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暖边胶条的研究与制备

作者:双强  日期:2014/9/13
  中空玻璃在建筑市场的应用越来越广泛,现有主流的中空玻璃生产工艺有胶条法和槽铝法,胶条法最早是由美国swiggle公司开发并推向市场,经过几十年的实践证明,该工艺具有施工简单,节省材料,寿命长久的优点。因此国内很多企业纷纷仿制,但存在很多问题,比如结雾等问题。为此,通过调整原材料组成及配比来提高复合胶条的性能。
1、吸潮剂种类选择及含量设计
1.1吸潮剂种类选择
  露点(Dew point),又称露点温度(Dew point temperature),在气象学中是指在固定气压之下,空气中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度。在这温度时,凝结的水飘浮在空中称为雾、而沾在固体表面上时则称为露,因而得名露点。露点温度是指当蒸汽分压保持不变时,湿空气达到饱和时所对应的温度。   
  露点是衡量中空玻璃性能的一个重要指标,露点过高,会导致玻璃内表面的结露或结霜而影响中空玻璃通透性。因此如何保持中空玻璃露点低于-40℃是所有密封方式需要首先解决的问题。
吸潮剂种类很多,如氧化钙、氯化钙、分子筛等。氧化钙吸水原理:CAO+2H2O=CA(OH)2,但CA(OH)2会和空气中的二氧化碳反应,同时生成水而且氢氧化硅为碱性,会腐蚀玻璃及铝制材料,因此不宜用于中空玻璃内。氯化钙吸水原理:CaCL2+2H2O=CaCL2。2H2O,二水氯化钙潮解也生成氢氧化钙,因此也不宜用于中空玻璃内。
  分子筛分为3A、4A、5A、13X等型号,分子筛吸潮是物理吸附。由于4A、5A、13X会吸附空气中的氧气等,易引起中空玻璃炸裂,为此选用3A分子筛作为复合胶条中的吸潮剂。
1.2吸潮剂用量确定
  我们以1m*1m的5+12+5的中空玻璃为例,在25℃下,3A分子筛饱和吸附量按20%,不同湿度下分子筛理论用量如下:
湿度 水汽密度kg/m3  水汽含量/g 需分子筛重量/g
100% 0.0230 0.19320 0.97
70% 0.0161 0.13524 0.68
50% 0.0115 0.09660 0.48
  按 JC/T 2071-2011《中空玻璃生产技术规程》要求,合片室温度应控制在15-25℃,湿度应控制在小于70%。因此,如果把1m*1m的5+12+5的中空玻璃内含有的水汽完全吸附,胶条有效分子筛最低含量为0.68g/4m。
  胶条用丁基密封胶的水汽透过率为0.09g/m2.day。如果设计使用寿命为15年,可计算需要的分子筛量为2.46g/4m。所以有效分子筛含量需大于0.8g/m。
  考虑到在胶条在生产、储存、运输等过程中的分子筛吸潮损耗,胶条中分子筛含量设定为8g/m。
2、密封胶制备
2.1、试验原材料
  丁基橡胶、聚异丁烯、分子筛、增粘树脂、碳酸钙、白炭黑、炭黑、偶联剂、小料。
2.2、试验方案
  将丁基橡胶、聚异丁烯、炭黑、白炭黑、碳酸钙、分子筛、增粘树脂、偶联剂、小料依次投入密炼机中。待分散均匀后出料。测试。
3、胶条制备
  采用胶条挤出机挤出15mm*7mm胶条试样,并干燥、密封保存待用。
4、性能测试
  耐高温性能:将试样制成胶片垂直放置于烘箱中150℃老化3h。
  紫外老化性能:将制备的胶片置于紫外老化箱中老化。
  密封胶吸水率测试:将密封胶制成50mm*50mm*1mm厚的薄片(质量为41.28g),在环境温度25±2℃,湿度50±5环境下测试吸水率。
  露点检测:用上述方法制备的复合胶条制作510*360的中空玻璃,并经56个高温高湿循环测试外加7周高温高湿试验后,测试其露点。
5、结果与讨论
5.1小料对老化性能影响
图一:老化试验照片.png
图一:老化试验照片
  左边两条为不添加小料密封胶经老化试验后的照片;右边两条为经老化试验后的照片。从上图可以看出加入小料后,密封胶的耐高温及紫外线老化性能明显提高。
5.2密封胶吸水率测试
图二:密封胶中分子筛吸附速度.png
图二:密封胶中分子筛吸附速度
图三:3A颗粒分子筛在空气中的吸附速度.png
图三:3A颗粒分子筛在空气中的吸附速度
  由上图可以看出密封胶吸水量保持时间比较长,可有保护分子筛在长时间内不失效。而3A的颗粒分子筛则吸潮速度非常快,因此留个工人的可操作时间缩短,易出现分子筛失效现象。
5.3、露点试验
  经高低温循环及高温高湿试验后,露点可达零下40℃。
6、总结
  通过对分子筛添加量的理论分析,并结合试验,可制得满足-40℃不结雾的胶条,同时在胶条配方中添加小料可提高胶条的抗高温及紫外老化性能。而且将分子筛添加到密封胶中,在满足中空玻璃露点要求的前提下,可为工人提供更加充足的操作时间。
 
研发中心 王海峰


 
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