隨著近幾年房地產(chǎn)行業(yè)的高速發(fā)展，高樓大廈拔地而起，用于玻璃幕墻、住宅門窗的中空玻璃日益增長，建筑玻璃行業(yè)也得到前所未有的發(fā)展。與此同時，玻璃深加工行業(yè)頭部企業(yè)順應市場變化，也在不斷擴張投產(chǎn)。

依據(jù)國家標準《中空玻璃》(GB/T1194-2012)，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系。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)，決定了中空玻璃的使用壽命。合格的中空玻璃預計使用壽命至少15年。

但目前市場上存在一部分不合格的中空玻璃產(chǎn)品，使用壽命太短，甚至不超過七八年。一旦中空玻璃失效，就需要花費更龐大的資金進行玻璃更換，造成巨大的國家資源浪費。而干燥劑作為中空玻璃邊部密封系統(tǒng)的核心材料之一，主要用來保持中空玻璃內(nèi)部空氣層的干燥，避免中空玻璃內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)霧，對中空玻璃壽命有著重要作用。

依據(jù)行業(yè)標準《中空玻璃用干燥劑》(JC/T2072-2011)，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）。

1 干燥劑對于中空玻璃的強大作用

中空玻璃內(nèi)的干燥劑不僅可以吸附中空玻璃中的水分和殘留有機物，使得中空玻璃在-60℃以下也不會結(jié)霧，還能平衡因季節(jié)或晝夜溫差巨大變化的內(nèi)外壓力差，延長中空玻璃的使用壽命。目前上墻之后中空玻璃的失效問題，95%以上是由于結(jié)霧引起的，中空玻璃一旦結(jié)霧，意味著邊部密封系統(tǒng)失效，進而導致Low-E膜層被氧化，外觀顏色、節(jié)能性能等功能失效。

干燥劑通過對中空玻璃內(nèi)部密封空氣層的深度干燥作用來實現(xiàn)其功能：

（1）吸附中空玻璃密封腔內(nèi)空氣中的水分；

（2）吸附后期通過密封膠向中空玻璃內(nèi)部不斷滲透的水分；

（3）與其它特種分子篩聯(lián)合使用，吸附中空玻璃密封膠所釋放的揮發(fā)物質(zhì)。

中空玻璃結(jié)霧與密封膠和干燥劑也有直接的關系：

（1）密封膠主要阻止外界空氣中的水分向中空玻璃內(nèi)擴散，干燥劑的功能是吸附通過密封膠向玻璃內(nèi)擴散的水分；

（2）如果密封膠的密封作用失效，干燥劑吸附飽和后，中空玻璃會很快出現(xiàn)結(jié)霧，功能失效；

（3）同時，再好的密封膠也不能完全阻止水分滲透，如果不使用干燥劑或者使用質(zhì)量較差的干燥劑，隨著使用時間的延長，中空玻璃也會很快結(jié)霧。

2 中空玻璃對干燥劑要求非常嚴格

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（蒙脫石）、分子篩、礦物干燥劑（凹凸棒土）及復合型干燥劑等。

而作為中空玻璃干燥劑要求比較嚴格：

（1）超低的成品含水量，能保證干燥劑具有較強的吸水性能；

（2）超強的深度吸附能力，能保證玻璃夾層內(nèi)的水分被充分吸收；

（3）超低的落粉度，保證中空玻璃的美觀透光性能；

（4）超低的氮氣吸附能力，保證中空玻璃在不同的溫度變化條件下，不發(fā)生玻璃凹凸變形；

（5）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、最合理的范圍之內(nèi)；

（6）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；

（7）較高的抗壓碎強度，減少因強度不夠在灌裝過程中破碎，形成渣、粉塵，污染玻璃；

（8）低靜電，避免在機器填充時干燥劑吸附在管道壁上，堵塞管道。

《中空玻璃用干燥劑》(JC/T 2072-2011)中，對兩類干燥劑的技術(shù)指標也有明確要求，如表1所示：

表1 中空玻璃用干燥劑技術(shù)要求

在中空玻璃發(fā)展初期，硅膠、粘土礦物等曾被用作中空玻璃干燥劑，由于這類干燥劑不能滿足中空玻璃干燥劑的質(zhì)量要求，很快就被性能優(yōu)越的3A分子篩所取代。但隨著技術(shù)進步，生產(chǎn)工藝更環(huán)保更節(jié)能的凹凸棒土干燥劑在中空玻璃中逐步被推廣和使用。

3 3A型分子篩干燥劑才適用于中空玻璃

分子篩是一種結(jié)晶態(tài)鋁硅酸鹽礦物球粒，由硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋鍵相連而形成分子尺寸大小（通常為0.3nm至2nm）的孔道和空腔體系。其孔徑與一般分子大小相當，只允許直徑比孔徑小的分子進入。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。

按硅鋁的比例和結(jié)晶結(jié)構(gòu)，可分為A型、X型、Y型分子篩等，如圖1所示。按分子篩孔徑大小，分為3A分子篩、4A分子篩和5A分子篩。其中，在中空玻璃用分子篩中碰到最多的是3A分子篩。

圖1 A、X和Y型分子篩晶體結(jié)構(gòu)

（a）A型；（b）X型、Y型

其中，3A分子篩的化學式為XK2O?YNa2O?Al2O3?2SiO2?9/2H2O(X+Y=1)，有效孔徑約為3?。而4A分子篩的化學式為Na2O·Al2O3·2SiO2·4.5H2O，有效孔徑約為4?。根據(jù)表2所示，水分子的半徑小于3A分子篩的孔徑，可以被3A分子篩吸附。而氧氣、氮氣的分子半徑大于3A分子篩的孔徑，不能被3A分子篩吸附。但是，4A分子篩可以吸附水、氧氣、氮氣，甚至更偏向于吸附極性較大的氮氣。

更致命的是，4A分子篩吸附的氮氣對溫度變化非常敏感。例如，250ml4A分子篩從常溫上升到70℃時可以放出700ml以上的氣體。而3A分子篩的放氣量會低于50ml。如作為中空玻璃干燥劑，當外界氣溫升高，4A分子篩將會釋放吸附的氮氣和氧氣，導致中空玻璃內(nèi)部壓強大于外界氣壓，中空玻璃將外凸。當外界氣溫降低時，4A分子篩又重新吸附氮氣和氧氣，使得外界壓強大于中空玻璃內(nèi)部壓強，中空玻璃內(nèi)凹或者恢復。這種吸氣放氣的“呼吸現(xiàn)象”，將會大大縮減中空玻璃的使用壽命，經(jīng)驗顯示，使用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。

因此，雖然分子篩的種類很多，理論和實踐證明，只有不吸附空氣的3A型分子篩干燥劑才適用于中空玻璃。在市場上，由于3A型的分子篩是通過4A分子篩經(jīng)過離子交換，Na+被K+置換而得到的，所以3A型分子篩的價格要高于4A型分子篩，這也導致市場上經(jīng)常出現(xiàn)4A分子篩經(jīng)常冒充3A分子篩的現(xiàn)象。

4 凹凸棒中空玻璃干燥劑的發(fā)展及局限

礦物干燥劑主要采用天然凹凸棒土為主體的干燥劑。凹凸棒土是一種具2:1型層鏈狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂鋁硅酸鹽粘土礦物。其理想分子式為：(Mg，Al，F(xiàn)e)5Si8O20(HO)2(OH2)4·4H2O，在每個2：1單位結(jié)構(gòu)層中，四面體晶片角頂隔一定距離方向顛倒，形成層鏈狀。在其結(jié)構(gòu)中存在晶格置換，晶體中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，如圖2所示。

圖2 凹凸棒土的晶體結(jié)構(gòu)圖

凹凸棒土因其獨特的晶體結(jié)構(gòu)及礦物組成，具有比表面積很高、吸附性能優(yōu)異、選擇性吸附能力強、陽離子交換容量大等特點，是一種非常高效的干燥劑。常見的凹凸棒土原礦石常常含有大量的雜質(zhì)，這會嚴重影響凹凸棒土性能的發(fā)揮。因此需要經(jīng)過提純和改性處理，才能改善和提高凹凸的性能以達到各種使用目的。

但是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合型干燥劑。兩種材料性能互補，即氯化鈣彌補了凹凸棒土的低吸水性，凹凸棒土也可以凝結(jié)氯化鈣吸收的水分，防止出現(xiàn)液態(tài)水，這種材料目前被很多干燥劑廠家使用。具體的吸水率跟兩者混合比例相關，氯化鈣越多，吸水率越高，但漏水的風險就更大。

在這里也必須說明氯化鈣類干燥劑對于中空玻璃的危害：

（1）氯化鈣類干燥劑有腐蝕性，其腐蝕性隨著吸水的不斷增多而增強。

（2）中空玻璃中氧氣對鋁條有一定的保護作用，因為氧氣與鋁條表面反應形成氧化保護膜。而氯化鈣中游離出來的氯根離子對鋁條卻有較強的腐蝕作用。

（3）氯化鈣類干燥劑可以輕易破壞丁基膠，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，同時破壞了中空玻璃的邊部密封系統(tǒng)。

（4）粘土載氯化鈣類干燥劑還有一定的粉化遷移作用。在遷移過程中不斷粉化，從中空玻璃鋁條的小孔當中滲出，對中空玻璃有腐蝕性，并污濁中空玻璃，破壞美觀性。

因此，在市場上不免出現(xiàn)了對負載氯化鈣的凹凸棒土干燥劑的擔憂和爭議。河南、江蘇、山東、山西、福建、遼寧等地有關建筑外窗的工程技術(shù)規(guī)范或建設領域產(chǎn)品推廣目錄中也出現(xiàn)“禁止使用氯化鈣干燥劑”“不應使用氯化鈣、氧化鈣類干燥劑”等字眼。

另一方面，由于凹凸棒土本身粘度很高，高溫燒結(jié)后強度高，基本上沒有粉塵，這對于中空玻璃保持內(nèi)部干凈美觀非常重要。相應的，由于制造分子篩所用原粉基本上沒有粘度，燒結(jié)過程中不僅產(chǎn)生大量能耗，還很容易產(chǎn)生粉塵，對人體、環(huán)境造成一定危害。

在國家倡導綠色節(jié)能，保護環(huán)境的政策下，結(jié)合凹凸棒土的特性、環(huán)保及節(jié)能降耗的特點，凹凸棒土在中空玻璃干燥劑的運用具有廣闊前景。但是，目前對中空玻璃用凹凸棒土干燥劑的規(guī)范要求較少。特別是大眾關注的氯化鈣含量問題缺少相應的明確要求，導致行業(yè)內(nèi)凹凸棒土干燥劑的質(zhì)量參差不齊，從而使得下游在使用過程中存在擔憂和顧慮。

凹凸棒土干燥劑在中空玻璃使用的發(fā)展過程中，一方面需要通過提高凹凸棒土純度、結(jié)構(gòu)改性等方法提高吸水性，控制氯化鈣含量；另一方面需要尋找更合適的鹽類吸水劑（例如硫酸鎂、硫酸鈉等）替代氯化鈣，消除大眾對氯化鈣危害的擔憂。

5 未來中空玻璃干燥劑的發(fā)展趨勢

雖然分子篩種類較多，在玻璃深加工行業(yè)中用于中空玻璃的干燥劑仍然以3A分子篩為主，凹凸棒土干燥劑為輔。3A分子篩面臨的問題是4A分子篩的以次充好，而以凹凸棒土為主體材料的B類干燥劑面臨的問題是添加劑氯化鈣的使用及含量規(guī)范。相信在未來，相應的政策和標準出臺之后，中空玻璃用干燥劑的市場可以得到規(guī)范和整頓。同時，隨著行業(yè)的發(fā)展、技術(shù)的成熟、標準的規(guī)范，新型干燥劑也將會不斷地開發(fā)并應用于中空玻璃。