[发明专利]一种二氧化硅分散液及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种二氧化硅分散液及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：1)浓缩改性硅溶胶，得浓缩硅溶胶；2)在所述浓缩硅溶胶中加入水溶性多元醇，即得二氧化硅分散液。本申请通过浓缩碱性硅溶胶提高硅溶胶的固含量，补入水溶性多元醇一方面能够降低高固含硅溶胶的粘度和含水率，另一方面可以作为抗冻剂提高防火液的抗冻性；本申请制备得到的二氧化硅分散液具有较高的二氧化硅含量，同时具有较低的含水率，应用于防火液中，形成的防火胶层结构致密均匀，具有优异的耐火性和抗冻性，透光率高，不会发生光散射现象，也不会引起用户的视觉偏移。

技术领域

本发明无机纳米材料技术领域，特别是涉及一种二氧化硅分散液及其制备方法和应用。

背景技术

防火玻璃是一种具有防火功能的建筑门窗玻璃构件，它在发生火灾时，受火焰的热冲击能保持较长时间不炸裂，从而有效地阻止火焰与烟雾的蔓延。有利于保证受火灾围困的人们有足够的时间撤离现场，为消防救援争取到时间，是一种有效的阻挡火势蔓延和隔烟的功能型玻璃产品。

防火玻璃分为单片防火玻璃和复合防火玻璃。

单片防火玻璃为单层玻璃构件，能满足相应的耐火等级要求，常见的有硼硅酸盐玻璃、钾铯玻璃、夹丝玻璃等。这类玻璃利用软化点高的材质或物理化学改性增强玻璃的耐冲击性能，进一步的通过夹杂金属丝的支撑作用来提高玻璃的机械强度。生产成本较高，生产工艺复杂，且隔热效果不佳，容易引起热辐射至玻璃的背火面，发生次生火灾。目前单片防火玻璃主要是国外的研究和生产较多，国内的研究刚刚起步，生产规模和使用范围较小。

复合防火玻璃是指由2层或2层以上的平板玻璃，中间用透明防火胶粘剂粘结而成的复合玻璃。复合防火玻璃的中间夹胶层可通过灌注于中空的玻璃腔体中，经烘烤固化而成，或者先涂敷于平板玻璃表面，经烘烤至半凝固状态时与另一片平板玻璃复合而成。复合防火玻璃具有耐火完整性和耐火隔热性，还具有机械强度高、抗折、抗压等良好性能，复合防火玻璃遇到火灾时其防火胶层会迅速发泡膨胀形成坚硬绝热的耐火隔热泡沫层，大量吸收火灾产生的热量，有效阻断火焰，隔绝高温及有害气体，同时防火胶层还可以粘结破碎的玻璃片，以保持整体的完整性。

防火胶层的性能决定着复合防火玻璃的性能，而防火胶层是由防火液固化而成，故防火液是否具有较好的性能决定着复合防火玻璃是否具有较好的防火性能。防火液主要有聚丙烯酰胺类的有机防火液和硅酸盐类水玻璃的无机防火液两种。聚丙烯酰胺类的有机防火液，在制备过程中使用的丙烯酰胺单体会对人体造成伤害，且制得的有机夹层玻璃存在起泡、发黄、脱胶等缺陷，因此有机类的防火液在市场上的占有率很小。

硅酸盐水玻璃能耐较高的温度，来源广，价格较便宜，固化温度低，配制和施工简单。目前国外的大型生产厂商制造的复合玻璃采取无机硅酸盐类水玻璃作为防火液的主要成分。国内也开始对硅酸盐类防火液产品进行研究和应用。

现有技术以硅酸盐和硅溶胶反应或硅溶胶与氢氧化钾反应制得模数3～6的硅酸盐水玻璃，加上固化剂、成炭剂、消泡剂、抗冻剂等材料配成防火液。硅溶胶作为纳米硅防火液的重要原料。

由于硅溶胶的SiO₂纳米颗粒表面有大量的羟基，高浓度下容易发生羟基间相互作用，导致粘度升高甚至凝聚。所以一般硅溶胶的固含量为30～40％，也有一些粒径较大的产品，其固含可以达到50％左右。

在防火液的研制技术中，含水率是影响防火液固化后的防火夹层的强度和抗冻性的一个重要因素。研究者多采用加入多羟基溶剂如甘油、乙二醇等来提高了产品的抗冻性，但随着有机物的加入量增加，防火液固化夹层的耐火性、硬度相应降低，这限制了多羟基溶剂的加入量是有限的。或者可以通过降低配方中的水分也可提高产品的抗冻性，但从现有技术来看，所采用的原料硅酸钾或硅溶胶或碱金属氧化物的浓度都是有限的。硅酸钾市售产品的浓度较低，含水率高。硅溶胶的常规浓度为30～40％，也含有大量的水分。