1 前言
中空玻璃是用两片或两片以上玻璃，中间用带有干燥剂的间隔框隔开，周边采用密封胶密封而制成的玻璃制品。中空玻璃因其具有隔热、隔音、防结霜、防结露等优良胜能,已被广泛用于建筑、制冷等领域。2011年我国中空玻璃的产量达4087.37万平方米，同比增长13.51% 。如此巨大的中空玻璃市场，质量问题至关重要。目前我国中空玻璃存在的问题主要是寿命短、质量没有保证，主要表现是使用一段时间后中空玻璃内部出现结露或结霜, 甚至产生中空玻璃进水现象，中空玻璃隔热保温（词条“隔热保温”由行业大百科提供）等功效完全丧失。这种问题产生的主要原因是密封胶失效，导致中空玻璃密封胶失效的原因是多方面的，如密封胶的选择及其性能施工工艺等。本文针对影响中空玻璃密封胶失效的各种因素进行了系统地分析研究，并提出了预防措施。
2 中空玻璃失效现象
近年来，中空玻璃出现了一系列严重的质量问题,其中包括：①中空玻璃内表面结露或结霜以及漏气、漏水现象，如图1、图2;②中空玻璃腔体内出现丁基胶流淌现象，如图3;③镀膜中空玻璃腔体出现彩虹现象或膜层受到腐蚀、氧化等现象，如图4;④二道密封胶固化后产生气泡，如图5a)，或者使用一段时间产生脆化（词条“脆化”由行业大百科提供）、开裂现象，如图5b)。
3 原因分析
经过对近几年来诸多中空玻璃失效案例的分析调研, 主要原因可归纳为以下几类。
3. 1 密封胶选择不当
密封胶一般为高分子聚合物（词条“聚合物”由行业大百科提供）,通常用于中空玻璃的密封胶有聚硫密封胶、硅酮密封胶、丁基密封胶和聚氨醋密封胶等。对于这些高分子材料,其两侧存在逸度差(压差或浓度差) ,在逸度较高的一侧,气体分子(空气和水)能够进人固体聚合物中,移动并穿过聚合物链阵从逸度较低的一侧释放出来。影响水蒸气扩一散的因素主要是聚合物的气体渗透系数、胶层厚度和空气层内外的水汽压差。
水份扩散遵循关系式(l):
J=(P/L)×△P
J一扩散速度,指单位时间、单位面积上气体通过一定厚度的聚合物的扩散量;
P一聚合物气体渗透系数;
L—聚合物的厚度;
△P一聚合物两侧的气体分压差。
由上述关系式可以看出, 在胶层厚度与环境条件同样的情况下,密封胶材料的气体渗透系数越小,其气密性越好,越不易导致中空玻璃密封失效现象的发生。在中空玻璃的制作过程中如果选用了气体渗透系数较大的密封胶,则易出现密封性不良、中空玻璃露点上升、结露或结霜甚至进水等现象(图1、图2 )。
3. 2 硅酮密封胶中掺入低沸点物质(如白油等)
硅酮密封胶生产都是以端轻基聚硅氧烷为基料。以二甲基硅油为增塑剂,产品质量稳定。随着市场竞争的日益激烈,一些企业为降低成本在硅酮密封胶产品中掺入低沸点物质(如白油)来代替二甲基硅油,使产品耐久性大大降低。
白油是石油润滑油馏分高压加氢精制而成的无色、无味白色油状长链烷烃,常用于纺织润滑剂（词条“润滑剂”由行业大百科提供）和冷却剂,微量使用可以改善橡胶制品的表面光泽。白油基本组成为饱和烃结构,主要成分为C16-C31的正异构烷烃类的混合物,分子量较小(250~450)、沸点低、易挥发。白油的分子链以C-C键为主,不能溶解以Si-O化学键为主链结构的硅酮密封胶,只能在卷曲的大分子链间留存,但随着大分子的交联固化,链间距离压缩,尤其是在环境温度较高的情况下,白油必将挥发、渗出,随着时间的推移硅酮胶将逐渐硬化、收缩,甚至开裂[图5b)] ,从而导致粘结失效。而中空玻璃所采用的第一道密封胶——丁基（词条“丁基”由行业大百科提供）胶中主要成分是聚异丁烯,其分子链以C-C键为主,与白油类似,二者之间的极性相近。根据相似相溶原理,丁基密封胶遇到白油时,就会被其溶胀、溶解,从而产生中空玻璃密封胶流淌现象(图3)。当白油进人镀膜中空玻璃时,玻璃就会出现彩虹现象(图4),膜层被腐蚀从而导致镀膜玻璃失效。
3. 3 密封胶施工工艺不当
中空玻璃密封胶施工过程中,如不按照正确的施工工艺执行,就会导致中空玻璃漏气、漏水等问题的发生。密封胶施工工艺不当主要有以下四个方面:
a) 基材粘结面清洁度不够。密封胶固化后因基材表面清洁度不够造成粘结强度（词条“粘结强度”由行业大百科提供）低,粘结性能较差,气密性受到影响。
b) 密封胶混胶比例不当或混胶不均匀。双组分密封胶的A、B 组分混合比例不当,混合不够充分,会导致打出的胶固化不均匀,部分粘结性能不好。此外如果在混胶过程中混入气泡,在挤出过程中易造成断胶现象,影响其粘结性能。
c) 清洗打胶设备的溶剂（词条“溶剂”由行业大百科提供）没有挥发干净。打胶设备一般采用溶剂进行清洗, 清洗打胶设备的溶剂如果未挥发完全,打胶时附着在密封胶的表面, 就会在密封胶与基材粘结表面形成气孔,导致密封胶与玻璃粘结不良。
d)施工和养护条件不符合工艺要求。以硅酮密封胶为例, 施工温度范围一般在5℃~40℃(具体情况参照密封胶供应商的要求), 施工温度过高或过低均会影响密封胶的性能。温度过高时施工可能造成硅酮密封胶的固化反应速度过快,产生的小分子物质来不及迁移出胶体表面而在胶体内部聚集形成气泡[图5a)] ,从而破坏胶缝的美观和性能;温度过低,硅酮密封胶的固化速度会特别慢, 固化过程显著延长。温度低于4℃时, 基材的表面容易结露或结冰、结霜等, 为粘结安全性带来很大隐患。做成中空玻璃后, 如果养护时间太短,密封胶还没有完全固化就直接接触阳光暴晒,则会出现密封胶外观颜色变化或起泡现象。
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