7mm的背火面玻璃层进行粘接、热压至所需厚度；在丁基胶条外侧缝隙中填充硅酮胶。通过所述灌浆口向厚度为1.5mm的腔体中灌装上述前驱体溶液，并采用丁基胶进行封口；将灌装好的温致变色防火玻璃转移到烘箱中，65℃加热10h，进行固化反应，使其透明，从而获得温致变色防火玻璃。
实施例5：
1）温变调光防火胶的制备方法如实施例1；
2）温致变色防火玻璃的制备
将丁基胶条沿背火面玻璃层距边7mm左右的位置进行码放，预留灌浆口；将厚度为4mm的迎火面玻璃层通过丁基胶条与厚度为6mm的背火面玻璃层进行粘接后热压至所需厚度；在丁基胶条外侧缝隙中填充硅酮胶。通过所述灌浆口向厚度为0.8mm的腔体中灌装上述前驱体溶液，并采用丁基胶进行封口；将灌装好的温致变色防火玻璃半成品转移到烘箱中，75℃加热8h，进行固化反应，使其透明，从而获得温致变色防火玻璃。将温致变色防火玻璃与4mm的钢化玻璃合成中空层，中空层厚度为12mm，可以给中空层中充入氮气，形成具有中空结构的温致变色防火玻璃。中空层可以采用铝间隔条，也可以采用暖边间隔条。合成中空层的钢化玻璃通常选用的厚度为4mm或5mm。
实施例6：
1）温变调光防火胶的制备方法如实施例1；
2）温致变色防火玻璃的制备
将两层玻璃中间抽真空制作成真空玻璃层，再将真空玻璃层作为迎火面玻璃层，按照实施例1的方法制作温致变色防火玻璃。迎火面玻璃层也可以直接选用成品真空玻璃。
实施例1-6的温致变色防火玻璃的性能：
通过本领域普通技术人员所熟知的常规测试方法，测试实施例1-6的温致变色防火玻璃的变色性能和耐火性能，在此不再详细描述。
实施例1-6的温致变色防火玻璃的变色性能和耐火性能如下表所示：
从上述表中可知，实施例1-6的温致变色防火玻璃在常温下为透明的，在58-60℃的临界温度下，发生变色，当温度高于该温度时，颜色变为乳白色，且在不到12-15 min温致变色防火玻璃的透光率就降低为0（即，不透光），从而起到遮阳的效果，当温度低于该温度时，颜色恢复透明状态。本发明添加中空结构以后，变色环境温度会降低，比如在35℃的环境温度中，中空腔体温度就会达到60℃以上，产生变色现象。本发明的迎火面玻璃层可以选用中空玻璃，也可以是真空玻璃，如果是中空玻璃可以降低变色时的环境温度，而真空玻璃则不能降低变色时的环境温度，但是真空玻璃具有比中空玻璃更好的节能效果。可以根据需要进行选择使用。
需要说明的是，防火玻璃的耐火性能随着防火层的厚度的增加逐渐增强，但在本发明中，由于要对温度的感知更加敏感，所以在本发明中防火层的厚度设置为0.5 mm至2mm。对于该厚度的防火层，通常以耐火完整性（Fireintegrity）来表征其耐火性能，即，在标准耐火试验条件下，当防火层的一面受火时，能在一定时间内防止火焰和热气穿透或在背火面出现火焰的能力。从上述表中可以看出，实施例1-6的防火玻璃的耐火完整性可以达到120 min。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种温变调光防火胶，其特征在于，由以下重量份的原料组成：
硅溶胶90-120份、防霉剂0.01-0.5份、成炭剂0.1-1.5份、耐热稳定剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.2份、引发剂0.1-3份、氢氧化钾17-30份和溶剂0-20份，其中，所述硅溶胶的质量浓度为50-60%；
所述引发剂选自碳酸钾、碳酸氢钾、氟硅酸钾和硝酸钾中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的温变调光防火胶，其特征在于，所述硅溶胶中的纳米二氧化硅的粒径为80-180 nm，所述硅溶胶的粒径分布指数PDI小于0.01。
3.根据权利要求2所述的温变调光防火胶，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径为150-160 nm。
4.根据权利要求3所述的温变调光防火胶，其特征在于，所述硅溶胶为100-110份，所述硅溶胶的质量浓度为50-55%。
5.根据权利要求4所述的温变调光防火胶，其特征在于，所述引发剂为2-3份；和/或，所述氢氧化钾为17-25份。
6.根据权利要求1-5任一项所述的温变调光防火胶，其特征在于，
所述防霉剂选自季铵盐衍生物、卡松、75号防霉剂中的至少一种；
所述成炭剂选自蔗糖、果糖、葡萄糖和麦芽糖中的至少一种；
所述耐热稳定剂选自硼砂和硼酸中的至少一种；
所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂；
所述溶剂选自丙三醇、乙二醇和异丙醇中的至少一种。
7.一种温致变色玻璃，其特征在于，包括：
迎火面玻璃层、背火面玻璃层以及位于所述迎火面玻璃层与所述背火面玻璃层之间的防火层，其中，所述防火层由权利要求1-6中任一项所述的防火胶形成。
8.根据权利要求7所述的温致变色玻璃，其特征在于，所述防火层的厚度为0.5-2.0mm。
9.根据权利要求7或8所述的温致变色玻璃，其特征在于，所述迎火面玻璃层为两层玻璃中间抽真空制作的真空玻璃层。
10.根据权利要求7或8所述的温致变色玻璃，其特征在于，还包括位于所述迎火面玻璃层一侧的钢化玻璃层，所述迎火面玻璃层位于所述钢化玻璃层与所述防火层之间，其中，所述钢化玻璃层与所述迎火面玻璃层之间形成有中空结构。
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