主營:3A分子篩,中空玻璃干燥劑
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1. 引言
中空玻璃作為門窗節(jié)能玻璃的必選玻璃,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)的非常大問題是,市場上約80%以上的中空玻璃使用壽命太短,其平均壽命不會超過十年。大部分中空玻璃會在七、八年的時間達(dá)到使用壽命而需要更換。如到期不更換,不但起不到任何節(jié)能效果,由于中空玻璃腔內(nèi)水汽的反復(fù)冷凝與蒸發(fā),還會加速散熱,形成更大的能源浪費。過多的水汽冷凝還會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,實現(xiàn)國家節(jié)能戰(zhàn)略目標(biāo),保護(hù)廣大消費者的利益,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當(dāng)中較核心的材料,其對中空玻璃壽命起著主要性的影響作用。
2. 各類干燥劑對中空玻璃壽命的影響
2.1 外觀形狀改變型干燥劑對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,而干燥劑對中空玻璃壽命的影響程度比密封膠更為好。
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干燥劑起保護(hù)作用,使其盡量少的吸收環(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,中空玻璃需要物理與化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的,具有強大的高層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,其它干燥劑成分較難鑒別,其鑒別方法在本文3.3中會提到。學(xué)會鑒別之前,了解各種干燥劑對中空玻璃壽命的影響無疑是非常重要的。
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。吸水后外在物理性狀發(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,他們吸水后形成強酸、強堿、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。下表1是常見的各種干燥劑特征。
表1 常見各種干燥劑特征
所有的干燥劑在一定的溫度下會與外界環(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,干燥劑會放出水分,溫度降低,干燥劑會吸收水分。在中空玻璃中,當(dāng)溫度發(fā)生變化的時候,中空玻璃干燥劑也會相應(yīng)的放出與吸收水份,對于高層度干燥能力為中弱型的干燥劑來說,吸附平衡隨著溫度的變化非常大,對于高層度干燥能力很強的干燥劑(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會導(dǎo)致吸水后性狀變化的這類干燥劑的粉化與遷移。外觀物理性狀發(fā)生變化的這類干燥劑,當(dāng)溫度變化時,由于其在吸水以后通常是體積加大,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、擴散,形成了干燥劑的一次又一次遷移、破碎。對于中空玻璃來說這種干燥劑就會慢慢的擴散到鋁條上,或是穿過鋁條氣孔,擴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中空玻璃鋁條與密封膠,或者是對功能玻璃表面會產(chǎn)生較大的腐蝕作用。
其腐蝕原理如下: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,同時鋁金屬表面微量離子的出現(xiàn)會催化金屬鋁的被氧化過程,雖然由于相對干燥的氣體,這種催化作用進(jìn)展緩慢,但是,微量水分中的較高的離子濃度,會不可逆轉(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,將會有如下電離反應(yīng)發(fā)生:
這樣,隨著時間的推移,鋁條表面的氧化膜就被完全破壞,新的致密氧化保護(hù)膜由于有離子的存在而無法形成,這樣鋁條就會慢慢被腐蝕,形成鹽漬,較后形成縫隙與空洞,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,因為氧化鈣吸水后形成氫氧化鈣,五氧化二磷吸水后形成焦磷酸。
從另一個方面講,由于酸、堿或鹽類干燥劑對密封膠的持續(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烈,對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致命的缺點:一是因遷移作用而造成的干燥劑的破碎與粉化;二是隨著時間的推移而產(chǎn)生的不斷增強的腐蝕作用。 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上面的。
2.2 吸附高層度不同的干燥劑對中空玻璃的影響
因此,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,下圖是幾種干燥劑在 25℃時,不同相對濕度時的平衡吸附量: