復(fù)合防火玻璃制備
中國(guó)建材聯(lián)合會(huì)科教委 中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì) 顧問 張平安
隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外建筑正朝智能化、 結(jié)構(gòu)化、功能多樣化和形態(tài)美學(xué)化方向發(fā)展。高層 與超高層建筑不斷增加以及結(jié)構(gòu)、功能日益復(fù)雜， 其建筑安全疏散通道的科學(xué)合理設(shè)計(jì)，以及防范 火災(zāi)帶來各種危險(xiǎn)和保證人身安全，已成為各級(jí) 政府、設(shè)計(jì)與建筑材料提供者共同關(guān)注的社會(huì)問 題。防火玻璃是建筑防火分隔的重要材料，除滿足 建筑觀賞時(shí)尚要求外，還要滿足建筑防火安全要 求。世界各國(guó)都制定了建筑防火法規(guī)，嚴(yán)格規(guī)范了 防火玻璃產(chǎn)品的防火性能以及使用的安全性，采取 多種主動(dòng)與被動(dòng)消防安全措施，來避免或減少火災(zāi) 對(duì)人們生命財(cái)產(chǎn)的傷害。防火玻璃通常被分為單片 和復(fù)合防火玻璃兩大類，其各有所長(zhǎng)，需根據(jù)使用 場(chǎng)所不同合理選用。歐洲對(duì)復(fù)合防火玻璃有著嚴(yán)格 的定義，規(guī)定在要求的防火時(shí)間內(nèi)背火面的平均升 溫溫度不高于140℃，任何一點(diǎn)的升溫溫度不高于 180℃。由于單片防火玻璃不具備隔熱功效，使得隔 熱防火玻璃的市場(chǎng)需求逐年上升。
我國(guó)2015年5月1日實(shí)施新修訂的《建筑設(shè)計(jì) 防火規(guī)范》（GB50016—2014），規(guī)定建筑物、交通設(shè) 施等防火安全區(qū)域，必須安裝防火玻璃；同年9月 1日又將防火玻璃列入強(qiáng)制認(rèn)證產(chǎn)品，表明建筑消 防法規(guī)正逐步與發(fā)達(dá)國(guó)家接軌。規(guī)范還明確規(guī)定高 層住宅、大型公用建筑、醫(yī)院等使用隔熱防火玻璃 的區(qū)域范圍以及耐火完整時(shí)間要求（60分鐘、90分 鐘，最長(zhǎng)3小時(shí)）。新標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)和實(shí)施，讓國(guó)內(nèi)外 廠商看到隔熱防火玻璃市場(chǎng)需求，在27屆國(guó)際玻璃 展會(huì)亮出最新隔熱防火玻璃產(chǎn)品。
★日本AGC集團(tuán)在中國(guó)國(guó)際玻璃展首次展出 PYROBEL系列防火玻璃。該系列防火玻璃為多層 玻璃和透明膨脹夾層復(fù)合而成。當(dāng)火災(zāi)導(dǎo)致玻璃溫 度達(dá)到120℃左右時(shí)，夾層開始膨脹，最終形成一 種硬而不透明的防火層，從而使玻璃達(dá)到防火測(cè)試 標(biāo)準(zhǔn)所要求的完整性和隔熱性。PYROBEL系列產(chǎn) 品的性能參數(shù)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)見表1。 PYROBEL系列隔熱防火玻璃的技術(shù)特點(diǎn)是玻 璃之間的無框?qū)?，呈現(xiàn)無間隔的視覺效果。日本 JTCCM《防耐火性能試驗(yàn)評(píng)估業(yè)務(wù)方法書》規(guī)定，防 火玻璃和框架及其各種輔助材料，一套從正面，另 一套從反面，兩套進(jìn)行相同的系統(tǒng)耐火極限測(cè)試， 整體通過方算合格。另外，日本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定受檢試樣 應(yīng)與工程實(shí)際使用的最大尺寸一致，使其防火玻璃 測(cè)試樣品的結(jié)果，可覆蓋工程實(shí)際使用各類尺寸范 圍，日本JTCCM被認(rèn)為是國(guó)外最嚴(yán)苛的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。 圖1為AGC集團(tuán)展出的復(fù)合防火玻璃。
★北京格林京豐防火玻璃有限公司防火玻璃產(chǎn) 品。該公司是目前國(guó)內(nèi)防火玻璃產(chǎn)品種類最全的企 業(yè)，除自主研發(fā)外，還引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備并與歐 美多家知名跨國(guó)企業(yè)（如德國(guó)肖特股份公司及美國(guó) 韶華公司等）合作，制備的產(chǎn)品質(zhì)量通過了國(guó)內(nèi)外 相關(guān)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。本屆展會(huì)展出了多種防火玻 璃，其中采用夾層法（drying法）和灌漿法（casting in place法）二種工藝批量生產(chǎn)10多個(gè)品種防火玻 璃：如：復(fù)合、隔聲、夾絲網(wǎng)、防彈、防盜、防爆等 防火玻璃。
★中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院最新研發(fā)的無機(jī) 復(fù)合防火玻璃技術(shù)和產(chǎn)品。
原位反應(yīng)法是目前國(guó)際最先進(jìn)的無機(jī)復(fù)合防火 玻璃制備技術(shù)。通過向兩層或多層玻璃中間灌注無 機(jī)透明防火液，利用原位反應(yīng)制備得到復(fù)合防火玻 璃。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)復(fù)合防火玻璃層間的特殊透明化學(xué) 物質(zhì)大量吸收熱量發(fā)泡膨脹，變成不透明白色，高 效地阻止燃燒產(chǎn)生的熱量從迎火面向背火面?zhèn)鲗?dǎo)與 輻射。玻璃在耐火極限內(nèi)保持完整，形成可阻隔火 焰、煙霧和高溫毒氣擴(kuò)散與蔓延的有效屏障，滿足 耐火完整性和隔熱性要求。該項(xiàng)技術(shù)一直被國(guó)外封 鎖，并以限量售賣無機(jī)防火液的方式壟斷中國(guó)高端 市場(chǎng)。為打破國(guó)外技術(shù)封鎖和扭轉(zhuǎn)高端產(chǎn)品依賴進(jìn) 口的局面，經(jīng)多年研發(fā)，攻克了灌漿法易發(fā)生微泡、 流膠、發(fā)黃等技術(shù)難題，成功研制出高性能復(fù)合防 火玻璃，產(chǎn)品通透性好，無微泡，界面結(jié)合力強(qiáng)。
經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)，EI60產(chǎn)品透光率大于80%， 耐火完整性75min，隔熱性65min，產(chǎn)品性能及外觀 質(zhì)量?jī)?yōu)于國(guó)內(nèi)同類型產(chǎn)品，見表3。
表3中的“產(chǎn)品適用溫度范圍”指標(biāo)，因普通防 火玻璃在超過60℃環(huán)境使用，會(huì)出現(xiàn)氣泡、發(fā)烏等 問題，故一般不提及。為適應(yīng)寒冷地區(qū)建筑外窗及 艦船內(nèi)特殊高溫區(qū)域等復(fù)雜環(huán)境，中國(guó)建材總院開 發(fā)的新技術(shù)和產(chǎn)品，在-30℃ ~100℃范圍使用無變化。耐候性是另一突出優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品成功通過了1000 小時(shí)耐紫外輻照試驗(yàn)，遠(yuǎn)高于現(xiàn)行國(guó)標(biāo)規(guī)定的100 小時(shí)要求。優(yōu)異的性能指標(biāo)為拓寬復(fù)合防火玻璃推 廣應(yīng)用范圍創(chuàng)造了條件。
原位反應(yīng)法核心技術(shù)是無機(jī)防火液的制備。中 國(guó)建材總院研發(fā)的無機(jī)防火漿液具有固含量高、粘 度低、模數(shù)高的特點(diǎn)。防火液原位反應(yīng)法與常規(guī)晾 板法的對(duì)比圖表明，該技術(shù)具有制備時(shí)間短、產(chǎn)品 形狀適應(yīng)性強(qiáng)（異性和曲面結(jié)構(gòu)）和耐候性好的優(yōu) 勢(shì)。制備出厚度僅1mm的超薄膠層防火玻璃，在國(guó) 內(nèi)外尚無先例，實(shí)現(xiàn)了同等級(jí)產(chǎn)品的輕量化。借助 灌漿工藝制備無機(jī)復(fù)合防火玻璃技術(shù)與產(chǎn)品，已申 請(qǐng)12項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利與實(shí)用新型專利。目前已與多 家防火玻璃生產(chǎn)企業(yè)達(dá)成合作意向。希望盡快形成 商品化批量生產(chǎn)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，扭轉(zhuǎn)高端產(chǎn)品 依賴進(jìn)口的局面。
中國(guó)建材總院在防火玻璃領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新，制備 出耐候性高、輕便、原料經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和防火安全級(jí) 別更高的復(fù)合防火玻璃產(chǎn)品，符合國(guó)際防火玻璃的 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，今后在防火玻璃多功能化和拓展安 全玻璃的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步開展研發(fā)工作。
受央視新樓火災(zāi)事件影響及全球高層建筑最多 的巨大的市場(chǎng)需求，今后5到10年國(guó)內(nèi)防火玻璃， 特別是復(fù)合防火玻璃產(chǎn)品將會(huì)呈良好、健康發(fā)展的 上升趨勢(shì)。歐、美和日本、韓國(guó)及中東地區(qū)，對(duì)各類 防火玻璃的需求十分強(qiáng)勁。尤其是干旱、炎熱、少 水，易引發(fā)火災(zāi)的中東地區(qū)市場(chǎng)一直走俏，缺口大 多依靠外來品補(bǔ)給。歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1363-I的“耐火耐 燃極限測(cè)試總則”的出臺(tái)，刺激對(duì)防火玻璃市場(chǎng)需 求。“一帶一路”建設(shè)及國(guó)內(nèi)外雙重市場(chǎng)需求，為國(guó) 內(nèi)防火玻璃生產(chǎn)企業(yè)提供良好的發(fā)展空間。
國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家將防火玻璃和框架及其各種輔助 材料作為整體，考核系統(tǒng)的防火效果。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生 時(shí)若框架軟化、變形，再好的防火玻璃都無法發(fā)揮 作用，故配套的框架及安裝配件非常重要，應(yīng)盡早 將其列入國(guó)家的建筑防火規(guī)范和相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，以 縮小與國(guó)外防火的差距，真正達(dá)到避免或減少火災(zāi) 對(duì)人們生命財(cái)產(chǎn)的傷害的目的。