新型复合防火玻璃——开启建筑安全新通道

央视新址北楼大火、上海静安区教师公寓特大火灾、英国伦敦“格伦费尔塔”大火……建筑物尤其是高层建筑发生火灾时，争取逃生时间和空间至关重要，这也是防火玻璃出现的意义。

防火玻璃是经过特殊工艺加工和处理，在耐火测试中能保持完整且隔热的特种玻璃，被广泛应用于大型公共建筑隔断、室外幕墙、高层建筑门窗等基础设施，最大限度地满足了建筑防火和建筑美学的和谐统一。防火玻璃按结构分为单片防火玻璃、复合防火玻璃，其中复合防火玻璃是国际上较常见且性能稳定的产品，可根据设计需要满足1～3 h内玻璃的防火完整性和隔热性能。以高性能复合防火玻璃为例，其由两层或多层玻璃原片与一层或多层防火介质材料夹层复合制备，当火灾发生时，向火面玻璃遇高温后很快炸裂，防火介质层则遇火发泡膨胀形成隔热层和保护层，进而延缓后续玻璃破裂，同时有效阻断火焰，隔绝高温及有害气体。我国复合防火玻璃按照防火介质材料分为有机和无机两种，生产工艺为复合夹层式和灌注式，其中有机复合防火玻璃耐候性差，夹层式无机复合防火玻璃则微气泡难以消除，产品外观质量与国外品牌相比较差，长期在低端市场徘徊。无机原位灌注反应生产工艺作为国际上先进的复合防火玻璃制备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。

为打破这一僵局，中国建筑材料科学研究总院围绕防火玻璃核心介质材料、制造工艺、结构与性能设计等多个方面开展系统研究。在“十三五”国家重点研发计划专项支持下，成功研制出通透性好、无微泡、固含量高、界面结合力强的新型复合防火玻璃，彻底解决了耐候性能差、存在微气泡、不能物理钢化、不能具备曲面异形结构等局限。项目突破了纳米SiO2微粒分散液制备高模数无机中间层关键技术(如图1所示)，确定以硅酸钾材料为胶层的主要成分和辅助添加剂，形成原位灌注反应法制备高性能复合防火玻璃的成套技术工艺。最新研发的复合防火玻璃可在-20 ℃的条件下连续放置100 h以上不出现冰花现象，这意味着可满足国内绝大多数地区冬季防火安全的要求，且耐紫外性能测试突破2 000 h，远超国标100 h。此外，随着防火介质胶层材料的性能升级，同等厚度的防火中间层具有更加优异的耐火稳定性和隔热性，使得同级别复合防火玻璃与国外同类产品相比厚度减少1/3，质量减轻25%，生产成本降低30%以上，但是耐火性能和等级却依然保持稳定，真正满足了终端建筑用户的需求。

图1 纳米SiO2微粒结构设计和核壳化技术

图2 复合防火玻璃

新型复合防火玻璃已经申请十余项专利(包括PCT国际专利2项)。在国内外玻璃工业技术展览会和应用展会上，大尺寸、曲面结构超薄型复合防火玻璃受到广泛关注，新型复合防火玻璃不仅让中国在复合防火玻璃领域实现了“逆袭”，更助力了中国建筑安全新通道的开启。