中空玻璃作為節(jié)能門窗的必選玻璃，其使用壽命成為公眾日益關(guān)心的問題。目前中空玻璃行業(yè)的最大問題是市場上80%以上的中空玻璃使用壽命太短，其平均壽命不超過十年。大部分中空玻璃會(huì)在七、八年的時(shí)間達(dá)到使用壽命而需要更換。如到期不更換，由于中空玻璃腔內(nèi)水汽的反復(fù)冷凝與蒸發(fā)，還會(huì)加速散熱，形成更大的能源浪費(fèi)。過多的水汽冷凝還會(huì)使中空玻璃阻礙視線。當(dāng)全國大部分建筑的門窗每到七、八年就要更換一次的話，隨著中空玻璃的普及，全國每年就要花掉上百億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)略的發(fā)展。所以，為了避免更大的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)國家節(jié)能戰(zhàn)略目標(biāo)，保護(hù)廣大消費(fèi)者的利益，有必要深入探討影響中空玻璃壽命的因素，從而大大提高中空玻璃使用壽命。干燥劑作為中空玻璃輔材中最核心的材料，其對(duì)中空玻璃壽命起著主導(dǎo)性的影響作用。

下面來研討下幾種常見干燥劑對(duì)中空玻璃壽命的影響：

一、外觀形狀改變型干燥劑對(duì)中空玻璃壽命的影響原理。

眾所周知，密封膠的密封效果直接影響中空玻璃的壽命，而干燥劑對(duì)中空玻璃壽命的影響程度比密封膠更為持久。

影響中空玻璃壽命的三大要素是：

(1)合格的中空玻璃干燥劑;

(2)合格的中空玻璃密封膠;

(3)正確的加工方法。

在此三者的關(guān)系中，對(duì)中空玻璃節(jié)能效果起直接作用的就是干燥劑，它使空氣保持干燥，從而使中空玻璃具有透明保溫作用，而密封膠的使命就是對(duì)干燥劑起保護(hù)作用，使其盡量少地吸收環(huán)境水份。正確的加工方法可降低干燥劑的吸水負(fù)擔(dān)與密封膠的密封負(fù)擔(dān)，使兩者的作用得到充分的保護(hù)，從而延長中空玻璃的使用壽命。

中空玻璃到底需要什么樣的干燥劑呢?一句話，中空玻璃需要物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的，具有強(qiáng)大的深度吸附能力的干燥劑。

市場上的中空玻璃干燥劑從外觀看都非常類似，都是乳白色或黃褐色的小顆粒，這些干燥劑都是粘土(一般為凹凸棒土)與一種或幾種其他成分的干燥劑的混合物，粘土所起的作用主要是粘合及載體作用。

所有的固態(tài)干燥劑中，大致分兩種類型：一種是吸水后其外觀物理性狀發(fā)生變化的，一種是吸水后外觀物理性狀不發(fā)生變化的。吸水后外在物理性能發(fā)生變化的一般是一種化學(xué)反應(yīng)，其生成物一般帶有一定的腐蝕性，他們吸水后形成強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、或形成鹽類結(jié)晶或者是溶液;吸水后物理性狀不發(fā)生變化的這種也分兩種情況，一種是化學(xué)反應(yīng)，另外一種是物理吸附，化學(xué)反應(yīng)一般會(huì)形成一種內(nèi)結(jié)晶鹽、酸或堿，但在外觀上并沒有任何變化，也不具備腐蝕性。表l是常見的各種干燥劑特征。

所有干燥劑在一定的溫度下會(huì)與外界環(huán)境達(dá)到吸附平衡，如果溫度發(fā)生變化，干燥劑會(huì)進(jìn)一步釋放或吸收水分，從而達(dá)到新的吸附平衡。通常情況下，溫度升高，干燥劑會(huì)放出水分，溫度降低，干燥劑會(huì)吸收水分，在中空玻璃中，當(dāng)溫度發(fā)生變化，中空玻璃干燥劑也會(huì)相應(yīng)的放出與釋放水份，對(duì)于深度干燥能力為中弱型的干燥劑，吸附平衡隨著溫度的變化較大，對(duì)于深度干燥能力很強(qiáng)的干燥劑(如分子篩)這種吸附平衡隨溫度的變化就非常不明顯。

干燥劑吸附平衡易于變化的這種特點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致吸水后形狀變化的這類干燥劑的粉化與遷移。外觀物理形狀發(fā)生變化的這類干燥劑，在吸水以后通常是體積增大，形成結(jié)晶或大分子，干燥劑離子(或分子)之間距離拉大，當(dāng)環(huán)境溫度升高使一部分水份失去后，干燥劑離子(或分子)之間距離不可能再恢復(fù)到原來的距離。從宏觀上看，會(huì)使成型后的干燥劑顆粒破碎或掉皮，環(huán)境溫度的再一次周期性變化，會(huì)導(dǎo)致水份在干燥劑顆粒不確定的方向上反復(fù)結(jié)晶與失水，結(jié)果是干燥劑不斷的脫落、擴(kuò)散，形成了干燥劑的一次又一次遷移、破碎。對(duì)于中空玻璃來說這種干燥劑就會(huì)慢慢的擴(kuò)散到鋁條上，或是穿過鋁條氣孔，擴(kuò)散到密封膠的表面上或玻璃表面上。在這種情況下，具有腐蝕作用的干燥劑對(duì)中空玻璃鋁條與密封膠，或者是對(duì)功能玻璃表面會(huì)產(chǎn)生極大的腐蝕作用。

其腐蝕原理：鋁是兩性金屬，既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)，其氧化物也是如此，同時(shí)鋁金屬表面微量離子的出現(xiàn)會(huì)催化金屬鋁的被氧化過程。雖然由于相對(duì)干燥的氣體，這種催化作用進(jìn)展緩慢，但是，微量水分中的極高的離子濃度，會(huì)不可逆轉(zhuǎn)的導(dǎo)致金屬鋁表面氧化膜的破壞。

如果干燥劑是氯化鈣，將會(huì)有如下電離反應(yīng)發(fā)生：

2H₂O+CaCl₂=2H⁺+2OH^-+Ca²⁺+2Cl^-（1）

鋁間隔條的氧化保護(hù)膜被破壞的過程如下：

3H⁺+Al₂O₃=3H_²O+Al³⁺（2）

Al³⁺+3OH^-=Al(OH)₃（3）

氧化膜被破壞后，游離離子的存在為金屬鋁的氧化提供了得天獨(dú)厚的條件，于是有：

2Al+6OH^-=2Al(OH)₃+6e（4）

6H⁺+3O₂=6OH^--6e（5）

即有：

2Al+6OH^-+6H⁺+3O₂=2Al(OH)₃（6）

這樣，隨著時(shí)間的推移，鋁條表面的氧化膜就被徹底破壞，新的致密氧化保護(hù)膜由于有離子的存在而無法形成，這樣鋁條就會(huì)慢慢被腐蝕，形成鹽漬，最后形成縫隙與空洞，導(dǎo)致中空玻璃失效。鋁為兩性金屬，無論干燥劑具有堿性或酸性特征，它都可以與之反應(yīng)而被腐蝕掉，因?yàn)檠趸}吸水后形成氫氧化鈣，五氧化二磷吸水后形成焦磷酸。從另一個(gè)方面講，由于酸、堿或鹽類干燥劑對(duì)密封膠的持續(xù)接觸，中空玻璃密封膠將被加速老化與氧化，由于腐蝕性干燥劑對(duì)中空玻璃的腐蝕作用隨著此類干燥劑吸水的增多而變得更加強(qiáng)烈，對(duì)中空玻璃間隔條及密封膠的腐蝕作用也不斷增加。

綜上所述，物理性狀發(fā)生變化的干燥劑有兩個(gè)致命的缺點(diǎn)：一是因遷移作用而造成的干燥劑的破碎與粉化;二是隨著時(shí)間的推移而產(chǎn)生的不斷增強(qiáng)的腐蝕作用。所以，物理性狀發(fā)生變化的干燥劑是不能使用在中空玻璃中的。

二、吸附深度不同的干燥劑對(duì)中空玻璃的影響。

中空玻璃只能選擇吸水后物理形狀不發(fā)生變化的干燥劑，圖1是幾種干燥劑在25℃時(shí)，不同相對(duì)濕度時(shí)的平衡吸附量。

在相對(duì)濕度較低的情況下，分子篩的平均吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硅膠干燥劑與氧化鋁干燥劑，因?yàn)槟壳爸锌詹Ａ毡檎J(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)是測試干燥劑在25℃時(shí)相對(duì)濕度為10%的空氣環(huán)境下的吸附能力，此時(shí)空氣中的絕對(duì)濕度用露點(diǎn)表示為-8℃。也就是說，對(duì)干燥劑的考察標(biāo)準(zhǔn)，就是考察它保持露點(diǎn)低于-8℃的能力。這樣就對(duì)干燥劑要求的標(biāo)準(zhǔn)比較合理，因?yàn)槲覀儑乙荒曛写蟛糠謺r(shí)間氣溫是在零下八度以上，合格的中空玻璃在-8℃以上時(shí)是不會(huì)結(jié)露的。從圖中可以看到，在相對(duì)濕度是10%的條件下，分子篩干燥劑的吸附量是硅膠干燥劑或氧化鋁干燥劑的4倍左右，(粘土類由于其深度吸附能力特別低，我們就不做討論了)從圖1中，我們選擇沸石分子篩干燥劑作為中空玻璃干燥劑的最佳選擇。那么，分子篩對(duì)露點(diǎn)的控制力到底如何呢?見圖2。

圖2是純凈分子篩原粉在相對(duì)濕度極低情況下的吸附容量，實(shí)際制成的可使用的3A分子篩經(jīng)過離子交換與成型處理，其實(shí)際吸附量值為圖中數(shù)值的65%左右，圖中顯示，當(dāng)空氣中的含水量達(dá)到1ppm的

時(shí)候，分子篩干燥劑仍然可以吸附到自身重量5%的水分，當(dāng)達(dá)到100ppm  的時(shí)候，分子篩可以吸附到自身重量的17%，當(dāng)達(dá)到1000ppm(相當(dāng)于0.1%的含水)的時(shí)候，分子篩干燥劑的平衡吸附容量趨向于飽和值。此時(shí)空氣中的露點(diǎn)約為-40℃。

從理論上講，分子篩對(duì)水分子的親和力非常大，只有在相對(duì)濕度非常低的情況下，才會(huì)對(duì)分子篩的吸附量產(chǎn)生明顯的影響。也就是說，分子篩保持低露點(diǎn)的能力非常的強(qiáng)大，正常的中空玻璃裝上分子篩后，用一般的露點(diǎn)測試儀是測不到中空玻璃的露點(diǎn)的，而且在正常使用的十幾年內(nèi)都測不到露點(diǎn)。所以，分子篩成為中空玻璃干燥劑的必選產(chǎn)品。根據(jù)有關(guān)資料，彎角式中空玻璃每年的透水率是每平方米年0.27g。

根據(jù)表2分析的數(shù)據(jù)，彎角式中空玻璃保持-40℃露點(diǎn)的時(shí)間是48年，如果按照-10℃的露點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，彎角式中空玻璃的使用壽命達(dá)到50年是沒有問題的。

三、有呼吸作用的分子篩對(duì)中空玻璃使用壽命的影響。

由于分子篩的種類很多，并不是所有的分子篩都適合中空玻璃，實(shí)踐證明只有不吸附空氣的3A型分子篩干燥劑才適合于中空玻璃。由于分子篩是一種網(wǎng)狀的結(jié)晶硅鋁酸鹽，它的孔道非常均勻，其孔道的大小正好適合小分子物質(zhì)通過，由于分子篩的規(guī)格型號(hào)不同，其通道大小也不同。

對(duì)中空玻璃來講，因?yàn)樗笪账?，所以進(jìn)入它的孔道的，只能是水分子，而不能讓空氣成分的其它分子通過。水分子為2.8埃(1微米=10000埃)，空氣中的氮?dú)?、氧氣、氬氣?埃左右，目前只有3A型分子篩可以采用，其他任何類型的分子篩均不適合，4A型的分子篩孔道為4.3埃，所以4A型的分子篩可以吸收空氣中的氮?dú)馀c氧氣。在空氣的成分中，除了水分之外，4A分子篩更偏向于吸附極性較大的氮?dú)?。所以，?duì)分子篩吸氣量的監(jiān)測主要是以監(jiān)測氮?dú)馕鼩饬繛闇?zhǔn)，由于目前3A型的分子篩是由4A分子篩經(jīng)過離子交換而來的，所以4A型分子篩始終比3A型分子篩便宜，這也是4A分子篩經(jīng)常用來冒充3A分子篩的原因。對(duì)于非分子篩類的干燥劑，由于它們沒有類似分子篩似的網(wǎng)狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)，所以對(duì)包含水在內(nèi)的極性的分子也沒有太高的親和力，也就不存在吸氣量問題。

中空玻璃干燥劑的呼吸作用會(huì)對(duì)中空玻璃壽命產(chǎn)生如何的影響呢?

4A分子篩的吸氣量為每克7ml左右，3A分子篩每克會(huì)小于0.5ml，4A分子篩吸進(jìn)去的氮?dú)庠诔貤l件下對(duì)溫度的微小變化非常敏感。例如，250ml4A分子篩從常溫上升到70℃時(shí)可以放出700ml以上的氣體。而3A分子篩的放出量會(huì)低于50ml。

在加工中空玻璃時(shí)，我們一般是在室溫條件下裝填分子篩。如果分子篩是4A型的，當(dāng)溫度降低時(shí)，分子篩會(huì)將大量的中空玻璃腔內(nèi)的空氣吸附，導(dǎo)致玻璃內(nèi)壓力降低;相反當(dāng)溫度升高時(shí)，分子篩會(huì)將分子篩內(nèi)部已經(jīng)吸附的空氣大量的釋放，使玻璃內(nèi)壓力上升。裝有4A分子篩的中空玻璃合片以后，由于晝夜更迭與季節(jié)交替，4A型分子篩因溫度變化而吸氣放氣，就像呼吸一樣，玻璃會(huì)不斷地承受向內(nèi)向外的壓力。這種有時(shí)向內(nèi)有時(shí)向外的壓力大大縮減了中空玻璃的使用壽命，特別是那種隱框玻璃，兩片玻璃之間完全靠密封膠的粘合力，對(duì)其來自內(nèi)部氣壓的密封能力相當(dāng)有限。玻璃隨時(shí)會(huì)密封失效。經(jīng)驗(yàn)顯示：用了4A分子篩的中空玻璃，其使用壽命只有3A分子篩的四分之一，更危險(xiǎn)的是，如果使用的4A分子篩較多，中空玻璃過薄或沒有鋼化，玻璃有可能突然爆炸破碎，或玻璃整片掉下。如果這種玻璃安裝在高層建筑上，就極可能發(fā)生重大的傷亡事故，后果非?？膳?。

那么，分子篩的吸氣量到底是多少呢?這方面國家已有標(biāo)準(zhǔn)。中空玻璃行業(yè)操作規(guī)程中也有要求，但是這種方法不易檢測。目前國外普遍采用的一種方法：用250ml分子篩，從常溫將其加熱到70℃，恒溫四個(gè)小時(shí)，用排水法看排出的氣量是多少，一般要求在排氣量在50ml以下。

四、干燥劑配方的改進(jìn)：

中空玻璃早期在美國被廣泛采用時(shí)所用的干燥劑并不是分子篩干燥劑，而是硅膠干燥劑，后來發(fā)現(xiàn)硅膠干燥劑在寒冷地區(qū)仍然出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，壽命較短，所以后來在19世紀(jì)60年代采用4A型用分子篩。采用4A型分子篩的時(shí)間很短，很快發(fā)現(xiàn)了4A分子篩的問題。經(jīng)過改進(jìn)，便使用3A與13X分子篩混合品。用13X分子篩的目的就是為了吸附中空玻璃中的有機(jī)物，13X雖然用量少，但是仍然有呼吸作用。因?yàn)楣枘z也有著良好的有機(jī)物吸附能力，但沒有呼吸作用，所以就改為3A分子篩與硅膠干燥劑的混合物，用來吸附水與有機(jī)揮發(fā)物。隨著制膠工藝的改進(jìn)，有機(jī)揮發(fā)物越來越少，同時(shí)大家發(fā)現(xiàn)做為分子篩原粉粘合劑的凹凸棒土，同樣有著優(yōu)良的有機(jī)物吸附作用，所以分子篩中就不再摻合有硅膠粉，而是分子篩與凹凸棒土的混合物。

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