筛选合格的中空玻璃密封胶或玻璃胶的必要性 2012年8月14日
中空玻璃作为高效节能产品在我国应用越来越来广泛，并迅速进入人们的日常生活。但随着市场竞争激烈，为了争得市场份额而降低产品销售价格，但又不致使利润受到压缩，于是，众多厂家采用价格相对低廉的矿物油作为密封胶的增塑剂。与此同时，部分中空玻璃生产厂家和门窗公司因为不了解矿物油对中空玻璃的危害而选用价格低廉的玻璃胶、耐候胶等其它密封胶代替中空玻璃密封胶使用或选用含矿物油的价格较低的玻璃胶将中空玻璃装框安装到楼房上。因此，近年来，市场上出现了掺矿物油的中空玻璃密封胶和玻璃胶——前者直接作为中空玻璃的外道密封胶与中空玻璃内道丁基胶直接接触，后者直接被用于替代中空玻璃密封胶使用或在中空玻璃装框时与中空玻璃外道密封胶通过点式直接接触。随着时间的推移，采用了含矿物油的中空玻璃工程用密封胶制作的中空玻璃出现了一系列严重的质量问题：矿物油渗透到内道丁基胶内，溶解了丁基胶配方中的基础料，丁基胶被矿物油软化并溶解而流淌进入中空玻璃间隔层内，中空玻璃出现大量漏水、漏气和出雾等现象，使中空玻璃的使用寿命大大缩短。由于矿物油渗透到内道丁基胶中需要时间，从而造成所制成的中空玻璃在当时无法看出其质量问题，往往是中空玻璃上墙使用后的几个月内才大批量地出现丁基胶溶解且流淌进入中空玻璃间隔层内，质量问题的出现具有滞后性，因此，本人认为中空玻璃的质量控制应以预防为主——在使用中空玻璃密封胶或玻璃胶之前通过检测它们与所使用的丁基胶是否相容，从中筛选合格的中空玻璃密封胶或玻璃胶则显得十分重要和必要。
1相容性理论
1.1外道弹性体中空玻璃密封胶被矿物油溶胀原理
外道中空玻璃密封胶是热固性弹性体，弹性体具有曲挠性——这在密封应用场合丰常重要——归因于其分子链间10%左右的空隙——“自由体积”，然而，这种内部空隙也带来了其他一些不利的特征：为液体分子进入密封胶提供了物理途径。任何一种弹性体都不能完全承受与液体接触造成的化学或物理影响。不同的弹性体的耐侵蚀程度也不同，即弹性体密封胶与渗入的液体相容性大小不同。若弹性体密封胶吸收了大量液体后，由于交联键的存在，弹性体密封胶只能产生溶胀，但当弹性体密封胶形变恒定时，应力会随着与之直接或间接接触的液体时间延长而大幅度地减小。这个现象在密封应用方面非常不利，因为密封材料需要保持一定的密封力以防止密封失效。
弹性体密封胶对液体的吸收包括两个物理过程①液体溶解于密封胶的表面（吸收）：当液体接触到密封胶时，在密封胶表面被迅速吸收，其浓度很快达到平衡浓度②然后液体通过扩散渗入密封胶内部。
某一特定密封胶是否能吸收大量低粘度的液体取决于热力学因素，液体与聚合物混合时，混合自由能为：
△G=△H—T△S （1）
式中：△G——混合自由能，J
△H——混合热，J
△S——混合熵，J/（㎏·K）
T——绝对温度，K
如果自由能变化△G≤0即△H≤T△S，说明存在推动力, 液体能自发溶解于弹性体的表面（吸收）。两物质混合，物质由有序向无序状态发展，故混合熵△S一般为正。溶解过程有放热（△H﹤0），无热（△H=0）或吸热（△H﹥0）的情况。△H很大程度上受液体和聚合物的溶解度参数d的影响。根据Hildebrand理论：
△H≌n1f2V1(d1—d2)2 （2）
式中，n1——溶剂的摩尔百分数；
f2——溶质的体积分数；
d1，d2——溶剂、溶质的溶解度参数。
由上式可见，由于△H和(d1—d2)2成正比，因此溶解度参数提供了求△H的近似方法。只有当d满足特定条件时，△H≤T△S，例如，弹性体和溶剂的d值差在2.05—3.1Mpa1/2之间，才会产生明显溶胀。若液体是中等粘度的油，d的最大差值降低到1.64MPa1/2。实际应用中，为了避免热固性中空玻璃密封胶的溶胀，通常使用d值相差很大的密封胶和液体体系接触，或在结构方面如提高弹性的交联密度、提高密封胶的Tg（相当于低自由体积）、高填料含量以期降低T△S来抵消相近d值的影响，使密封胶的表面吸收的溶液平衡浓度大大降低。
液体渗入密封胶内部速度由扩散控制。在扩散运动中，单个液体分子“跳跃”跃迁到邻近的自由体积空隙中，这种空隙是由动能引起密封胶无规热运动瞬时形成的。此时，热力学推动是扩散液体试图在整个密封胶中达到平衡化学位（即浓度）而提供的。液体扩散迁移的速率符合Fick扩散定律。Fick扩散定律在适当边界条件下的解表示为：
Mt/M¥=2/h（Dt/p）1/2 （3）
式中，Mt——t 时刻试样吸收的液体质量；
M¥——平衡溶胀时试样吸收的液体质量；
2h——试样厚度；
D——扩散系数；
t——时间。
扩散系数D受渗透分子大小的负面影响，即渗透分子越大，粘度越高，D值越小。在常压下，密封胶的扩散系数与压力无关。但在高压下，压力却有显著影响。由于溶胀速率受扩散控制，所以弹性体的耐溶胀性随着厚度的平方以及扩散流体粘度增加而增大，随液体浸润时间的增加而降低。
1.2热塑性内道丁基中空玻璃密封胶溶解原理
热塑性密封胶对液体的吸收也包括两个物理过程①液体溶解于密封胶的表面（吸收）：当液体接触到密封胶时，在密封胶表面被迅速吸收，其浓度很快达到平衡浓度②然后液体通过扩散渗入密封胶内部。但因其具有热塑性，而无交联键存在，故一旦渗入密封胶中的液体是丁基中空玻璃密封胶的基料（聚异丁烯和丁基橡胶）的溶剂，则丁基中空玻璃密封胶产生溶解现象。矿物油（又称石蜡油）是无色无味的非极性透明液体，它是由石油中提取的液态烃类混合物，含链烷烃和环烷烃。丁基橡胶是一种不饱和度极低的非极性橡胶，而聚异丁烯是线性高度饱和的非极性聚合物材料。根据极性相近原理及溶解度参数相近原理，矿物油对丁基橡胶和聚异丁烯具有较强的溶解性。随着所选用的矿物油分子量（或粘度）越小，由于扩散系数D越大，则矿物油越容易进入渗入丁基中空玻璃密封胶中从而越易使之出现溶解现象。
