高固含量低粘度二氧化硅防火液混合分散機(jī)

高固含量低粘度二氧化硅防火液混合分散機(jī)，可吸粉納米二氧化硅防火玻璃漿液混合分散機(jī)，高粘度高固含量納米硅復(fù)合防火玻璃漿料混合分散機(jī)，新納米二氧化硅復(fù)合防火玻璃漿料混合分散機(jī)， 分散是分散是至少兩種互不相溶或者難以相溶且不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的混合過(guò)程。工業(yè)分散的目標(biāo)是在連續(xù)相中實(shí)現(xiàn)“令人滿意的”精細(xì)分布。

復(fù)合防火玻璃技術(shù)的核心是兩層玻璃之間的無(wú)機(jī)防火液，目前常規(guī)的生產(chǎn)技術(shù)是直接利用低模數(shù)的鉀水玻璃作為防火液，但這種物質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性差，在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)透過(guò)率下降、氣泡、流膠等缺陷，影響玻璃外觀質(zhì)量和對(duì)火場(chǎng)狀況的判斷。

那么，將鉀水玻璃的模數(shù)增加，就能解決這些問(wèn)題嗎？中國(guó)建材總院玻璃院高級(jí)工程師穆元春告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者：“高模數(shù)鉀水玻璃溶液固體含量低、黏度大，排泡和鋪展成型難度*，在防火玻璃制備過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量微泡，降低外觀質(zhì)量，無(wú)法直接作為防火層基材使用。”

因此，研發(fā)無(wú)微泡、耐候性能優(yōu)異的高性能復(fù)合防火玻璃，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能質(zhì)的飛躍，擴(kuò)大產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，既是我國(guó)防火玻璃技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是建筑節(jié)能、安全玻璃產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一個(gè)重要方向。

在充分了解到行業(yè)的痛點(diǎn)后，從2012年開(kāi)始，穆元春團(tuán)隊(duì)走上了復(fù)合式無(wú)機(jī)防火玻璃的研發(fā)之路。

玻璃“芯” 不脆弱

但是，事情并非一帆風(fēng)順。復(fù)合防火玻璃的主流制作技術(shù)是平板式晾制法，也就是把一塊玻璃水平放置，上面涂上防火液，然后晾干，zui后再蓋一層玻璃。

“國(guó)外是用專門(mén)的大型精密設(shè)備來(lái)生產(chǎn)，但進(jìn)口這樣一整套設(shè)備，需要花費(fèi)上千萬(wàn)歐元。”穆元春承認(rèn)，為了節(jié)省經(jīng)費(fèi)，zui初他們的實(shí)驗(yàn)都是“徒手”做的。

防火液中間層只有1毫米厚，這就要求玻璃必須放得非常平，有一點(diǎn)誤差，防火液就無(wú)法均勻平鋪。整個(gè)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室里蹲了一個(gè)星期，終于把誤差調(diào)到0.1毫米以下。

但這還是不能完*微泡、印痕等問(wèn)題。由于國(guó)外廠家對(duì)核心技術(shù)的feng鎖，團(tuán)隊(duì)很長(zhǎng)時(shí)間都找不到突破點(diǎn)，走了很多彎路。

直到2015年夏天，事情才出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)。在與客戶的交流中，對(duì)方提出將一種固含量較低的二氧化硅分散液應(yīng)用于玻璃外表面拋光的想法。

這讓穆元春突發(fā)奇想：如果能利用這種二氧化硅分散液，直接在玻璃層間與氫氧化鉀溶液反應(yīng)，生成高模數(shù)的鉀水玻璃，不就能一箭雙雕地避免平板晾制法的缺點(diǎn)和低模數(shù)防火液的缺點(diǎn)了嗎？

但這一切的前提，是需要制備低粘度、高固含量的二氧化硅分散液才能實(shí)現(xiàn)灌裝。如果直接使用普通納米二氧化硅與氫氧化鉀混合，黏度過(guò)大，無(wú)法成型。

攻關(guān)再次陷入僵局。這時(shí)，穆元春想到了自己讀博士期間做過(guò)的涂料實(shí)驗(yàn)，他曾經(jīng)通過(guò)粒子設(shè)計(jì)，解決了涂料成膜性的問(wèn)題。“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這種方法就是用一層物質(zhì)把二氧化硅顆粒給包裹起來(lái)，這樣二氧化硅顆粒就不會(huì)彼此團(tuán)聚在一起，而是均勻地分散開(kāi)。”

同時(shí)要求低黏度和高固含量，這幾乎是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù)。左巖承認(rèn)，當(dāng)初穆元春提出這個(gè)想法時(shí)，他的內(nèi)心是打鼓的：“我們老百姓和面，都知道加水少了，面團(tuán)就黏糊糊的，但穆元春要做的事，是要求少加水，多加面，還得做成均勻的稀湯，一點(diǎn)面疙瘩都不能有。”

他拿著這個(gè)方案zi詢了一圈玻璃深加工領(lǐng)域的專家，大家都說(shuō)不可能。

不過(guò)，左巖還是選擇了相信這個(gè)年輕人。在他看來(lái)，玻璃加工技術(shù)本來(lái)就是多學(xué)科融合交叉的，想要?jiǎng)?chuàng)新，就應(yīng)該鼓勵(lì)科研人員大膽嘗試。

科研團(tuán)隊(duì)對(duì)二氧化硅的粒徑、比表面積、功能單體的組成等因素進(jìn)行了優(yōu)化，終于攻克了低粘度、高固含、高模數(shù)的鉀水玻璃基防火溶液的制備難題。利用這種全新方法制備的復(fù)合防火玻璃，*解決了微氣泡、不能物理鋼化、不能用于幕墻、不能具備曲面異形結(jié)構(gòu)等局限。

就這樣，穆元春團(tuán)隊(duì)“四兩撥千斤”，研發(fā)出了超薄型復(fù)合式無(wú)機(jī)防火玻璃。他們成功研制出了滿足國(guó)家A類標(biāo)準(zhǔn)、C類標(biāo)準(zhǔn)要求的各種規(guī)格尺寸產(chǎn)品，順利通過(guò)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)耐火極限試驗(yàn)檢驗(yàn)；在知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面共申請(qǐng)了十余項(xiàng)（包括PCT1項(xiàng)），獲*3件發(fā)明、2項(xiàng)實(shí)用新型。

成長(zhǎng)中的“隱形guan軍”

這種能夠使生產(chǎn)效率提高5倍以上、生產(chǎn)成本降低近一半、價(jià)格僅為國(guó)外產(chǎn)品1/3，還能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)的新型復(fù)合防火玻璃制備技術(shù)，很快受到了市場(chǎng)的青睞。

2017年5月，中國(guó)建材總院攜新研發(fā)的不同規(guī)格新型復(fù)合式無(wú)機(jī)防火玻璃參加第28屆中國(guó)玻璃工業(yè)技術(shù)展覽會(huì)，其中4200mm×2000mm大尺寸、曲面結(jié)構(gòu)超薄型復(fù)合式防火玻璃剛剛亮相就驚艷全場(chǎng)，受到國(guó)內(nèi)外客戶的廣泛關(guān)注。

合作與訂單如雪花般紛沓而至，由于掌握核心技術(shù)并實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，目前中國(guó)建材總院已和國(guó)內(nèi)十余家玻璃深加工企業(yè)簽訂技術(shù)服務(wù)協(xié)議，為其提供防火溶液，并指導(dǎo)復(fù)合防火玻璃的工業(yè)化生產(chǎn)，計(jì)劃年產(chǎn)耐火窗用復(fù)合防火玻璃100萬(wàn)平方米，帶動(dòng)相關(guān)玻璃門(mén)窗行業(yè)的產(chǎn)值超過(guò)15億元，成為化解當(dāng)?shù)夭Ａ罴庸ぎa(chǎn)業(yè)“高能耗、低附加值”等弊端的利器。

作為中國(guó)成立時(shí)間zui早、承擔(dān)型號(hào)zui多、技術(shù)水平領(lǐng)xian的航空玻璃生產(chǎn)基地，玻璃院在歷*創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)“*yi”，被譽(yù)為“中國(guó)航空玻璃的搖籃”。近年來(lái)，玻璃院實(shí)施軍民結(jié)合的發(fā)展戰(zhàn)略，憑借創(chuàng)新，牢牢把握玻璃深加工領(lǐng)域的技術(shù)制高點(diǎn)。

“我們是國(guó)家的研究院，國(guó)家急需的就是我們要做的。”左巖說(shuō)，“我們的研究團(tuán)隊(duì)會(huì)緊跟科技zui前沿，在產(chǎn)學(xué)研一體化的道路上砥礪前行。”

目前，中國(guó)建材總院玻璃院已承擔(dān)了“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能玻璃與高安全功能玻璃關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目，將繼續(xù)完善防火玻璃的生產(chǎn)技術(shù)，起草相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，醞釀成立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，推動(dòng)中國(guó)防火玻璃行業(yè)的轉(zhuǎn)型和有序可持續(xù)發(fā)展。

三年不飛，一飛沖天；三年不鳴，一鳴驚人。借助穆元春團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新科技，中國(guó)建材總院在復(fù)合防火玻璃領(lǐng)域成功實(shí)現(xiàn)了“逆襲”，不但正在成長(zhǎng)為該領(lǐng)域的“隱形guan軍”，更為中國(guó)在這一關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)安全的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域贏得了一席之地，真正讓中國(guó)防火玻璃“火”了起來(lái)。

當(dāng)固體顆粒分散到一種液體中時(shí),形成一種懸浮液。當(dāng)一種液體分散到另一種液體中時(shí),形成一種乳濁液。在一種乳濁液的兩個(gè)液相間的界面處,表面張力開(kāi)始發(fā)生作用。新表面的產(chǎn)生需要能量。在沒(méi)有外部影響的情況下,每個(gè)液相體系均企圖以較少的能量達(dá)到乳濁液狀態(tài)。因此,總是會(huì)有產(chǎn)生較小界面的傾向,這阻礙任何乳濁液的形成。 

納米硅復(fù)合防火玻璃是一種高透明、堅(jiān)硬的納米硅防火膠與玻璃復(fù)合而成的新型防火玻璃，納米硅防火膠是一種堅(jiān)硬的無(wú)機(jī)透明防火結(jié)晶體，每塊玻璃均經(jīng)過(guò)30道工序500小時(shí)才生產(chǎn)完畢，是一種新型耐候性、強(qiáng)穩(wěn)定高品質(zhì)的防火玻璃，是為防火幕墻而制的超耐候性防火玻璃，是外墻防火窗用耐曬性防火玻璃，是高透明、不變色、不脫膠的A類防火玻璃。

納米硅防火玻璃所用的防火膠是“納米硅”防火膠，該防火膠具有強(qiáng)度高，粘結(jié)度大、高透明、穩(wěn)定性好、耐候性強(qiáng)、防火性好等優(yōu)點(diǎn)，可以與中空、LOW-E中空、鋼化、夾膠、防彈、藝術(shù)等功能玻璃組合成各種功能的防火玻璃。

防火原理

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，受火面玻璃遇高溫后很快炸裂，防火膠夾層開(kāi)始發(fā)泡膨脹，并吸收火焰燃燒所帶來(lái)的高熱量，形成不透明防火膠板，其具有較強(qiáng)堅(jiān)硬度，即可有效地隔絕火焰、煙霧及有毒性氣體，又可阻擋火焰燃燒帶來(lái)的熱量。

產(chǎn)品特點(diǎn)

1.堅(jiān)硬、高透明性。

2.性能穩(wěn)定、持久、質(zhì)保五年。

3.綠色環(huán)保、食品級(jí)防火原材料。

4.防火性能有EW/EI系列、A類防火系列。

5.突破行業(yè)技術(shù)瓶頸，可用于外防火幕墻。

納米硅防火玻璃用途

代替進(jìn)口的高品質(zhì)防火玻璃。

代替單片防火玻璃，穩(wěn)定性*，有防熱輻射性。

代替?zhèn)鹘y(tǒng)的灌漿復(fù)合防火玻璃（有毒性），水玻璃類復(fù)合防火玻璃。

可制作為外墻的防火玻璃（內(nèi)外片玻璃均可鋼化）。

其他各種功能或需求的領(lǐng)域。

為了實(shí)現(xiàn)互不相溶相的分散,必須強(qiáng)力粉碎并混合其粒子。粉碎意味著必須克服表面張力的阻力來(lái)形成新表面。分散過(guò)程傳遞所需的能量,并保證兩相均質(zhì)混合。分散的*穩(wěn)定性會(huì)受到確切粒度分布及乳化劑和穩(wěn)定劑使用的影響。

納米材料高速分散機(jī)的分散效果

影響分散乳化結(jié)果的因素有以下幾點(diǎn)

1 分散頭的形式（批次式和連續(xù)式）（連續(xù)式比批次好）

2 分散頭的剪切速率 （越大,效果越好）

3 分散頭的齒形結(jié)構(gòu)（分為初齒,中齒,細(xì)齒,超細(xì)齒,約細(xì)齒效果越好）

4 物料在分散墻體的停留時(shí)間,乳化分散時(shí)間（可以看作同等的電機(jī),流量越小,效果越好）

5 循環(huán)次數(shù)（越多,效果越好,到設(shè)備的期限,就不能再好）

線速度的計(jì)算

剪切速率的定義是兩表面之間液體層的相對(duì)速率。

– 剪切速率 (s-1) = v 速率 (m/s) 

g 定-轉(zhuǎn)子 間距 (m)

由上可知,剪切速率取決于以下因素：

– 轉(zhuǎn)子的線速率

– 在這種請(qǐng)況下兩表面間的距離為轉(zhuǎn)子-定子 間距。 

IKN 定-轉(zhuǎn)子的間距范圍為 0.2 ~ 0.4 mm

速率V= 3.14 X D（轉(zhuǎn)子直徑）X 轉(zhuǎn)速 RPM / 60

高的轉(zhuǎn)速和剪切率對(duì)于獲得超細(xì)微懸浮液是較重要的。根據(jù)一些行業(yè)特殊要求,依肯公司在ERS2000系列的基礎(chǔ)上又開(kāi)發(fā)出ERX2000超高速剪切乳化機(jī)機(jī)。其剪切速率可以超過(guò)200.00 rpm,轉(zhuǎn)子的速度可以達(dá)到66m/s。在該速度范圍內(nèi),由剪切力所造成的湍流結(jié)合專門(mén)研制的電機(jī)可以使粒徑范圍小到納米級(jí)。剪切力更強(qiáng),乳液的粒經(jīng)分布更窄。由于能量密度*,無(wú)需其他輔助分散設(shè)備,可以達(dá)到普通的高壓均質(zhì)機(jī)的400BAR壓力下的顆粒大小.

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