中空玻璃選擇干燥劑至關(guān)重要

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T11944-2012《中空玻璃》，中空玻璃的使用壽命與邊部材料（如間隔條、干燥劑、密封膠）的質(zhì)量和中空玻璃的制作工藝有直接關(guān)系，中空玻璃內(nèi)腔有目視可見的水汽產(chǎn)生是中空玻璃壽命到期的標(biāo)志。間隔條、干燥劑、密封膠與玻璃形成了中空玻璃的邊部密封系統(tǒng)，確保中空玻璃內(nèi)腔干燥不起霧，干燥劑是保持中空玻璃內(nèi)部空氣層干燥，避免中空玻璃內(nèi)部出現(xiàn)水霧的關(guān)鍵，對(duì)中空玻璃壽命有著重要作用。中空玻璃預(yù)期使用壽命至少15年，然而目前中空玻璃行業(yè)的最大問題是市場上約80%以上的中空玻璃使用壽命太短，平均壽命不會(huì)超過10年。大部分中空玻璃會(huì)在七八年的時(shí)間內(nèi)達(dá)到使用壽命而需要更換。隨著中空玻璃的普及，全國每年就要花掉上百億元資金來更換中空玻璃，這種巨大的浪費(fèi)將嚴(yán)重拖累國家節(jié)能戰(zhàn)略發(fā)展。市場上這么多壽命短的中空玻璃，導(dǎo)致壽命短的問題到底在哪里？中空玻璃有兩種材料是核心：一個(gè)是干燥劑，另一個(gè)就是密封膠。密封膠由于標(biāo)準(zhǔn)的正確引導(dǎo)，其質(zhì)量已經(jīng)大幅提高，而干燥劑的情況就完全不同了，中空玻璃干燥劑的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T2072中有兩種材料，A類干燥劑與B類干燥劑。這兩種干燥劑性能相差多少？對(duì)中空玻璃的壽命是否有影響？選擇怎樣的干燥劑對(duì)于中空玻璃來說有至關(guān)重要的影響？圍繞這些問題，本文進(jìn)行了深入分析與思考。多類干燥劑各具優(yōu)劣干燥劑是指能除去潮濕物質(zhì)中水分的物質(zhì)，常分為兩類：第一類是吸水后物理狀態(tài)不穩(wěn)定的干燥劑，如硫酸鈣和氯化鈣等，通過與水結(jié)合生成水合物進(jìn)行干燥；第二類是吸水后物理狀態(tài)穩(wěn)定的干燥劑，這類干燥劑一般含有微型孔道，如分子篩干燥劑、粘土干燥劑、硅膠與活性氧化鋁等，通過物理吸附水進(jìn)行干燥，其中分子篩的孔道最細(xì)，可以在晶體結(jié)構(gòu)上達(dá)到分子級(jí)別的尺寸。干燥劑是為了吸收多余水分避免中空玻璃失效。面對(duì)這么多的干燥劑產(chǎn)品，用什么方法才能選出我們所需要的干燥劑產(chǎn)品？首先就要針對(duì)中空玻璃用干燥劑的特點(diǎn)來選擇具有相應(yīng)特點(diǎn)的干燥劑，中空玻璃要求壽命長，結(jié)露點(diǎn)低，無腐蝕。在日常生活和工業(yè)制造中，常用的干燥劑有氯化鈣、硅膠、粘土干燥劑、分子篩、礦物干燥劑及復(fù)合型干燥劑等。氯化鈣干燥劑是一種高效吸附材料，沒有孔道，主要成分是氯化鈣。水分子與氯化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成二水氯化鈣與六水氯化鈣，六水氯化鈣在常溫下潮解成液體。而氯化鈣干燥劑在相對(duì)濕度9%的環(huán)境下，靜態(tài)水吸附量能達(dá)到32.4%，變成二水氯化鈣，此時(shí)的物理狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化而形成晶體，由于環(huán)境濕度條件會(huì)變化，這些晶體會(huì)反復(fù)脫水結(jié)晶，時(shí)間一長就粉化擴(kuò)散，污染被干燥物體，如果外圍環(huán)境濕度再上升，就會(huì)變成六水氯化鈣而潮解，在30攝氏度條件下就成為強(qiáng)電解質(zhì)液體，具有電化學(xué)腐蝕特征。硅膠是一種具有孔道結(jié)構(gòu)的高活性吸附材料；主要成分是無定形二氧化硅，屬非晶態(tài)物質(zhì)，其形狀透明不規(guī)則球體，其化學(xué)分子式為mSiO2·nH2O。通常是用硅酸鈉和硫酸反應(yīng)，并經(jīng)老化、酸泡等一系列后處理過程而制得。硅膠的化學(xué)組份和物理結(jié)構(gòu)，決定了它具有許多其他同類材料難以取代的特點(diǎn)：吸附性能高、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、有較高的機(jī)械強(qiáng)度等。硅膠干燥劑的內(nèi)部為極細(xì)的毛孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這些毛細(xì)孔能夠吸收水分，并通過其物理吸引力將水分保留住，作為干燥劑被廣泛應(yīng)用到航空部件、計(jì)算機(jī)器件、電子產(chǎn)品、皮革制品、醫(yī)藥、食品等行業(yè)的干燥防潮。即使將硅膠干燥劑全部浸入水中，它也不會(huì)軟化或液化。它具有無毒、無味、無腐蝕、無污染的特性，故可以與任何物品直接接觸。粘土干燥劑，外觀形狀為灰色小球，最適宜在50攝氏度以下的環(huán)境中吸濕。當(dāng)溫度高于50攝氏度，粘土的“放水”程度便大于“吸水”程度。粘土干燥劑的顯著優(yōu)勢(shì)在于價(jià)格便宜。蒙脫石粘土干燥劑自20世紀(jì)80年代由德國南方化學(xué)公司發(fā)現(xiàn)并使用在干燥劑領(lǐng)域，因其低廉的價(jià)格，良好的吸附效果逐漸成為國際主流的礦物干燥劑原料之一。蒙脫石干燥劑也稱膨潤土干燥劑、陶土干燥劑。顏色有：紫色、灰色、紫紅。其特點(diǎn)包括：環(huán)保性。以純天然蒙脫石干燥劑為原料，干燥活化制成，不含任何添加劑和易溶物，是一種無腐蝕、無毒、無公害的綠色環(huán)保產(chǎn)品，使用后可作為一般廢棄物處理，不會(huì)污染環(huán)境，可自然降解。適應(yīng)性。在各種溫度的環(huán)境下，吸濕性能都能保持穩(wěn)定。防潮性。吸濕性能良好，飽和吸濕率為自身重的50%以上，是傳統(tǒng)干燥劑的1.5倍。凹土干燥劑，是采用純天然礦物原料凹凸棒土經(jīng)過活化處理精煉而成，綠色環(huán)保，無毒無味，對(duì)人體無損害。在室溫及一般濕度下具有良好的吸附活性，可以用于靜態(tài)減濕和異味去除及脫色等功效。廣泛應(yīng)用于不能采用油封、氣相封存的產(chǎn)品中，諸如：光學(xué)儀器、電子產(chǎn)品、醫(yī)學(xué)保健、食品包裝及軍工產(chǎn)品和民用產(chǎn)品的干燥空氣封存。其特點(diǎn)包括：高濕下吸濕能力好；高溫下吸濕能力比蒙脫石好。分子篩干燥劑，它是一種人工合成且對(duì)水分子有較強(qiáng)吸附性的干燥劑產(chǎn)品，結(jié)晶型鋁硅酸鹽化合物，其晶體結(jié)構(gòu)中有規(guī)整而均勻的孔道，孔徑為分子大小的數(shù)量級(jí)，它只允許直徑比孔徑小的分子進(jìn)入，因此能將混合物中的分子按大小加以篩分，故稱分子篩。其孔徑大小可通過加工工藝的不同來控制，除了吸附水氣，它還可以吸附其他氣體。在230攝氏度以上的高溫情況下，仍能很好的容納水分子。3A分子篩乃最佳選擇對(duì)于中空玻璃用干燥劑來說，它通過對(duì)中空玻璃內(nèi)部密封空氣層的深度干燥作用來實(shí)現(xiàn)其功能：吸附中空玻璃密封腔內(nèi)空氣中的水分；吸附后期通過密封膠向中空玻璃內(nèi)部不斷滲透的水分；與其他特種分子篩聯(lián)合使用，吸附中空玻璃密封膠所釋放的揮發(fā)物質(zhì)。同時(shí)中空玻璃用干燥劑還必須符合如下要求：一是超低的成品含水量，能保證干燥劑具有較強(qiáng)的吸水性能；二是超強(qiáng)的深度吸附能力，能保證玻璃夾層內(nèi)的水分被充分吸收；三是超低的落粉度，保證中空玻璃的美觀透光性能；四是超低的氮?dú)馕侥芰ΓＷC中空玻璃在不同的溫度變化條件下，不發(fā)生凹凸變形；五是合格的堆積密度，保證干燥劑的灌裝使用量控制在最經(jīng)濟(jì)、最合理的范圍之內(nèi)；六是合理的酸堿性，保證中空玻璃間隔條不易被腐蝕，出現(xiàn)鹽析等現(xiàn)象；七是較高的抗壓碎強(qiáng)度，減少因強(qiáng)度不夠在灌裝中破碎，形成渣、粉塵，污染玻璃；八是低靜電，保證在機(jī)器填充時(shí)干燥劑吸附在管道壁上，堵塞管道。綜上所述，各種干燥劑的特點(diǎn)和中空玻璃干燥劑的要求都已列出，下面就對(duì)各種干燥劑是否適用于中空玻璃進(jìn)行分析。氯化鈣干燥劑能在-5攝氏度至90攝氏度的環(huán)境溫度下使用，其活性成分穩(wěn)定性好，除水之外難以和其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，可以用在幾乎所有的環(huán)境中。由于其化學(xué)吸附特性，吸附的水和氯化鈣一般發(fā)生相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)，在不同溫度下可以形成不同的結(jié)晶水化合物（可以1、2、3、6個(gè)結(jié)晶水）。含水氯化鈣能夠和中空玻璃的鋁條形成電化學(xué)反應(yīng)，從而腐蝕鋁條，同時(shí)破壞密封膠，從而影響中空玻璃的使用壽命。因此它不適合用于中空玻璃干燥劑。硅膠干燥劑屬于物理吸附，但是硅膠干燥劑最適合的吸濕環(huán)境為室溫（20攝氏度至32攝氏度）、高溫（60攝氏度至90攝氏度），它不能夠滿足中空玻璃的使用環(huán)境，而且硅膠干燥劑的吸附深度較低，達(dá)不到中空玻璃對(duì)露點(diǎn)的要求，因此也不適合用于中空玻璃干燥劑。蒙脫石粘土干燥劑也屬于物理吸附，有許多優(yōu)良的特性，早期曾用作中空玻璃干燥劑。但由于其吸附深度達(dá)不到要求，在惡劣的環(huán)境下中空玻璃起霧，使用壽命低等原因已基本退出中空玻璃干燥劑市場。凹凸棒土干燥劑比蒙脫石干燥劑在低吸附條件下吸附容量大，在高濕度條件下吸水較多，但在中空玻璃實(shí)際工況環(huán)境中濕度較低時(shí)，吸附量會(huì)很低，這樣就會(huì)影響中空玻璃的露點(diǎn)，難以保證中空玻璃的使用壽命。分子篩干燥劑有3A、4A、5A等一些類別，但并不是每種分子篩都適合作為中空玻璃干燥劑。目前市場上有一些中空玻璃生產(chǎn)企業(yè)使用4A分子篩作為干燥劑，4A分子篩晶格孔道約為4埃，4A分子篩雖然對(duì)水具有很強(qiáng)的吸附力，但是同時(shí)也會(huì)吸附空氣中部分的氮?dú)夂推渌栊詺怏w，并且隨著環(huán)境溫度的升降，會(huì)對(duì)氮?dú)膺M(jìn)行吸附和脫附。當(dāng)溫度略微降低，4A分子篩會(huì)將中空玻璃內(nèi)的空氣吸附，導(dǎo)致真空狀態(tài)；當(dāng)溫度升高時(shí)，分子篩又把空氣釋放到中空玻璃間隔層中，導(dǎo)致中空玻璃內(nèi)空氣膨脹。隨著晝夜溫差與季節(jié)更替的變換，中空玻璃極易因膨脹和收縮而扭曲破碎，壽命縮短；中空玻璃的突然破碎可能會(huì)導(dǎo)致重大的安全事故。因此4A分子篩是不可以作為中空玻璃干燥劑的。我們?cè)倏纯?A型分子篩，一般用3A型分子篩原粉和粘土成型為球形顆粒，經(jīng)過高溫焙燒做成3A型中空玻璃專用干燥劑，也就是《JC/T2072-2011中空玻璃用干燥劑》中的A類干燥劑。它的晶格孔道約為3埃左右，與水的親和力極高，只吸附水分子，不吸附大于3埃的其他分子。市場上還有一種含有氯化鈣干燥劑的凹土干燥劑，生產(chǎn)廠家認(rèn)為其屬于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《中空玻璃用干燥劑》（JC/T2072-2011）中的B類干燥劑。依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)材料和生產(chǎn)工藝的不同，中空玻璃用干燥劑分為兩類：A類干燥劑（3A分子篩），B類干燥劑（以凹凸棒土為主體的球形干燥材料）。B類干燥劑是以凹凸棒土為主體材料制成的球形干燥劑，作為中空玻璃用的干燥劑，凹凸棒土本身的吸水性能往往無法滿足中空玻璃干燥劑的要求。因此，在制備過程中通過添加價(jià)格低廉、效果顯著的氯化鈣，制成凹凸棒土和氯化鈣混合的復(fù)合型干燥劑，即氯化鈣彌補(bǔ)了環(huán)境干燥時(shí)凹凸棒土的低吸水性，凹凸棒土也可以凝結(jié)氯化鈣潮解時(shí)的液體，聽起來這兩種材料性能互補(bǔ)，但凹凸棒土對(duì)潮解液體的吸附是物理吸附，根本無法改變這些液體是氯化鈣電解質(zhì)溶液的本質(zhì)，這些粘附了氯化鈣溶液的凹凸棒土仍然具有電化學(xué)腐蝕作用，但這種材料目前被很多中空玻璃廠家使用，大大削減了中空玻璃的使用壽命。為了降低氯化鈣電解質(zhì)的腐蝕作用可以少加氯化鈣，但氯化鈣太少了達(dá)不到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《中空玻璃用干燥劑》中對(duì)B類干燥劑的要求，只能增加氯化鈣的加入數(shù)量。這種產(chǎn)品雖然各項(xiàng)指標(biāo)都能符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但由于氯化鈣的過量加入就會(huì)加重破壞丁基膠，造成丁基膠揮發(fā)，揮發(fā)物在玻璃表面上形成彩虹現(xiàn)象，同時(shí)會(huì)破壞中空玻璃的邊部密封系統(tǒng)。氯化鈣的過量加入還有一定的粉化遷移作用，在遷移過程中不斷地粉化，從中空玻璃鋁條的小孔當(dāng)中滲出，對(duì)中空玻璃有腐蝕性，并污濁中空玻璃，破壞美觀性。再者，此類B類干燥劑在濕度環(huán)境較低時(shí)，吸附量會(huì)很低，這樣就會(huì)影響中空玻璃的露點(diǎn)，使中空玻璃極易發(fā)生起霧現(xiàn)象。這類干燥劑雖然各項(xiàng)指標(biāo)在檢測(cè)中符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)B類干燥劑的要求，但由于有較多氯化鈣的存在，在吸附中空玻璃中的水時(shí)一般發(fā)生如下反應(yīng)CaCl2+2H2O=CaCl2·2H2O，不過在不同溫度下可以形成不同的結(jié)晶水化合物（可以1、2、4、6個(gè)結(jié)晶水）。含水氯化鈣能夠和中空玻璃的鋁條形成電化學(xué)反應(yīng)，從而腐蝕鋁條或其他間隔條，破壞密封膠，影響中空玻璃的使用壽命。綜上所述B類干燥劑也不是中空玻璃干燥劑的優(yōu)質(zhì)選擇。3A型分子篩是常用分子篩當(dāng)中孔道最小的，當(dāng)其與空氣進(jìn)行接觸時(shí)，只能吸收空氣中氣態(tài)的水分子，不能吸收空氣中其他成分（空氣中的氦氣和氫氣含量僅僅大約占比0.007%左右，