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毫米间筑一道安全防线

记建材总院“复合防火玻璃制造技术与产业化示范”
来源:科技日报 作者:王巨源 2017-09-12 14:07:09
内容摘要: 在中国建筑材料科学研究总院(以下简称建材总院)玻璃科学研究院院长左岩看来,这场大火给我国建筑安全敲响了警钟,也为新型功能化复合防火玻璃的发展提供了机遇。

大尺寸曲面复合防火玻璃

参展第28届中国国际玻璃工业技术展览会

  英国伦敦一座名为“格伦费尔塔”的高层居民建筑近日发生火灾,整个现场惨不忍睹。

  如果火灾中这些高层建筑都安装上耐火窗而不是普通的玻璃门窗,结果会怎样?有一点可以肯定,人员伤亡将大大降低。

  在中国建筑材料科学研究总院(以下简称建材总院)玻璃科学研究院院长左岩看来,这场大火给我国建筑安全敲响了警钟,也为新型功能化复合防火玻璃的发展提供了机遇。

  作为安全玻璃中的一员,复合防火玻璃由两层或两层以上的玻璃中间夹以透明的防火中间层材料组成,在遇火灾时,防火层会迅速发泡膨胀形成绝热的耐火隔热泡沫层,吸收大量热量,起到控制火势蔓延、隔烟和隔热等作用,可使逃生和救援人员免遭热辐射伤害,此外它能黏结破碎的玻璃片,保持防火玻璃的完整性使之不会伤及人。

  无机复合防火玻璃是建筑防火等级最高的玻璃。中国建筑材料科学研究总院玻璃科学研究院穆元春博士介绍说,目前国外圣戈班、肖特和皮尔金顿生产的无机复合防火玻璃占据国际市场主要份额。国内防火玻璃多以有机复合产品为主,因耐候性问题无法用于建筑外窗。可生产无机复合防火玻璃的少数企业因产品微气泡难以消除,长期在低端市场徘徊。

  “研发出无微泡、耐紫外线辐照性能优异的高性能复合防火玻璃,实现产品性能质的飞跃,扩大产品应用范围,这既是我国防火玻璃技术发展的必然趋势,也是建材总院在建筑节能、安全玻璃产业化发展的一个重要方向。”但穆元春说,为实现上述目标需要解决三大关键问题:制备新型无机防火材料,提高复合防火玻璃紫外耐候性能;化学改性提高水玻璃的性能;改变常规的平板式晾制技术,制备具有双曲面异型结构的复合防火玻璃,使其能在屋外窗、幕墙等领域使用。

  原位反应法是目前国际上较为先进的复合防火玻璃制备技术,该技术一直被国外垄断,并以无机防火浆液的形式限量供应国内市场。

  在“十三五”国家重点研发计划专项项目课题“复合防火玻璃制造技术与产业化示范”支持下,课题负责人穆元春和团队创新性地运用“粒子设计”的原理,成功研制出国际领先的新型无机复合防火玻璃,产品通透性好,无微泡,固含量高,界面结合力强,可具备曲面异形结构,且胶层厚度可自主设计,实现了同等级产品的轻量化。

  如何将实验室的样品变成产品,让科技成果更好更快的转化?去年建材总院与北京冠华东方玻璃科技有限公司合作,真正实现成果的落地。

  以结构为“5+1+3”的高性能复合式无机超薄型防火玻璃为例,其无机防火中间层材料的厚度仅为1毫米,但耐火时间超过90分钟。这种新型防火玻璃既可避免单片防火玻璃钢化自爆,又能克服有机防火玻璃因耐紫外线辐照性能差无法用于室外窗的弊端。耐火极限时间是复合防火玻璃的最重要的技术指标之一。在第三方检测机构进行的耐火极限试验中,该产品通过检验,达到性能指标要求。

  在知识产权方面,研发团队已获授权3项发明专利、3项实用新型专利,其中“纳米SiO2粒子设计技术”使无机防火溶液具有低黏度、高固含、高模数的特点,解决了防火中间层耐候耐久性差的缺点;“K2O·nSiO2基原位反应法制备技术”利用防火溶液所具备的剪切变稀的特性与良好的储存稳定性,攻克了产品不能物理钢化、不能用于幕墙、不能具备曲面异形结构的制备难题,使复合防火玻璃生产效率大大提高,生产成本大大降低,实现了连续化生产。

  随着我国建筑消防法规的逐渐完善,高层建筑、轨道交通、船舶等防火安全部位强制安装防火玻璃已经制度化。

  目前建材总院已和国内十余家玻璃深加工企业签订技术服务协议,为其提供防火溶液,并指导复合防火玻璃的工业化生产,计划年产耐火窗用复合防火玻璃100万平米,这将带动相关玻璃门窗行业的产值超过20亿元,成为化解当地玻璃深加工产业“高能耗、低附加值”等弊端的利器。

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