中空玻璃作为节能门窗的必选玻璃，其使用寿命日益受到公众关注。目前行业最突出的问题是，市场上超过80%的中空玻璃使用寿命过短，平均不到十年，多数在七、八年后便需更换。若不及时更换，玻璃腔内水汽反复冷凝与蒸发，会加速散热影响保温，造成更严重的能源浪费，过多的水汽还会阻碍视线。如果全国大多数建筑的门窗每隔七、八年就需更换一次中空玻璃，随着其普及，每年更换费用将高达上百亿元，这类浪费将严重拖累国家节能战略。因此，为减少浪费、实现节能目标并保护消费者权益，有必要分析一下影响中空玻璃寿命的多种因素，特别是干燥剂——它作为核心辅材，对寿命起着主导作用。本文也将侧重讲述中空玻璃为什么要使用干燥剂，以及中空玻璃中为什么只能选用3A分子筛干燥剂。

影响中空玻璃寿命的三大要素：

1. 合格的中空玻璃干燥剂;
2. 合格的中空玻璃密封胶;
3. 正确的加工方法。

在这三者中，干燥剂直接关系到节能效果，它通过保持中空玻璃内部的空气干燥使中空玻璃实现透明与保温；密封胶的作用则是保护干燥剂，减少其从外部环境中吸湿；正确的加工方法可减轻干燥剂的吸湿负担与密封胶的密封压力，充分保障前面两者的作用，从而延长中空玻璃整体寿命。

那么，中空玻璃应选用什么样的干燥剂？简而言之，应选用物理和化学性质均稳定、且具备深度吸附能力的干燥剂。

干燥剂的种类：

常见的干燥剂大体分为大致分两种类型：一种是吸湿后外观物理性状会发生变化的，另一种是吸湿后外观物理性状不会发生变化的。

• 吸湿后外观物理性状会发生变化的干燥剂，一般是化学反应类干燥剂，其吸湿过程中反应形成的生成物一般带有一定的腐蚀性，它们吸水后会形成强酸、强碱、或形成盐类结晶或者是溶液，吸潮饱和后外观会发生变化。
• 吸湿后外观物理性状不会发生变化的干燥剂，一般是物理吸附类干燥剂，其吸湿过程中不发生化学反应，不生成新的反应物，吸潮饱和后外观不会发生变化。

下表（表1）是各种常见干燥剂的特征对比：

类型	物理性状会发生变化			物理性状不会发生变化
名称	生石灰	氯化钙	五氧化二磷	硅胶	活性氧化铝	烧结粘土	球形分子筛
迁移特征	迁移	迁移	迁移	不迁移	不迁移	不迁移	不迁移
腐蚀特征	强	强	极强	无	无	无	无
结晶特征	颗粒	脆性结晶	脆性结晶	无	无	无	无
深度干燥能力	中	中	强	中	中	弱	强

干燥剂迁移特征：

简单来说，迁移指的是：干燥剂”粉化”后，在中空玻璃空腔内移动、扩散的现象。外观物理形状会发生变化的这类干燥剂，在吸水以后通常是体积增大，形成结晶（各类干燥剂的结晶特性，参见表1）或大分子，干燥剂离子或分子之间距离拉大，当环境温度升高使一部分水份失去后，干燥剂离子或分子之间距离不可能再恢复到原来的距离。从宏观上看，会使成型后的干燥剂破碎或掉皮，随着环境温度的一次次周期性变化，水份在干燥剂内反复结晶与失水，结果是干燥剂不断的脱落、扩散，形成了干燥剂的一次又一次迁移、破碎。对于中空玻璃来说这种干燥剂就会慢慢的扩散到铝条上，或是穿过铝条气孔，扩散到密封胶的表面上或玻璃表面上。在这种情况下，具有腐蚀作用的干燥剂对中空玻璃铝条与密封胶，或者是对玻璃表面会产生极大的腐蚀作用（各类干燥剂的腐蚀特性，参见表1）。

其腐蚀原理：铝是两性金属，既能与酸反应，又能与碱反应，其氧化物也是如此，同时铝表面微量离子的出现还会催化其氧化进程。虽然这种催化作用进展缓慢，但是，微量水分中的极高的离子浓度，会不可逆转的导致铝表面氧化膜的破坏。

例如：选用的干燥剂是氯化钙，将会有如下电离反应发生：

2H₂O+CaCl₂=2H⁺+2OH^–+Ca²⁺+2Cl^–（1）

铝间隔条的氧化保护膜被破坏的过程如下：

3H⁺+Al₂O₃=3H_²O+Al³⁺（2）

Al³⁺+3OH^–=Al(OH)₃（3）

氧化膜被破坏后，游离离子的存在为金属铝的氧化提供了得天独厚的条件，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）

这样，随着时间的推移，铝条表面的氧化膜就被彻底破坏，新的致密氧化保护膜由于有离子的存在而无法形成，这样铝条就会慢慢被腐蚀，形成盐渍，最后形成缝隙与空洞，导致中空玻璃失效。铝为两性金属，无论干燥剂具备的是碱性还是酸性特征，它都可以与之反应而被腐蚀掉。如：生石灰干燥剂（氧化钙）吸水后形成氢氧化钙，五氧化二磷吸水后形成焦磷酸。从另一个方面讲，由于酸、碱或盐类干燥剂对密封胶的持续接触，也会加速中空玻璃密封胶老化。

综上所述，物理性状会发生变化的干燥剂有两个致命的缺点：一是因迁移作用而造成的干燥剂的破碎与粉化; 二是随着时间的推移而产生的不断增强的腐蚀作用。所以，此类干燥剂是绝对不能使用在中空玻璃中的。

排除掉“吸湿后外观物理性状会发生变化的干燥剂”，那么就只能在“吸湿后外观物理性状不会发生变化的干燥剂”中选用适用于中空玻璃的干燥剂了。那么如何确认此类干燥剂中的哪种最适合呢？此时，我们就需要了解干燥剂的另一个特性——深度干燥能力。（参见：表1）

干燥剂的深度干燥能力：

深度干燥能力，简单形象的描述就是：干燥剂把环境吸得“超级干”的能力。普通干燥剂会吸很多湿气，但在低湿环境下就丧失了吸潮能力。当空气中吸到还剩最后一点潮湿时，它就吸不动了，能力达不到了，虽然能把环境吸干，但是达不到超级干的程度。有深度干燥能力的干燥剂：像一个有强迫症的超级海绵，它不仅能把水汽吸干，还会拼命地把最后一丝潮气都揪出来吸掉，即使是在低湿环境下，它仍然能把环境吸到“极度干燥”的程度。

图1: 几种干燥剂在25°C时，不同相对湿度下的平衡吸附量。

如上图，在相对湿度很低的情况下，分子筛的平均吸附能力远远大于硅胶干燥剂与氧化铝干燥剂，因为目前中空玻璃普遍认可的标准是测试干燥剂在25℃时相对湿度为10%的空气环境下的吸附能力，此时空气中的绝对湿度用露点表示为-8℃。也就是说，对中空玻璃干燥剂的考察标准，就是考察它保持露点低于-8℃的能力。这样就对干燥剂要求的标准比较合理，因为我们国家一年中大部分时间气温是在零下八度以上，合格的中空玻璃在-8℃以上时是不会结露的。从图中可以看到，在相对湿度是10%的条件下，分子筛干燥剂的吸附量是硅胶干燥剂或氧化铝干燥剂的4倍左右，(烧结粘土类干燥剂由于其深度吸附能力特别低，我们就不做讨论了)。从图1中，我们就可以确定只有分子筛才有作为中空玻璃干燥剂的资格。

那么，分子筛对露点的控制力到底如何呢?

见图2:

此图数据来自于纯净分子筛原料在相对湿度极低情况下的吸附容量，市面上的3A分子筛经过离子交换与成型处理，其实际吸附量值为图中数值的65%左右，图中显示，当空气中的含水量达到1ppm的时候，分子筛干燥剂仍然可以吸附到自身重量5%的水分，当达到100ppm  的时候，分子筛可以吸附到自身重量的17%，当达到1000ppm的时候，分子筛干燥剂的平衡吸附容量趋向于饱和值。此时空气中的露点约为-40°C。

从理论上讲，分子筛对水分子的亲和力非常强，只有在相对湿度非常低的情况下，才会对分子筛的吸附量产生明显的影响。也就是说，分子筛保持低露点的能力非常的强大，正常的中空玻璃装上分子筛后，用一般的露点测试仪是测不到中空玻璃的露点的，而且在正常使用的十几年内都测不到露点。所以，分子筛是中空玻璃干燥剂的必选产品。

中空玻璃采用分子筛干燥剂的寿命：

表2:装有分子筛的中空玻璃的露点寿命（1m*1m 双道密封中空玻璃内装100g分子筛时的寿命：）。

露点（°C）	100g分子筛不同湿度下的平衡吸附量	中空玻璃年透水率（插角式）	中空玻璃年透水率（弯角式）	中空玻璃露点寿命（插角式）	中空玻璃露点寿命（弯角式）
-40	13g	0.8g	0.27g	16.25年	48年
-10	16g	0.8g	0.27g	20年	59年
5	18g	0.8g	0.27g	22.5年	67年

根据上表（表2）分析的数据，弯角式中空玻璃内装分子筛干燥剂保持-40°C露点的时间是48年，如果按照-10℃的露点标准计算，弯角式中空玻璃的使用寿命达到50年是没有问题的。

什么型号的分子筛干燥剂适用于中空玻璃？

根据图1和表1数据，3A分子筛、4A分子筛在各方面都能满足中空玻璃需求。除此之外，分子筛还有5A、13X等型号，那么哪种型号的分子筛才最适合用于中空玻璃呢？

分子筛的种类很多，并不是所有的分子筛都适合中空玻璃，实践证明只有不吸附空气的3A型分子筛干燥剂才适合于中空玻璃。由于分子筛是一种网状的结晶硅铝酸盐，它的孔道非常均匀，其孔道的大小正好适合小分子物质通过，由于分子筛的规格型号不同，其通道大小也不同。对中空玻璃来讲，因为他要求吸收水分，所以进入它的孔道的，只能是水分子，而不能让空气中的其它分子通过。水分子为2.8埃(1微米=10000埃)，空气中的氮气、氧气、氩气为4埃左右，目前只有3A型分子筛最合适，其他任何类型的分子筛均不适合，4A型的分子筛孔道为4.3埃，所以4A型的分子筛除了吸收空气中的水分子外还会吸收空气中的氮气与氧气。

4A分子筛的吸气量为每克7ml左右，3A分子筛每克会小于0.5ml，4A分子筛吸进去的氮气在常温条件下对温度的微小变化非常敏感。例如，250ml的4A分子筛，在温度由常温上升到70°C时约可以放出700ml以上的气体，而3A分子筛的放出量会低于50ml。

在加工中空玻璃时，我们一般是在室温条件下装填分子筛。如果分子筛是4A型的，当温度降低时，分子筛会将大量的中空玻璃腔内的空气吸附，导致玻璃内压力降低。相反当温度升高时，分子筛会将分子筛内部已经吸附的空气大量的释放，使玻璃内压力上升。装有4A分子筛的中空玻璃合片以后，由于昼夜更迭与季节交替，4A型分子筛因温度变化而吸气放气，就像呼吸一样，玻璃会不断地承受向内向外的压力。这种有时向内有时向外的压力大大缩减了中空玻璃的使用寿命，特别是那种隐框玻璃，两片玻璃之间完全靠密封胶的粘合力，对其来自内部气压的密封能力相当有限。玻璃随时会密封失效。经验显示：用了4A分子筛的中空玻璃，其使用寿命只有3A分子筛的四分之一，更危险的是，如果使用的4A分子筛较多，中空玻璃过薄或没有钢化，玻璃有可能突然爆炸破碎，或玻璃整片掉下。如果这种玻璃安装在高层建筑上，就极可能发生重大的伤亡事故，后果非常可怕。

中空玻璃干燥剂的发展历史：

中空玻璃早期在美国被广泛采用时所用的干燥剂并不是分子筛干燥剂，而是硅胶干燥剂，后来发现硅胶干燥剂在寒冷地区会出现结露现象，寿命较短，所以后来在19世纪60年代采用4A型用分子筛。采用4A型分子筛的时间不长，就很快发现了4A分子筛存在的问题。经过改进，便使用3A与13X分子筛混合品。用13X分子筛的目的就是为了吸附中空玻璃中的有机物，13X虽然用量少，但是仍然有呼吸作用。因为硅胶也有着良好的有机物吸附能力，但没有呼吸作用，所以就改为3A分子筛与硅胶干燥剂的混合物，用来吸附水与有机挥发物。随着制胶工艺的改进，有机挥发物越来越少，同时大家发现做为分子筛原粉粘合剂的凹凸棒土，同样有着优良的有机物吸附作用，所以分子筛中就不再掺合硅胶干燥剂，而是分子筛与凹凸棒土的混合物。