防火是建筑设计计中的重要考虑因素，一座建筑物的各个区域按照建筑设计规范设计防火等级，在某些区域使用的玻璃组件必须等于或高于该区域要求的防火级别，这样才能将火焰和烟雾限制在某一区域，防止蔓延，同时也可为尽快扑灭火灾提供有利条件，防火玻璃因此应运而生。高硼硅4.0防火玻璃跨越了产技术门槛高，生产成本高的阻碍，以耐火完整性过2h的优越性能，成为真正的单片防火玻璃，逐渐被消费者接受。
1 防火玻璃的术语、定义及分类
1.1 耐火完整性
在标准耐火试验条件下，玻璃构件当其一面受时，能在一定时间内防止火焰和热气穿透或在背火面出现火焰的能力。失去耐火完整性判定条件（以下任一条件时）：
1)棉垫被点燃或背火面窜火达10s以上。
2)当试件背火面出现贯通至试验炉内的裂缝，直径6mm的探棒可以沿裂缝长度方向移动不小于150mm或直径25mm的探棒可以穿过裂缝进入炉内 。
1.2耐火隔热性
在标准耐火试验条件下，玻璃构件当其一面受火时，能在一定时间内使其背火面温度不超过规定值的能力。丧失耐火隔热性判定条件（以下任一条件时）：
1)背火面平均温升超过140℃。
2)背火面最高温升 超过180℃。
1.3 防火玻璃分类
按照性能分为C类防火玻璃和A类防火玻璃。C类防火玻璃：满足耐火完整性要求的防火玻璃。A类防火玻璃：同时满足耐火完整性、耐火隔热性要求的防火玻璃。按照结构分为复合防火玻璃和单片防火玻璃性能和技术特点如表1所示。
按照以上分类，高硼硅4.0防火玻璃属于C类单片 防火玻璃。
2 高硼硅4.0防火玻璃的发展
高硼硅4.0防火玻璃是在传统3.3高硼硅玻璃的基础上开发出来的一类适应建筑安全防火的玻璃。1993年德国肖特公司成功推出高硼硅浮法玻璃，2019年中国建材集团旗下凤阳凯盛以全氧燃烧和电助熔及铂金调制系统浮法工艺成功生产出大规格、高品质高硼硅4.0防火玻璃，实现了生产工艺技术和产品性能双项重大突破，翻开了中国防火玻璃新篇章。目前高硼硅浮法玻璃有两种生产工艺，如表2所示。
表2高硼硅玻璃生产工艺对比
生产工艺的优化带来了板面规格尺寸多样化。为适用市场需求，满足建筑防火玻璃的需要，硼硅4.0防火玻璃向大规格、大尺寸、多厚度发展。目前，硼硅4.0防火玻璃最大尺寸4800mmx2440mm已经成功下线，厚度覆盖5mm、6mm、8mm、10mm和 12mm， 应用领域广阔。
3 高硼硅4.0防火玻璃的性能
3.1 优越的耐火性能
高硼硅4.0防火玻璃因为其由高硼氧化物组成，所以热膨胀系数低、软化点高，因原片所具备的这种特殊的物理性质，经深加工钢化以后，耐火性能显着优于其它防火玻璃。高硼硅4.0防火玻璃6mm至12mm防火玻璃经送检，按照GB/T12513—2006国家规定的烧检试验方法，耐火时间超过120min，甚至180min，仍然保持耐火完整性。实际应用案例抽检，60min以上防火时限轻松达到，且防火性能稳定，每片都可抽检。 任意安装不影响防火性能。
从烧检试验可以知道：高硼硅4.0防火玻璃在耐火试验进行到120?180min时，试件背火面未出现火焰， 直径6mm的碳棒不能穿过试件，仍然保持耐火完整性。
表3高硼硅4.0玻璃与普通钠钙硅玻璃典型参数对比
表3中的数据表明，高硼硅4.0玻璃的热膨胀系数低于钠钙硅平板玻璃一倍以上，软化点远远高于钠钙硅平板玻璃。大于840℃的高熔化点最大程度地保障防火玻璃结构性，防止火灾状态的脱落。
3.2 良好的耐热冲击性能
实验证明，高硼硅4.0防火玻璃耐热冲击性能良好，耐热冲击温度〉200℃。普通玻璃耐急冷急热能力差，所以普通单片防火玻璃不能配合水喷淋使用。只有硼硅能与水喷淋完美组合——“高硼硅+水喷淋=隔热防 火玻璃”，这一优越的防火隔热性能受到消费者的极大青睐。
3.3 超高的化学稳定性
高硼硅4.0防火玻璃优良的化学稳定性基于其特 殊的玻璃成分，可以从耐酸、耐水、耐碱性能予以分析比较。
3.3.1 耐酸、耐水性能
酸和水对玻璃的侵蚀开始于其中的H+和玻璃中的Na+离子进行交换，从而发生一系列的化学反应，最终玻璃中的硅氧骨架被破坏，玻璃被腐蚀。因此玻璃中的Na+浓度直接影响其耐酸和耐水性能。高硼硅玻璃碱性氧化物含量低，以氧化钠(Na20)含量计(％): 3.5?4.5，普通钠钙硅玻璃碱性氧化物含量，以氧化钠（Na20)含量计（％) : 13.0?14.0。由此可见，高硼硅特种玻璃的耐酸性能和耐水性能优于普通钠钙硅玻璃。
3.3.2 耐碱性能
碱对玻璃的侵蚀是通过OH－离子破坏硅氧骨架 (即一Si—0—Si—键）而产生一Si—O—群，使SiO2溶解在溶液中。玻璃受侵蚀的程度除了与OH－栗子的浓度、阳离子的种类、受侵蚀的时间有关之外，玻璃的耐碱能力也是重要的影响因素。而玻璃的耐碱能力与玻璃种含有的各种R-O键的强度有关，高场强、高配位的阳离子提高玻璃的耐碱能力。三价硼离子（B3+）就是这样一种高场强、高配位的阳离子，所以高硼硅玻璃中氧化硼（B2O3）的含量提高了玻璃的耐碱性能。
由图1可以看出，以B203代替SiO2时，最初B3+离子位于[B04]中，将原来的断键重新连接起来，加强了网络结构，使水溶出度下降，降低了腐蚀。但并不是B203含量越高越好。高硼硅4.0防火玻璃的B203含量8%?10%，此含量对应的水溶出度最低，所以耐碱性能最强。
3.4 优秀的光学性能
高硼硅4.0防火玻璃配方原料纯度高，低铁，超白，高透光率，可见光透过率91％以上。正是因为高硼硅4.0防火玻璃具有超高的透过率和透明度，所以在维持建筑的通透感和美观的同时，遇到火灾仍所以在维持能保证人们视野以便于逃生和救援，这是复合防火玻璃和其它单片防火玻璃所不能匹敌的。
3.5 超轻、高强度
因为高硼硅玻璃的特殊原料配方及化学组成，所以高硼硅4.0玻璃的密度为2.3g/cm3，普通钠钙硅玻璃的密度为2.5g/cm3。因而高硼硅4.0玻璃比普通玻璃轻8％以上，作为建筑材料，可以显着降低建筑物的自重。同时因为其特殊的硼氧化合物四面体结构，所以高硼硅4.0玻璃具有超高的机械强度。
3.6 可加工性能
防火玻璃是一种高性能的单片防火玻璃，既可以单独使用，也可以在钢化之前进行切割、磨边，打孔、镀膜等加工；还可以采用镀膜、中空、真空、夹胶等深加工手段制成综合性更佳的建筑节防火材料。
3.7 无NiS（硫化镍）结晶，扫除自爆隐患
玻璃自爆是指钢化玻璃在无外力直接作用的情况下发生破碎的现象。建筑用玻璃发自爆后更换成本较高，甚至高于玻璃自身的成本，所以我国玻璃行业标准控制自爆率低于0.3％。自爆的主要原因有两个：玻璃质量原因和安装原因。玻璃质量原因集中表现在玻璃中硫化镍（NiS）杂质和异质相颗粒；玻璃中可见缺陷；玻璃表面应力值高低；玻璃应力不均。普通钠钙硅钢化玻璃易自爆，应力越高越易自爆。自爆的原因是：原料配方中NiS杂质因素无法避免及其它生产工艺原因。高硼硅玻璃原料配方及生产过程实现无镍低硫，硫的来源是原料和天然气中的微量硫。无NiS（硫化镍）结晶，消除了自爆隐患。且高硼硅玻璃原片生产过程中，熔化温度高，玻璃液澄清好，更均质，所以玻璃板面平整度高，板面异相杂质极少，玻璃钢化质量高于普通玻璃。
以上是高硼硅4.0防火玻璃7项优越的物理、化学性能，为其市场应用提供了保障。
4 高硼硅4.0防火玻璃的应用
4.1 我国防火玻璃行业监管体制与发展
防火玻璃行业属于玻璃深加工行业，行业市场化程度较高。目前，行业主管部门为中国建筑玻璃与工业玻璃协会。2015年5月1日起《建筑设计防火规范》(GB50016—2014)正式实施，原《建筑设计防火规范》（GB50016—2006)和《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045—95)同时废止。新规范对各类建筑物中各部位的防火要求都有较明确的规定。相比旧版标准中仅对产品制造工艺提出基础性规范，新标准从消防验收角度对新竣工的商品住宅防火玻璃的使用提出强制要求，对防火隔墙的耐火极限不低于2.5h 做出了具体规定。新标准还增加了高于54m住宅设置避难间等要求。
4.2 高硼硅4.0防火玻璃应用领域
4.2.1 高层建筑防火领域
我国每年在建建筑130多亿㎡，高层建筑已达62万多栋，开通地铁等轨道交通的城市己有40座，里程6700多km，城市火灾的防控需求和难度持续增大。据应急管理部消防救援数据统计，2019年全年共接报火灾23.3万起，死亡1335人，伤837人，直接财产损失36.12亿元，是近七年来火灾起数和伤亡人数最少的一 年，其中高层建筑发生火灾6974起，同比上升10.6%。 建筑防火直接关系到人们的生命财产安全，根据中共中央办公厅、国务院办公厅《关于深化消防执法改革 的意见》（厅字〔2019) 34号）、《国务院关于加强和规范事中事后监管的指导意见》（国发(2019)18号）等要求，2019年10月1日起，各地将陆续全面推行“双随机、一公开”消防监管工作，改变了之前“送检 制”、防火玻璃市场乱象丛生的现象。所以，高硼硅4.0防火玻璃在高层建筑防火领域的市场需求广阔。目前国家重点工程应用案列有：国家环境卫星发射中心国家图书馆等工程。
4.2.2 待开发的领域
高硼硅浮法玻璃的性能优异，应用领域的拓展有 待于各个行业的开发，如航空领域、太阳能领域等。针对高硼硅4.0防火玻璃的应用开发也在抓紧开展：如北京航玻新材料技术有限公司应用于航天，江苏铁锚玻璃有限公司应用于机车，上海晶尔玻璃技术有限公司应用于真空等。
5 结论
高硼硅玻璃素有“玻璃之王”的称号，外形美观，性能优越，生产技术及生产成本高，它的产业化是设计研发人员和生产技术人员的坚持不懈努力的结果。随着国家消防产品监管方式的改变，以及主体法律的明确及落实，高硼硅防火玻璃必将是C类防火玻璃的发展方向，市场需求将十分巨大。
