高固含量低粘度二氧化硅防火液混合分散機

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

復合防火玻璃技術(shù)的核心是兩層玻璃之間的無機防火液，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)化學穩(wěn)定性差，在使用過程中會出現(xiàn)透過率下降、氣泡、流膠等缺陷，影響玻璃外觀質(zhì)量和對火場狀況的判斷。

那么，將鉀水玻璃的模數(shù)增加，就能解決這些問題嗎？中國建材總院玻璃院高級工程師穆元春告訴《中國科學報》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*，在防火玻璃制備過程中會產(chǎn)生大量微泡，降低外觀質(zhì)量，無法直接作為防火層基材使用。”

因此，研發(fā)無微泡、耐候性能優(yōu)異的高性能復合防火玻璃，實現(xiàn)產(chǎn)品性能質(zhì)的飛躍，擴大產(chǎn)品的應用范圍，既是我國防火玻璃技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，也是建筑節(jié)能、安全玻璃產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一個重要方向。

在充分了解到行業(yè)的痛點后，從2012年開始，穆元春團隊走上了復合式無機防火玻璃的研發(fā)之路。

玻璃“芯” 不脆弱

但是，事情并非一帆風順。復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。

“國外是用專門的大型精密設備來生產(chǎn)，但進口這樣一整套設備，需要花費上千萬歐元。”穆元春承認，為了節(jié)省經(jīng)費，zui初他們的實驗都是“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，有一點誤差，防火液就無法均勻平鋪。整個團隊在實驗室里蹲了一個星期，終于把誤差調(diào)到0.1毫米以下。

但這還是不能完*微泡、印痕等問題。由于國外廠家對核心技術(shù)的feng鎖，團隊很長時間都找不到突破點，走了很多彎路。

直到2015年夏天，事情才出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機。在與客戶的交流中，對方提出將一種固含量較低的二氧化硅分散液應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，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和低模數(shù)防火液的缺點了嗎？

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，黏度過大，無法成型。

攻關(guān)再次陷入僵局。這時，穆元春想到了自己讀博士期間做過的涂料實驗，他曾經(jīng)通過粒子設計，解決了涂料成膜性的問題。“簡單來說，這種方法就是用一層物質(zhì)把二氧化硅顆粒給包裹起來，這樣二氧化硅顆粒就不會彼此團聚在一起，而是均勻地分散開。”

同時要求低黏度和高固含量，這幾乎是一項不可能完成的任務。左巖承認，當初穆元春提出這個想法時，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，一點面疙瘩都不能有。”

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

不過，左巖還是選擇了相信這個年輕人。在他看來，玻璃加工技術(shù)本來就是多學科融合交叉的，想要創(chuàng)新，就應該鼓勵科研人員大膽嘗試。

科研團隊對二氧化硅的粒徑、比表面積、功能單體的組成等因素進行了優(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，穆元春團隊“四兩撥千斤”，研發(fā)出了超薄型復合式無機防火玻璃。他們成功研制出了滿足國家A類標準、C類標準要求的各種規(guī)格尺寸產(chǎn)品，順利通過第三方檢測機構(gòu)耐火極限試驗檢驗；在知識產(chǎn)權(quán)方面共申請了十余項（包括PCT1項），獲*3件發(fā)明、2項實用新型。

成長中的“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、價格僅為國外產(chǎn)品1/3，還能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)的新型復合防火玻璃制備技術(shù)，很快受到了市場的青睞。

2017年5月，中國建材總院攜新研發(fā)的不同規(guī)格新型復合式無機防火玻璃參加第28屆中國玻璃工業(yè)技術(shù)展覽會，其中4200mm×2000mm大尺寸、曲面結(jié)構(gòu)超薄型復合式防火玻璃剛剛亮相就驚艷全場，受到國內(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)并實現(xiàn)關(guān)鍵設備國產(chǎn)化，目前中國建材總院已和國內(nèi)十余家玻璃深加工企業(yè)簽訂技術(shù)服務協(xié)議，為其提供防火溶液，并指導復合防火玻璃的工業(yè)化生產(chǎn)，計劃年產(chǎn)耐火窗用復合防火玻璃100萬平方米，帶動相關(guān)玻璃門窗行業(yè)的產(chǎn)值超過15億元，成為化解當?shù)夭Ａ罴庸ぎa(chǎn)業(yè)“高能耗、低附加值”等弊端的利器。

作為中國成立時間zui早、承擔型號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)造了一個又一個“*yi”，被譽為“中國航空玻璃的搖籃”。近年來，玻璃院實施軍民結(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。

“我們是國家的研究院，國家急需的就是我們要做的。”左巖說，“我們的研究團隊會緊跟科技zui前沿，在產(chǎn)學研一體化的道路上砥礪前行。”

目前，中國建材總院玻璃院已承擔了“十三五”國家重點研發(fā)計劃“智能玻璃與高安全功能玻璃關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)”項目，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)標準，醞釀成立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，推動中國防火玻璃行業(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。借助穆元春團隊的創(chuàng)新科技，中國建材總院在復合防火玻璃領(lǐng)域成功實現(xiàn)了“逆襲”，不但正在成長為該領(lǐng)域的“隱形guan軍”，更為中國在這一關(guān)系到人民生命財產(chǎn)安全的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域贏得了一席之地，真正讓中國防火玻璃“火”了起來。

當固體顆粒分散到一種液體中時,形成一種懸浮液。當一種液體分散到另一種液體中時,形成一種乳濁液。在一種乳濁液的兩個液相間的界面處,表面張力開始發(fā)生作用。新表面的產(chǎn)生需要能量。在沒有外部影響的情況下,每個液相體系均企圖以較少的能量達到乳濁液狀態(tài)。因此,總是會有產(chǎn)生較小界面的傾向,這阻礙任何乳濁液的形成。 

納米硅復合防火玻璃是一種高透明、堅硬的納米硅防火膠與玻璃復合而成的新型防火玻璃，納米硅防火膠是一種堅硬的無機透明防火結(jié)晶體，每塊玻璃均經(jīng)過30道工序500小時才生產(chǎn)完畢，是一種新型耐候性、強穩(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，該防火膠具有強度高，粘結(jié)度大、高透明、穩(wěn)定性好、耐候性強、防火性好等優(yōu)點，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

當火災發(fā)生時，受火面玻璃遇高溫后很快炸裂，防火膠夾層開始發(fā)泡膨脹，并吸收火焰燃燒所帶來的高熱量，形成不透明防火膠板，其具有較強堅硬度，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的熱量。

產(chǎn)品特點

1.堅硬、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)的灌漿復合防火玻璃（有毒性），水玻璃類復合防火玻璃。

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。

為了實現(xiàn)互不相溶相的分散,必須強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形成新表面。分散過程傳遞所需的能量,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的分散效果

影響分散乳化結(jié)果的因素有以下幾點

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,細齒,超細齒,約細齒效果越好）

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

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

線速度的計算

剪切速率的定義是兩表面之間液體層的相對速率。

– 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)速和剪切率對于獲得超細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)上又開發(fā)出ERX2000超高速剪切乳化機機。其剪切速率可以超過200.00 rpm,轉(zhuǎn)子的速度可以達到66m/s。在該速度范圍內(nèi),由剪切力所造成的湍流結(jié)合專門研制的電機可以使粒徑范圍小到納米級。剪切力更強,乳液的粒經(jīng)分布更窄。由于能量密度*,無需其他輔助分散設備,可以達到普通的高壓均質(zhì)機的400BAR壓力下的顆粒大小.

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