酸性水凝膠防火玻璃

【中玻網(wǎng)】目前，復(fù)合防火玻璃多在水凝膠的基礎(chǔ)上構(gòu)造。水凝膠是含有水的聚合物，是水不溶性的（但是水可相容性的），因此可以和阻燃鹽水溶液容易構(gòu)成防火層。筆者在船用防火玻璃中采用雙丙酮丙烯酰胺（Diacetone acrylamide，DAAM）聚合物實(shí)現(xiàn)常溫自交聯(lián)聚合，并輔以增塑劑季戊四醇改善聚合物膠體的硬脆性，使得防火性能略有提高。尋求替代丙烯酰胺的低毒或無害單體，對(duì)于水凝膠防火玻璃技術(shù)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義。國(guó)內(nèi)也有研究表明提高阻燃鹽水溶液中氯化鎂用量可有效提高水凝膠防火玻璃性能。因此在對(duì)丙烯酰胺改性的基礎(chǔ)上采用高含量氯化鎂阻燃鹽溶液開發(fā)研制酸性水凝膠防火玻璃。

　�。�1）不同中和度的丙烯酸/丙烯酸鈉對(duì)膠體改性影響，以丙烯酸/丙烯酸鈉：丙烯酰胺＝50%∶50%比例混合為改性膠體溶液，選取丙烯酸/丙烯酸鈉中和度50%、75%、80%和高標(biāo)準(zhǔn)為考察對(duì)象，通過測(cè)試不同中和度丙烯酸/丙烯酸鈉的pH值顯示中和度從50%到高標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的pH值為3.5到6.0，也就是說酸性強(qiáng)聚合所需活化能越高�？紤]熱聚合適宜溫度為50～65℃，過高的溫度導(dǎo)致聚合熱量不易散失等因素，確定中和度75%以上適宜工業(yè)生產(chǎn)的條件。

　�。�2）丙烯酸/丙烯酸鈉用量對(duì)丙烯酰胺膠體改性影響，選取80%中和度的丙烯酸/丙烯酸鈉，按照丙烯酸/丙烯酸鈉∶丙烯酰胺不同比例混合為改性膠體正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以100℃烘箱中保持100 h測(cè)定膠體透光性。表1為正交實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果。

　　表1不同混合比例丙烯酸/丙烯酸鈉改性膠體熱烘特性

　　從表1中確定丙烯酸/丙烯酸鈉∶丙烯酰胺＝50%∶50%比例混合為改性膠體溶液，可以獲得較好外觀和耐熱性能。

　�。�3）改性丙烯酰胺膠體聚合之引發(fā)劑體系選擇，實(shí)驗(yàn)表明，單體的引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%以上時(shí)聚合膠容易出現(xiàn)氣泡；低于0.05%時(shí)則聚合有殘留溶液。因此確定引發(fā)體系的聚合條件：?jiǎn)误w的引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%左右，pH≤4.0條件下溫度控制在60℃左右可獲得外觀好的聚合物。

　�。�4）防火性能，按目前國(guó)內(nèi)薄型丙烯酰胺水凝膠制造同規(guī)格樣片按全部標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)升溫曲線要求進(jìn)行60 min防火性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果見圖1。得出丙烯酰胺改性防火玻璃提高耐火抗沖擊性，有效防止膠層開裂。

　　圖1 23 mm防火玻璃（左：丙烯酰胺；右：改性）耐火試驗(yàn)

　　（5）耐寒性能，圖2為MgCl-H2O二元鹽水相圖。從圖2可以看出，無機(jī)鹽冷凍劑氯化鎂冰點(diǎn)可達(dá)-32℃。酸性水凝膠防火玻璃中氯化鎂鹽含量接近高冰點(diǎn)濃度，耐寒性能可以輕易滿足-20℃、-30℃。低溫試驗(yàn)達(dá)到冰點(diǎn)-40℃以上并且保持時(shí)間不是太長(zhǎng)。

　　圖2 MgCl-H2O二元鹽水相圖

　　通過一系列實(shí)驗(yàn)得出：

　�。�1）酸性鹽水凝膠防火玻璃是丙烯酰胺改性物單體在酸性環(huán)境下（pH≤4.0）鹽水溶液中聚合后的高彈性膠體防火玻璃；

　　（2）酸性鹽水凝膠防火玻璃配比為：50%濃度丙烯酸/丙烯酸鈉10%；50%濃度丙烯酰胺10%；交聯(lián)劑：0.05%；鹽水阻燃液80%；

　�。�3）酸性鹽水凝膠防火玻璃聚合工藝：防火水凝膠pH≤4.0，60℃條件下400 min聚合；

　　（4）酸性鹽水凝膠防火玻璃的性能顯示：這種防火玻璃具有廣域使用條件（-40～100℃）；

　　（5）酸性鹽水凝膠防火玻璃引發(fā)劑熱激活形式為未來研究高等級(jí)多玻多腔形式隔熱防火玻璃提供了有利條件。