蒸发浓缩法制备的高固含硅溶胶成功应用于复合防火玻璃

防火玻璃一般分为非隔热型防火玻璃和隔热型防火玻璃两类，其中隔热型防火玻璃是一种能够同时满足耐火完整性和耐火隔热性的防火玻璃，能够应用于较为恶劣的环境。

常用的隔热型防火玻璃主要为复合防火玻璃，其由两层或两片以上单片玻璃中间夹以透明的防火材料制备而成。

目前，复合防火玻璃主要有有机灌浆式复合防火玻璃、无机夹层式复合防火玻璃和无机灌浆式复合防火玻璃三种：

（1）有机灌浆式复合防火玻璃由于价格低廉仍然在国内占据主要市场，其防火层材料主要为聚丙烯酰胺，但是耐紫外辐照性能较差，长时间使用后会出现发黄和起泡等现象，这极大地限制了防火玻璃的使用寿命。

（2）无机夹层式复合防火玻璃是由低模数的硅酸盐水玻璃脱水制得，其隔热性能和耐寒性能优异，但是耐紫外辐照性能也较差，长时间使用同样会出现发乌和起泡现象，同时由于制备工艺的原因，其长时间储存会出现流胶现象，因此其应用也受到了极大的限制。

（3）无机灌浆式复合防火玻璃是由高模数的硅酸盐水溶液原位反应固化制得，其具有优异的隔热性能和耐候性能，使用寿命可长达15年，因此逐渐受到人们的广泛关注。

无机灌浆式复合防火玻璃的防火凝胶材料一般以一定颗粒大小的气相二氧化硅为原料，先通过改性、分散等步骤制备成防火液，再与高浓度碱溶液混合，高温固化制备成防火凝胶。代表性研究成果如下：

杨晨等以纳米二氧化硅、氢氧化钾、分散剂和固化剂制备硅酸钾基防火液，进而灌注制备了无机复合防火玻璃，研究了不同分散剂对防火液透明度的影响以及固化剂种类和含量对防火液固化时间和防火凝胶透明度的影响。

穆元春等运用“粒子设计”的原理对纳米二氧化硅改性处理，制备了具有核壳结构的二氧化硅防火液，并通过原位反应灌注制备复合防火玻璃，其具有透过率高、耐候性能优异等特点。

徐磊等进一步研究了防火凝胶的固相含量和模数对其耐候性能的影响，并对防火凝胶的性能进行了优化。

目前，对以气相二氧化硅为基材的防火液及凝胶材料的研究已为数不少，但是这类防火凝胶材料制备较为复杂，且对气相二氧化硅原料的粒径、纯度等要求较高。

硅溶胶是利用离子交换树脂处理硅酸钠稀溶液、硫酸中和水玻璃稀溶液、水解硅酸酯等方法制备的纳米级二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液，其稳定性较好，粘度较小。

李武川等采用硅溶胶为原料，制备复合防火玻璃，其透光率高、耐紫外性能强、气泡少，同时耐火性能较好。

王哲等进一步研究了氢氧化钾和氢氧化钠等固化剂对复合防火玻璃基本性能的影响，结果发现，硅酸钾基复合防火玻璃具有更好的透光率，硅酸钠基复合防火玻璃具有更优的耐火性能，两者均具有优异的耐候性能。

无论是使用纳米二氧化硅或是硅溶胶为原料制备防火凝胶，其固含量均较低，这极大地影响了复合防火玻璃的耐火隔热性，急需研发高固含量的无机灌浆式复合防火玻璃，以满足市场需求。

最近商珂等通过蒸发浓缩的方法制备了高固含量硅溶胶分散液，进而灌注制备高固含量聚硅酸钾基复合防火玻璃，并表现出了很好的耐火性能。

商珂的主要结论如下：

(1)采用蒸发浓缩的方法成功制备了高固含量硅溶胶分散液，蒸发浓缩对分散液纳米粒子粒径和稳定性几乎没有影响。

(2)利用高固含量硅溶胶分散液成功制备了高固含量聚硅酸钾基防火凝胶和复合防火玻璃。随着硅溶胶分散液固含量的提高，防火凝胶的热稳定性得到一定程度的提升; 同时，所制备的复合防火玻璃的耐火隔热性能得到极大的提升，双层夹胶结构复合防火玻璃的耐火极限甚至能够达到88 min。

(3)防火凝胶在复合防火玻璃中的耐火作用主要体现在两个方面: 一是防火凝胶中水分的蒸发过程能够起到吸热降温的作用; 二是防火凝胶在高温作用下产生的固体残炭能够起到阻隔热量的作用。

本稿资料来源：商珂, 王俊胜, 赵璧, 吴颖捷, 林贵德, 赵婧, 金星, 刘丹. 高固含量聚硅酸钾基防火凝胶及其在复合防火玻璃中的应用[J]. 硅酸盐通报, 2021, 40 (4): 1344-1351.