[00115864]K2O.nSiO2基材工业化制备新技术在高性能复合防火玻璃应用与产业化示范

一、任务来源 研究项目来源于年中国建筑材料科学研究总院玻璃科学研究院下达的科研项目“高性能复合式防火玻璃的制备及其产业化示范”,项目编号：BL-MPFH01。 二、应用领域和技术原理 项目技术主要应用在高层建筑、商场、影剧院等防火等级要求高的领域。项目利用“粒子设计”的原理,制备出具有核壳结构、高固含、低粘度的纳米SiO2基分散液,通过防火配方组分优化,制备出具有高固含量、低粘度、高模数的K2O·nSiO2基无机防火液,制备出K2O·nSiO2基无机防火胶片;利用“原位反应法”的特殊工艺,研发出可以满足A类、C类防火等级要求的大尺寸复合式无机防火玻璃,包括平面式、曲面式复合防火玻璃。 三、性能指标 1. 利用“粒子设计”的原理,制备出具有核壳结构、固含量为55%,粘度仅为623.5±11.5mpa.s的SiO2分散液; 2. 通过对K2O·nSiO2基无机防火中间层材料的成膜机理的研究,采取变温变湿分步法的晾板工艺,制备出尺寸为1500mm × 800mm × 0.5mm的K2O·nSiO2基无机防火胶片; 3. 利用“原位反应法”的原理,制备出可以满足A类、C类防火等级要求的平板式复合防火玻璃,其中2300mm × 1250mm × 25mm的复合防火玻璃可满足A90级的防火要求; 4. 制备出可以满足A类、C类防火等级要求的曲面式复合防火玻璃,最大尺寸为4200mm×2000mm; 四、与国内外同类技术比较 （1）利用“粒子设计”原理制备出的具有核壳结构的SiO2分散液,其固含量超过国外进口产品,但粘度却比国外产品低一半,其整体性能优于国外产品。（2）利用“原位反应法”原理,借助定量灌注技术制备超薄型复合防火玻璃（防火层厚度≤1mm）,在同等防火级别的条件下,产品厚度、透过率、耐紫外线辐照性能均优于国内外同类产品,解决了复合防火玻璃不能用于室外窗的局限。（3）以防火等级A90级复合防火玻璃为例（国外标号为EI90）,目前国内外A90级别的复合防火玻璃最少也要35mm厚,部分大尺寸（长2000mm、宽12000mm左右）A90级复合防火玻璃厚度超过40mm,该项目组所制备的大尺寸A90级复合防火玻璃仅25mm厚,与国外同类产品相比厚度减少了三分之一,重量减少了25%,防火性能优于国外产品。（4）制备出尺寸为1500mm×800mm×0.5mm的高模数K2O·nSiO2基无机防火胶片。 五、成果的创造性、先进性 1. 通过对 SiO2粒径、比表面积等因素的优化,攻克了低粘度、高固含、高模数的 K2O·nSiO2基防火溶液的制备难题,研发出具有核壳结构、固含量为55%,粘度仅为623.5±11.5mpa.s的SiO2分散液,解决了防火层耐候耐久性差的缺点,具有良好的硬度、韧性、紫外耐候性能。 2.发明了K2O·nSiO2基防火液制备技术,并通过“原位反应法”借助定量灌注技术生产出耐紫外耐候性能和外观质量优异、结构异型的各类隔热超薄型复合防火玻璃（防火层厚度≤1mm）,解决了复合防火玻璃不能用于室外窗的局限。 3.发明了变温变湿的分步晾板法制备无机防火胶片方法,并开发用其生产各种结构复合防火玻璃工艺技术。 4. 设计开发出SiO2微粒分散液制备设备,设计、制备出年产10万平米自动化复合式防火玻璃生产线,实现从原片清洗、腔体定制、定量灌注到成品包装的全链条一体化自动生产。所制备的长2300mm、宽1250mm、结构为“三玻两腔”的大尺寸A90级复合防火玻璃仅25mm厚,与国外同类产品相比厚度减少了三分之一,重量减少了25%。 六、作用意义 目前复合式防火玻璃市场基本上为平板式结构,而曲面结构的复合式防火玻璃由于传统晾板工艺的限制而无法制备得到,因此研发出无微泡、耐紫外线辐照性能优异的无机防火材料,制备出高性能平板结构、双曲结构的复合式无机防火玻璃既是我国防火玻璃技术发展的必然趋势,也是建筑节能安全玻璃产业化发展的一个重要方向。该项目研制的高性能复合式防火玻璃解决了传统的复合式防火玻璃不能物理钢化、不能用于幕墙、不能具备异型结构的局限,进一步拓宽了复合式防火玻璃的应用范围。 该项目组研发的复合防火玻璃以其优异的性能受到众多厂商的青睐,截止2018年6月30日,与北京冠华东方玻璃技术有限公司、日照市华业玻璃有限公司、广州省特纳江波实业有限公司等12家公司签订了复合防火玻璃技术服务协议,包括生产线的配套建设、防火液的提供等等,已为项目承担单位带来约1000万元的效益,预计每年将为项目研发单位增加2000余万元防火液的销售收入。