北京航空材料研究院 研究员 北京100095毛立信

上海依肯机械设备有限公司 总经理 上海201615  曹小勇

择要 介绍了制取复合防火玻璃用的灌浆液的组成和高速分散乳化机的工作原理，并指出复合防火玻璃发展方向。

Key words fire glass  Nanomiter silicon

Abstract The constitution of anti-fire solution injected between glass plate and emulsion work machine used are described Point out the develop direction for fire glass

1.前言

建筑设计防火规范》（GB 50016—2014）

（下称《建规》）于2015年5月1日实施，该规范对建筑外墙设置的防火玻璃墙、外窗、外门的耐火完整性提出了新的要求。根据这些新要求，开发既防火又隔热复合防火玻璃A类防火玻璃意义重大，九十年代搞的聚丙酰胺防火玻璃在工程上得到应用，满足市场上对防火玻璃的需就，但聚丙酰胺是有毒的聚合物，长期接触对工人身体不利，同时在使用中此类防火玻璃耐侯性差需要更新换代，纳米硅复合防火玻璃的研究风起云勇，中国建筑研究院建材所是国家队在十三 五规划中立了课题取得了成功， 向广大玻璃企业进行推广，垄断了原液生产技术 ，只向企业提供原液。

2.复合防火玻璃用的纳米硅灌浆是由原液和氢氧化钾在45C⁰ 化学反应3小时所得的。

3.原液的制备试验

3.1纳米二氧化硅的含量决定鉀水玻璃凝胶的模数，试验证明摩尔数大于 4，MSIO₂ /MKOH 制成的防火玻璃防火性能好，在现有的设备上便于生产。所用硅粉的颗粒应在 50微米~150微米之间。见纳米二氧化硅颗粒扫描电镜图1

    图1  X2400纳米颗粒束聚囤积

3.2  分散剂的选择原液中表面活性剂的作用是润湿纳米硅

防止纳米硅粒子团聚，试验表明 六偏磷酸钠是纳米硅最好的分散剂（4）（5），但溶解度低，不易量高。试应结果见表1

最终选择了 RH560加六偏磷酸钠作为分散剂

高分子型的分散剂在固体颗粒的表面形成吸附层，通过空间位阻效应阻止已吸附负电荷的粒子互相接近，使它们互相滑动错开，保证分散体系稳定。灵活运用静电排斥配合空间位阻的理论，即可以构成一个高度稳定的分散体系。在常温常压下，纳米SiO2与氢氧化钾溶液缓慢作用，只能制备模数为2～4的钾水玻璃。因为纳米SiO2粒径只有几个到十几个纳米，非常细小，所以可以选择适合的分散剂使一定量的纳米SiO2稳定均匀分散在20%～25%氢氧化钾溶液中，溶液呈现无色透明状态，制备高模数的K2O·nSiO2作为无机防火玻璃的原液。

3.3 炭化剂的选择上，穆元春团队的专利介绍用蔗糖和炭化促进剂 磷酸二氢钾等等，我们选用了季戊四醇，它有丰富碳源同时有羟基在热化学反应中形成碳层有保温隔热功能这是从膨胀防火涂料实践中得到的启示。(1)  (2)  (3)

3.4 润滑剂 多数研究者都选用甘油，也有用甘油和乙二醇混合液有利于抗冻。

4依肯公司的高速粉液乳化分散设备

为了使纳米硅均匀分散在水溶液中，用一般搅拌机是达不到目的，在静置很少时间就有纳米硅忱降，我们采用了具有剪引力搅拌头的设备。转子和定子相对运动使得纳米硅颗粒在溶液中也相对运动促进纳米硅的分散取得了很好的效果，原液放置数月没有发现沉降。

拌头的设备看下图

图3 依肯设备的搅拌头的结构

图4 依肯设备的组装图

5.讨论

5.1 以穆元春为代表的建材院团队，是我国复合防火玻璃开拓先驱，带动了技术发展 ，公开发表专利几十编在学术期刊也发表很多有价值的论文，笔者通过学习，受益多多。

5.2 二氧化硅纳米材料是关键，要保证活性比表面积大，在大量试验的基础上和同行商讨可接受 原材料行业标准这对稳定质量起决定作用。进一步找到性价比高的高分散粉液乳化设备也是大面积得到推广应用的关键。

.5.3 复合防火玻璃抗老化性能有待提高，做出高模数大于 (6)，又能够便于灌浆防火液，会显着改善抗紫外线性能，满足冷环境下使用（—20度）  

结论  纳米硅原材料粒子尺寸选择，和高速液粉分散乳化设备应用是纳米硅复合防火玻璃技术的关键。

参考资料

1.CN 103359957 B    2015.05.20

2.CN 105131872 A    2015.12.09

3.CN 205202367 U    2016.05.01     

4.薄型防火玻璃透明夹层凝胶体的研究 .张长水（新型建筑材料）2006.10

5.多聚硅酸钾基灌注型防火玻璃的制备及其性能研究_李武川.

6.曲面异型复合防火玻璃制备及其性能研究

穆元春1，2，杜大艳1，徐 磊1，徐志伟1

( 1． 中国建筑材料科学研究总院，北京 100024; 2． 绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024)