如何防止中空玻璃失效及解決方法

　　1 前言

　　中空玻璃是用兩片或兩片以上玻璃，中間用帶有干燥劑的間隔框隔開，周邊采用密封膠密封而制成的玻璃制品。中空玻璃因其具有隔熱、隔音、防結霜、防結露等優良勝能,已被廣泛用于建筑、制冷等領域。2011年我國中空玻璃的產量達4087.37萬平方米，同比增長13.51% 。如此巨大的中空玻璃市場，質量問題至關重要。目前我國中空玻璃存在的問題主要是壽命短、質量沒有保證，主要表現是使用一段時間后中空玻璃內部出現結露或結霜, 甚至產生中空玻璃進水現象，中空玻璃隔熱保溫（詞條“隔熱保溫”由行業大百科提供）等功效完全喪失。這種問題產生的主要原因是密封膠失效，導致中空玻璃密封膠失效的原因是多方面的，如密封膠的選擇及其性能施工工藝等。本文針對影響中空玻璃密封膠失效的各種因素進行了系統地分析研究，并提出了預防措施。

　　2 中空玻璃失效現象

　　近年來，中空玻璃出現了一系列嚴重的質量問題,其中包括：①中空玻璃內表面結露或結霜以及漏氣、漏水現象，如圖1、圖2;②中空玻璃腔體內出現丁基膠流淌現象，如圖3;③鍍膜中空玻璃腔體出現彩虹現象或膜層受到腐蝕、氧化等現象，如圖4;④二道密封膠固化后產生氣泡，如圖5a)，或者使用一段時間產生脆化（詞條“脆化”由行業大百科提供）、開裂現象，如圖5b)。

　　3 原因分析

　　經過對近幾年來諸多中空玻璃失效案例的分析調研, 主要原因可歸納為以下幾類。

　　3. 1 密封膠選擇不當

　　密封膠一般為高分子聚合物（詞條“聚合物”由行業大百科提供）,通常用于中空玻璃的密封膠有聚硫密封膠、硅酮密封膠、丁基密封膠和聚氨醋密封膠等。對于這些高分子材料,其兩側存在逸度差(壓差或濃度差) ,在逸度較高的一側,氣體分子(空氣和水)能夠進人固體聚合物中,移動并穿過聚合物鏈陣從逸度較低的一側釋放出來。影響水蒸氣擴一散的因素主要是聚合物的氣體滲透系數、膠層厚度和空氣層內外的水汽壓差。

　　水份擴散遵循關系式(l):

　　J=(P/L)×△P

　　J一擴散速度,指單位時間、單位面積上氣體通過一定厚度的聚合物的擴散量;

　　P一聚合物氣體滲透系數;

　　L—聚合物的厚度;

　　△P一聚合物兩側的氣體分壓差。

　　由上述關系式可以看出, 在膠層厚度與環境條件同樣的情況下,密封膠材料的氣體滲透系數越小,其氣密性越好,越不易導致中空玻璃密封失效現象的發生。在中空玻璃的制作過程中如果選用了氣體滲透系數較大的密封膠,則易出現密封性不良、中空玻璃露點上升、結露或結霜甚至進水等現象(圖1、圖2 )。

　　3. 2 硅酮密封膠中摻入低沸點物質(如白油等)

　　硅酮密封膠生產都是以端輕基聚硅氧烷為基料。以二甲基硅油為增塑劑,產品質量穩定。隨著市場競爭的日益激烈,一些企業為降低成本在硅酮密封膠產品中摻入低沸點物質(如白油)來代替二甲基硅油,使產品耐久性大大降低。

　　白油是石油潤滑油餾分高壓加氫精制而成的無色、無味白色油狀長鏈烷烴,常用于紡織潤滑劑（詞條“潤滑劑”由行業大百科提供）和冷卻劑,微量使用可以改善橡膠制品的表面光澤。白油基本組成為飽和烴結構,主要成分為C16-C31的正異構烷烴類的混合物,分子量較小(250~450)、沸點低、易揮發。白油的分子鏈以C-C鍵為主,不能溶解以Si-O化學鍵為主鏈結構的硅酮密封膠,只能在卷曲的大分子鏈間留存,但隨著大分子的交聯固化,鏈間距離壓縮,尤其是在環境溫度較高的情況下,白油必將揮發、滲出,隨著時間的推移硅酮膠將逐漸硬化、收縮,甚至開裂[圖5b)] ,從而導致粘結失效。而中空玻璃所采用的第一道密封膠——丁基（詞條“丁基”由行業大百科提供）膠中主要成分是聚異丁烯,其分子鏈以C-C鍵為主,與白油類似,二者之間的極性相近。根據相似相溶原理,丁基密封膠遇到白油時,就會被其溶脹、溶解,從而產生中空玻璃密封膠流淌現象(圖3)。當白油進人鍍膜中空玻璃時,玻璃就會出現彩虹現象(圖4),膜層被腐蝕從而導致鍍膜玻璃失效。

　　3. 3 密封膠施工工藝不當

　　中空玻璃密封膠施工過程中,如不按照正確的施工工藝執行,就會導致中空玻璃漏氣、漏水等問題的發生。密封膠施工工藝不當主要有以下四個方面:

　　a) 基材粘結面清潔度不夠。密封膠固化后因基材表面清潔度不夠造成粘結強度（詞條“粘結強度”由行業大百科提供）低,粘結性能較差,氣密性受到影響。

　　b) 密封膠混膠比例不當或混膠不均勻。雙組分密封膠的A、B 組分混合比例不當,混合不夠充分,會導致打出的膠固化不均勻,部分粘結性能不好。此外如果在混膠過程中混入氣泡,在擠出過程中易造成斷膠現象,影響其粘結性能。

　　c) 清洗打膠設備的溶劑（詞條“溶劑”由行業大百科提供）沒有揮發干凈。打膠設備一般采用溶劑進行清洗, 清洗打膠設備的溶劑如果未揮發完全,打膠時附著在密封膠的表面, 就會在密封膠與基材粘結表面形成氣孔,導致密封膠與玻璃粘結不良。

　　d)施工和養護條件不符合工藝要求。以硅酮密封膠為例, 施工溫度范圍一般在5℃~40℃(具體情況參照密封膠供應商的要求), 施工溫度過高或過低均會影響密封膠的性能。溫度過高時施工可能造成硅酮密封膠的固化反應速度過快,產生的小分子物質來不及遷移出膠體表面而在膠體內部聚集形成氣泡[圖5a)] ,從而破壞膠縫的美觀和性能;溫度過低,硅酮密封膠的固化速度會特別慢, 固化過程顯著延長。溫度低于4℃時, 基材的表面容易結露或結冰、結霜等, 為粘結安全性帶來很大隱患。做成中空玻璃后, 如果養護時間太短,密封膠還沒有完全固化就直接接觸陽光暴曬,則會出現密封膠外觀顏色變化或起泡現象。

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