淺析《中空玻璃用干燥劑》標準對行業發展的影響

楊昊 劉曉丹 國家建材機械質量監督檢驗中心

尹龍 山東能特異能源科技有限公司

1 前言

JC/T 2072—2011《中空玻璃用干燥劑》已經實施了近十年時間，對我國中空玻璃行業發展起到了一定的促進作用。但由于標準已多年未曾修訂，其中很多方法和設定會影響干燥劑相關指標檢測的準確性，也會間接導致中空玻璃產生不容忽視的質量隱患。特別是國內干燥劑市場混亂，各類摻雜摻假、以次充好的行為充斥市場；由此引發的中空玻璃起霧失效、腐蝕現象比比皆是，相關的新聞報道，消費者投訴，各地市場監管部門的禁令法規，專家呼吁等不絕于耳，這種背景下更應該引起行業標準相關部門的高度重視，本文就是在此背景下對JC/T 2072—2011《中空玻璃用干燥劑》行業標準進行技術分析。

2 中空玻璃用干燥劑技術要求

首先，從中空玻璃產品的技術要求出發，來看需要干燥劑滿足哪些技術特點呢？中空玻璃干燥劑需要裝填在中空玻璃氣體間隔層四周的間隔條框里面，這些邊框帶有微小的氣孔，邊框里的干燥劑要通過這些小氣孔對間隔層中的氣體進行干燥，以防中空玻璃因起霧而使其節能保溫功能失效。所以作為中空玻璃干燥劑，至少需要滿足以下兩個條件。

（1）因為干燥劑需要十五年甚至幾十年保留在中空玻璃的間隔框之中，因此需要在化學性質極其惰性，物理狀態極其穩定的材料才適合。物化性能不穩定的材料即使干燥效果再好，也不適合作為中空玻璃干燥劑。

（2）中空玻璃干燥劑，需要有持久控制低溫露點的能力。中空玻璃失效的主要標志是正常工況下內腔起霧結露。玻璃腔內氣體的露點越低，表示氣體越干燥。在平穩的中空玻璃邊角透水率條件下，干燥（低露點）氣體中單位重量的干燥劑吸水量越大的，干燥劑保持中空玻璃低露點的時間就會越長，這意味著中空玻璃的使用壽命就會越長。我國很多地區的冬日平均氣溫在0℃~-10℃，北方嚴寒地區到零下40多攝氏度，所以對中空玻璃在低溫度條件下仍然能夠保持不結露有著現實而廣泛的社會需求。故，低濕度條件下的大吸附容量干燥劑成為中空玻璃干燥劑的核心選擇。

3 《中空玻璃用干燥劑》影響分析

3.1 術語和定義

（1）依據中空玻璃用干燥劑兩個核心要求，我們再審視一下JC/T 2072—2011《中空玻璃用干燥劑》，中空玻璃標準中選用的兩款材料作為中空玻璃干燥劑。

A類干燥劑，是3A分子篩，按JC/T 2072—2011的靜態水吸附量16.5%（RH=11.3%，25℃）來看，這種材料的特點是低濕度條件下深度吸附容量大，它的深度有效吸附能力成功擊敗了所有惰性干燥劑材料，被擊敗的惰性干燥劑材料有硅膠，活性氧化鋁，硅鋁膠、純黏土類干燥劑等。這些干燥劑都沒有3A分子篩在低濕度的條件下良好的選擇性吸附性、有效吸附容量大、物理化學穩定性等特點，這在行業中已形成共識。故，3A分子篩是全球公認的中空玻璃的最佳干燥劑選擇。

B類干燥劑，標準原文中是這樣定義B類干燥劑的：“：“以凹凸棒黏土為主體材料的球形干燥劑材料”。但就市場抽樣檢驗的情況來看，近年來不斷有生產企業鉆干燥劑標準的空子而摻假使偽,這些廠家主要抓住標準中無成分鑒別和理化特性的要求，在凹凸棒土中加入一種或幾種其他干燥劑特性的物質,若按標準規定的方法檢驗,結果均符合規定。我們從市場上取樣，并按照X射線熒光分析法和T/SDG 002—2020《中空玻璃用干燥劑中摻雜物（氯化鈣、氧化鈣）檢出的試驗方法》針對樣品中部分元素含量和CaCl2含量進行檢驗。

（2）使用X射線熒光光譜儀得到表1干燥劑樣品中部分元素含量，由表1可以看出3份樣品中含量最高的分別是Si和Ca元素，其次是Al和Cl元素。而標準中B類干燥劑是一種層鏈狀結構的含水富鎂鋁硅酸鹽礦物，理想分子式為：(Mg,Al，Fe)5Si8O20(OH)2(OH2)4?4H2O。按樣品的成分組成與凹凸棒土成分組成對比，存在較大的偏差。

表1 干燥劑樣品中部分元素含量（%）

按照標準編制要求：以凹凸棒黏土為主體材料，那通俗來講凹凸棒土就應該是主要作用成分。但實際上凹凸棒土雖有一定的干燥作用，但是凹凸棒土在低濕度環境下的深度干燥能力較弱，較硅膠、活性氧化鋁的干燥能力差距很大，比3A分子篩就差距更大。標準技術指標中在溫度25℃±2℃、相對濕度11.3%時，對3A分子篩的靜態水吸附量要求要達到自身重力16.5%；而對B類干燥劑的要求，是同樣條件下B類干燥劑要達到自身重量的11%，這個數值雖然比3A分子篩低，但是如果是純粹的凹凸棒黏土干燥劑，達到這種吸附能力幾乎是不可能的，從相關文獻也查不到，從實踐中也找不到這種純凹凸棒干燥劑材料。而由表2干燥劑樣品中氯化鈣含量可以判斷3份樣品中均摻雜了9%~11%等不同含量的氯化鈣成分。氯化鈣作為一種常用干燥劑，摻雜其中就成為B類干燥劑的主要作用成分。

表2 干燥劑樣品中氯化鈣（CaCl2）含量

所以，上述檢驗結果說明了市場上確實有一類“中空玻璃用B類干燥劑”是添加氯化鈣作為主要干燥成分。標準中規定B類干燥劑的主要成分是凹凸棒土，但部分干燥劑廠家在生產B類干燥劑時摻雜了9%~11%等不同含量的氯化鈣成分，以達到提升靜態水吸附量的效果。雖然氯化鈣類干燥劑是各省地方標準和限制禁止文件中明令禁止使用在中空玻璃中的產品，但是B類干燥劑生產廠家會以標準中未明確產品定義為理由，來逃避市場監管。

3.2 靜態水吸附量

中空玻璃需要有持久控制低溫露點的能力，所以對于干燥劑性能檢測首先考慮的是它的吸水能力。靜態水吸附量是用來衡量干燥劑在相對封閉系統中對水分的吸附情況，直接關系到中空玻璃和干燥劑的使用效果及使用壽命。

由表3可以看出行標和國標對于靜態水吸附量檢測和要求的差異主要在測試的相對濕度環境和技術要求兩方面。行業標準中在相對濕度是75%的時候要求了兩種干燥劑的吸附容量，這個設置初衷應是兩種干燥劑的應用條件不一樣，所以要求就不一樣。

表3 不同標準中靜態水吸附量檢測和要求的差別

但從中空玻璃的實際應用工況出發，如果玻璃內腔相對濕度75%時，對應的露點溫度是20℃，這與中空玻璃性能要求相違背。以建筑用中空玻璃舉例，全國大部分地區都有20℃以下的氣候環境，這個時候雖然干燥劑檢測合格但是玻璃實際上已經結露失效了，所以高濕度條件下干燥劑的吸附量再高，對與中空玻璃的應用也是沒有實際意義。

所以，建議標準的編制時要考慮到適宜性，也可參考國標GB/T 10504—2017《3A分子篩》標準中對靜態水吸附量的檢測，國標GB/T 10504在2017年修編時取消了高濕度（RH>75%）；環境下的測試，嚴格要求了低濕度（RH<10%）環境下的吸水效果，更貼近了中空玻璃的內腔濕度要求，真實反映干燥劑使用時的實際吸水能力。

3.3 燒失量

標準中燒失量的指標要求，要求3A分子篩的焙燒溫度是950℃，而要求B類干燥劑的焙燒溫度是550℃，而此時標準要求B類干燥劑允許的燒失量可以達到自身重量的10%！也就是說B類干燥劑并不是在550℃的情況下燒結的，如果此溫度下燒結，它里面的有效成分就會被破壞，但是作為凹凸棒黏土它確實需要在550℃左右的溫度進行燒結，這是矛盾的。被燒掉的10%燒失量是什么呢？是水分嗎？從凹凸棒土的性質得知，在350℃~550℃之間凹凸棒土不會喪失那么多水分，所以說10%的燒失量不可能是水，至少不可能是一種具有可逆的吸附與解吸作用的水。那肯定就是一種在550℃就可以揮發或分解的材料，并作為干燥劑中的有效成分發揮作用，這個指標側面反映了B類干燥劑中需要添加別的材料。

所以，干燥劑標準編制要從科學性出發。標準中要求至少要添加10%的能夠被燒失的材料成分，如果這種成分是高溫分解而造成的部分揮發，意味著這種材料成分的添加量要比10%還高。

眾所周知，凹凸棒土低濕度吸水能力很弱，所以添加材料就成了起干燥作用的關鍵材料，而且這種材料需要添加量達到10%以上，但整個標準中并沒有提到這種的材料。

4 結束語

綜上所述，目前干燥劑行業標準的修編已經迫在眉睫，只有以標準為引領，才能促進干燥劑和玻璃行業的高質量發展、才能更快更好地實現我國提出碳中和、碳達峰的目標和愿景。建議在標準修訂中考慮以下三點。

（1）結合市場抽樣結果及燒失量對照結論，建議完善標準中的術語和定義。

（2）標準中未涉及干燥劑物理化學性質的穩定性（如摻雜腐蝕性、分解性、揮發性物質等問題）。建議添加對干燥劑理化特性的技術要求。也可以借鑒歐標EN1279-4:2018《建筑物用玻璃隔熱玻璃組件 封邊密封件的物理屬性的試驗方法》中

6.2 《干燥劑的理化特性》的要求。

（3）中空玻璃要實現相應的性能就需要有持續控制低溫露點的干燥劑。因為玻璃的導熱系數是0.77W/(m·K)，而空氣的導熱系數是0.028W/(m·K)，而內腔中的水分子是影響中空玻璃能量的傳導傳遞和對流傳遞的主要因素，因而保證中空玻璃內腔的較低的濕度環境，才是保障中空玻璃性能的重要因素。所以，建議標準中嚴格要求低濕度環境下干燥劑的靜態水吸附量，或參考國標GB/T 10504—2017《3A分子篩》標準中[10%RH，(25±1)℃]環境下對靜態水吸附量的檢測要求。