本發明涉及高分子材料
技術領域：
，尤其是涉及玻璃材料
技術領域：
。
背景技術：
：隨著人們對使用空間舒適程度的要求不斷增加，具有遮陽隔熱功能的調光玻璃的應用領域日益廣泛，其發展潛力巨大。目前市面上的調光玻璃幾乎都是電控型，通過開關電源實現玻璃對可見光的透過和阻隔。電控型調光玻璃分為有機液晶性和無機鍍膜型，有機液晶型耐候性差，只能用于室內隔斷使用；無機鍍膜型生產工藝復雜，生產設備昂貴，世界上只有少數幾個國家具備生產能力；同時，電控型調光玻璃需通電才能實現調光功能，存在設計、安裝、使用等問題。此外，現有的調光玻璃無法抵御高溫，在發生火災時會發生炸裂，難以阻擋火勢的蔓延。因此，調光防火玻璃應運而生，如中國專利201520976334﹑201610088495﹑201120270512﹑201621182192等分別公開了調光防火玻璃的信息，以上專利均采用銫鉀防火玻璃做為組件來實現其防火功能。中國專利201510564895公開了一種防火液，由其制備的防火玻璃不具有調光功能。現有技術如專利03800722.3、94190152.1、98106929.0等分別公開了一種溫控調光材料，作為夾層用于制備溫控調光玻璃，但是它們不具有防火功能。技術實現要素：本發明要解決的技術問題是提供一種溫變調光防火材料，能夠由環境溫度和太陽光雙重調節其透光度，具有變色速度快、使用壽命長、防火性能好的優點。本發明的另一目的是提供一種包含該溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃，能夠根據環境溫度和太陽輻照強度自動調節光線的透過率，變色靈敏、使用壽命長，同時還具有防火性能，使用更安全。本發明還提供了該溫控遮陽防火玻璃的一種制備方法，實用性強，生產效率高，生產質量好。為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種溫變調光防火材料，其原料組分按重量份以100份計，包括：溫敏性物質3.0～15份，光固化單體2.0～15份，光引發劑0.02～0.5份，交聯型吸水樹脂0.01～1份，納米硅溶液40～50份，固化劑0.3～1份，成炭劑1～5份，成炭助劑1～5份，多羥基溶劑3.5～25份，余量為水；所述納米硅溶液為含有質量分數為20～40％的納米二氧化硅顆粒的堿性水溶液；將所述原料組分混合制得所述溫變調光防火材料。進一步地，所述溫敏性物質為hlb值在10～18.5之間的兩親性物質。它們在一定溫度和濃度條件下在水中具有溶解和析出的功能，導致太陽光線發生光散射，材料由透明轉變成白濁遮陽狀態，此功能在本發明中被用于實現遮陽變色功能，并將其可見光透過率在0.1℃內降低10％的溫度點定義為變色溫度。作為本發明的一個優選實施例，所述的兩親性物質可以是嵌段聚醚、烷基酚聚氧乙烯醚和聚氧乙烯脂肪酸酯等，合適的兩親性物質的選擇和配比可以使溫變調光防火材料具有快速的變色速度和優異的遮陽性能。所述光固化單體為單官能團光固化單體或多官能團光固化單體中的一種或多種。進一步地，所述單官能團光固化單體為具有下列結構之一：其中：r1＝氫或者甲基，r2＝甲氧基、二甲基或者異丙基；r3＝氫或者甲基，r4＝氫、羥乙基、羥丙基或者聚乙二醇。進一步地，所述多官能團光固化單體為具有下列結構：其中：r5＝氫、甲基或者甲氧基中的一種或多種。所述光固化單體可為甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸、丙烯酸羥丙酯、羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、n-異丙基丙烯酰胺、聚乙二醇單丙烯酸酯、聚乙二醇雙丙烯酸酯等中的一種或多種。光固化單體與光引發劑一起決定體系的固化速度，同時與交聯型吸水樹脂形成互穿聚合物網絡，決定產品的使用壽命和遮陽性能。但是，本發明對于發明人的難點之一是：選擇合適的光固化單體組成也是配方設計的重要環節，合理選擇單體，如何從稀釋性、反應活性、收縮性、表面張力、刺激性、氣味及成本等幾方面來篩選單體是本發明的難點之一。能夠適用于本發明含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃，且能夠與溫控遮陽防火玻璃中其他組分達到良好的適配效果的光固化單體是選擇性的。進一步地，所述光引發劑為二苯甲酮、4-苯基-二苯甲酮、安息香、安息香二甲醚中的一種或多種。進一步地，所述紫外光吸收劑為2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸。進一步地，所述交聯型吸水樹脂為淀粉接枝丙烯酸鹽鉀、聚丙烯酰胺、交聯羧甲基纖維素、交聯羧甲基纖維素接枝丙烯酰胺、交聯型羥乙基纖維素接枝丙烯酰胺聚合物、丙烯酸交聯樹脂中的一種或多種組成。交聯型吸水樹脂是一種用途非常廣泛的高分子材料，但是適用于本發明含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃的吸水樹脂是選擇性的。交聯型吸水樹脂具有吸收比自身重幾百到幾千倍水的高吸水功能，并且保水性能優良，一旦吸水樹脂膨脹成為水凝膠后，形成具有一定強度的立體空間架構，一方面可以增加水溶液的粘稠度，防止灌封后的溫控遮陽防火玻璃在使用中由于重力作用產生“鼓肚”現象；另一方面，當水溶液中的溫敏性兩親物質發生溫度響應而產生體積收縮時，有利于維持整個體系的尺寸穩定性，可以防止溫控遮陽防火玻璃的縮邊、變色不均勻、開裂等不良現象的發生，使整個體系具有很寬的環境工作范圍，其有效工作范圍在-25℃～+80℃。進一步地，所述納米硅溶液為納米二氧化硅顆粒與質量百分濃度為50％的氫氧化鉀水溶液進行混合制得。進一步地，所述成炭劑為蔗糖、果糖、葡萄糖及砂糖中的一種或多種；所述成炭助劑為磷酸二氫鉀、磷酸氫鉀、磷酸二氫鈉及磷酸氫鈉中的一種或多種。它們是在高溫下可以形成長鏈炭絕緣層的物質，當防火膠層在高溫下發泡產生孔隙時，它們炭化成炭化物，沉積在上述孔隙中，吸收大量熱量，增強玻璃的防火性能。防火膠層是指溫變調光防火材料經過光固化后的膠膜。所述固化劑為焦磷酸鈉、氟硅酸鉀、氟硅酸鈉的一種或多種，其為水溶性的硅溶液固化劑，在不影響溫變調光防火材料透明度的前提下，可以提高溫變調光防火材料固化后的防火膠層的強度。所述多羥基溶劑為乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚甘油中的一種或者兩種，其中所述聚乙二醇、聚丙二醇、聚甘油的分子量為200～600。使用上述多元醇作為溶劑可以提高溫變調光防火材料的抗高低溫性能，也可以做為成炭劑，進一步提高溫變調光防火材料的防火性能。本發明溫變調光防火材料的制備方法，步驟如下：將除交聯型吸水樹脂和水以外的各原料組分按配比稱取后放入高速混合機中攪拌30～60分鐘，得混合物；向上述所得的混合物中加入交聯型吸水樹脂和水，攪拌60～90分鐘，即得。本發明溫控遮陽防火玻璃，包括如上所述的溫變調光防火材料。本發明還提供了一種溫控遮陽防火玻璃的制備方法，具體步驟包括：將一大一小兩片清洗過的玻璃沿小片玻璃的邊緣用膠平行粘接，使所述兩片玻璃之間留有帶灌膠口和排氣孔的封閉間隙；通過所述灌膠口向所述兩片玻璃之間的封閉間隙灌裝所述溫變調光防火材料；將灌裝好的玻璃用輥壓機進行輥壓定型，再經光固化定型，封膠，即得。通過上述溫控遮陽防火玻璃的制備方法制得的溫控遮陽防火玻璃的防火膠層的厚度為2mm～4mm。與現有技術相比，本發明的有益效果表現在：(1)本發明所得溫變調光防火材料是一種由溫度和太陽光雙重調節材料透光度的新型智能材料，它的變色速度快，使用壽命長，制備方法簡單，安全、無污染、綠色環保，同時具有良好的防火性能；(2)本發明所得含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃是一種由溫度和太陽輻射強度雙重條件調節紫外線、可見光、紅外透光率的智能玻璃，不需要人為給予信號(如通電)達到遮陽調光的目的，因此是一種真正意義上的智能產品；添加納米硅溶液以及成炭劑等，提高了材料的固含量，含水量降低，對玻璃的表觀質量、硬度及韌性的影響降低，能夠顯著提高玻璃的防火性能，提高了玻璃的使用效果，延長了使用壽命；(3)本發明溫控遮陽防火玻璃的制備方法是一種可連續化、自動化、清潔化的生產大尺寸調光防火玻璃的高效實用的生產工藝；(4)本發明溫控遮陽防火玻璃能夠自動調節陽光透過率，夏季消除室內太陽光灼熱感，減少空調制冷能耗，在遮陽的同時，仍保持室內的明亮度，室內光線柔和、清涼；冬季高透光，可采光補能，能降低采暖能耗，減少電力生產造成的環境污染；防火性能優良，使用更安全。附圖說明圖1是本發明中溫控遮陽防火玻璃在不同環境溫度和太陽輻照強度下可見光和紅外線透過率的變化曲線。具體實施方式下面對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。針對本發明制得的溫控遮陽防火玻璃進行了耐候性測試，測試項目和評價標準列于表1中：表1溫控遮陽防火玻璃的耐候性評價經過以上項目的測試，本發明的溫控遮陽防火玻璃具有在-25℃～+80℃環境下穩定的使用性能和長期的使用壽命。由圖1可以看出，本發明的溫控遮陽防火玻璃具有隨環境溫度和太陽輻照強度自動調整透光率的性能，從而實現智能調光。實施例1：溫變調光防火材料、含溫變調光防火材料的溫控遮光防火玻璃及制備方法本實施例溫變調光防火材料的組分如表2所示：表2：本實施例溫變調光防火材料的組分物料重量份數嵌段聚醚hlb＝12.03丙烯酸羥乙酯1.5聚乙二醇雙丙烯酸酯0.54-苯基-二苯甲酮0.5聚丙烯酰胺0.01聚乙二醇60025焦磷酸鈉0.340％wt納米硅溶液30蔗糖1磷酸氫鉀1水37.19本實施例溫變調光防火材料的制備方法，步驟如下：(1)將除交聯型吸水樹脂和水以外的各原料按配比稱取后放入高速混合機中攪拌30分鐘，得混合物；(2)向步驟(1)所得混合物中加入交聯型吸水樹脂和水，攪拌60分鐘，即得。本實施例含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃經合片、點膠、灌裝、滾壓、固化、封邊工藝制備而成，步驟如下：s1將所述的溫變調光防火材料倒入高位儲罐；s2將第一片大尺寸玻璃經玻璃清洗機后到帶升降萬向輪過渡段，進入自動定位合片機后由上方的自動吸盤吊架將玻璃吸起；s3第二片小尺寸玻璃經清洗機后進入帶升降萬向輪過渡段停止，萬向輪臺升起，在玻璃邊部點膠，并留有灌膠口和排氣孔；s4將步驟s3點好膠的小尺寸玻璃進入自動合片機定位，將自動吸盤吊架上的步驟s2的大尺寸玻璃經自動下降與小尺寸玻璃合片完成；s5將步驟s4合好片的玻璃傳送進入升降萬向輪另一過渡段停止，升起萬向輪臺，將玻璃推到左右翻轉臺將所述的溫變調光防火材料進行灌裝；s6將步驟s5灌裝好的玻璃推回萬向輪另一過渡段，進入輥壓機進行輥壓定型；s7將步驟s6輥壓合格的玻璃經過渡段進入固化機光固化定型：s8將步驟s7固化后的玻璃進行二次封膠，即得。本發明實施例1含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃的性能參數測試結果如表3所示。表3：含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃的性能參數項目指標變色溫度15℃遮陽系數0.35耐候性評價無滲水、氣泡、脫膠、發花、收縮分層現象實施例2：溫變調光防火材料、含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃及制備本實施例溫變調光防火材料的組分如表4所示：表4：本實施例溫變調光防火材料的組分溫變調光防火材料的制備方法，步驟如下：(1)將除交聯型吸水樹脂和水以外的各原料按配比稱取后放入高速混合機中攪拌40分鐘，得混合物；(2)向步驟(1)所得混合物中加入交聯型吸水樹脂和水，攪拌70分鐘，即得。含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃經合片、點膠、灌裝、滾壓、固化、封邊工藝制備而成，方法如實施例1。本發明實施例2含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃的性能參數測試結果如表5所示。表5：含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃的性能參數項目指標變色溫度55℃遮陽系數0.25耐候性評價無滲水、氣泡、脫膠、發花、收縮分層現象實施例3：溫變調光防火材料、含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃及制備本實施例溫變調光防火材料的原料組分如表6所示：表6：本實施例溫變調光防火材料的組分物料重量份數十二烷基酚聚氧乙烯醚hlb＝14.510甲基丙烯酸10甲氧基聚乙二醇單丙烯酸酯5安息香0.01二苯甲酮0.01交聯羧甲基纖維素0.5聚丙二醇4003.5氟硅酸鉀120％wt納米硅溶液40葡萄糖2砂糖3磷酸氫鉀2水22.98溫變調光防火材料的制備方法，步驟如下：(1)將除交聯型吸水樹脂和水以外的各原料按配比稱取后放入高速混合機中攪拌35分鐘，得混合物；(2)向步驟(1)所得混合物中加入交聯型吸水樹脂和水，攪拌80分鐘，即得。含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃經合片、點膠、灌裝、滾壓、固化、封邊工藝制備而成，方法如實施例1。本發明實施例3含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃的性能參數測試結果如表7所示。表7：含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃的性能參數實施例4：溫變調光防火材料、含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃及制備本實施例溫變調光防火材料的原料組分如表8所示：表8：本實施例溫變調光防火材料的組分物料重量份數嵌段聚醚hlb＝16.02十二烷基酚聚氧乙烯醚hlb＝11.53丙烯酸羥丙酯5聚乙二醇單丙烯酸酯5安息香二甲醚0.1交聯羧甲基纖維素接枝丙烯酰胺0.5丙烯酸交聯樹脂0.5乙二醇5丙二醇5氟硅酸鉀0.520％wt納米硅溶液45成炭劑果糖3磷酸二氫鈉3水22.4溫變調光防火材料的制備方法，步驟如下：(1)將除交聯型吸水樹脂和水以外的各原料按配比稱取后放入高速混合機中攪拌45分鐘，得混合物；(2)向步驟(1)所得混合物中加入交聯型吸水樹脂和水，攪拌80分鐘，即得。含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃經合片、點膠、灌裝、滾壓、固化、封邊工藝制備而成，制備方法如實施例1。本發明實施例4含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃的性能參數測試結果如表9所示。表9：含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃的性能參數項目指標變色溫度32℃遮陽系數0.30耐候性評價無滲水、氣泡、脫膠、發花、收縮分層現象實施例5：溫變調光防火材料、含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃及制備本實施例溫變調光防火材料的原料組分如表10所示：表10：本實施例溫變調光防火材料的組分溫變調光防火材料的制備方法，步驟如下：(1)將除交聯型吸水樹脂和水以外的各原料按配比稱取后放入高速混合機中攪拌35分鐘，得混合物；(2)向步驟(1)所得混合物中加入交聯型吸水樹脂和水，攪拌90分鐘，即得。含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃，由上述溫變材料經合片、點膠、灌裝、滾壓、固化、封邊工藝制備而成，制備方法如實施例1。本發明實施例5含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃的性能參數測試結果如表11所示。表11：含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃的性能參數項目指標變色溫度20℃遮陽系數0.20耐候性評價無滲水、氣泡、脫膠、發花、收縮分層現象按照gb/t12513-2006標準對上述5塊防火玻璃進行耐火性能檢測實驗，得到每個復合防火玻璃的防火時間，實驗取平行試樣3個，取其數據平均值做為實驗結果，參數詳見表12.表12：溫控遮陽防火玻璃的防火性能參數表試樣防火膠層厚/mm防火時間/min實施例1255實施例2361實施例33.565實施例4474實施例5476由上述不同實施例的數據可以得出：本發明所得含溫變調光防火材料的溫控遮陽防火玻璃能夠自動調節陽光照射強度，夏季消除室內太陽光灼熱感，減少空調制冷能耗，在遮陽的同時，仍保持室內的明亮度，室內光線柔和、清涼；冬季高透光，可采光補能，能降低采暖能耗。具有優良的耐候性能、防火性能，無滲水、氣泡、脫膠、發花、收縮分層現象。以上對本發明進行了詳細介紹，本發明中應用具體個例對本發明的實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明，應當指出，對于本
技術領域：
的技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可對本發明進行若干改進，這些改進也落入本發明權利要求的保護范圍內。當前第1頁12