CN102964618B - 一种多孔球型复合调湿剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种多孔球型复合调湿剂的制备方法，步骤如下：a、将沸石在450℃下活化2～3小时，得到活化后的沸石；b、按质量份数取30份聚丙烯酸，加入到由15份氢氧化钠和100份蒸馏水配成的氢氧化钠溶液中中和；然后将0.9～2.7份羧甲基纤维素钠、3～6份活化后的沸石、0.3份过硫酸钾加入盛有上述溶液的反应器中，在温度为70～80℃下，搅拌反应，30分钟后，将0.3份氯化铝溶入10份蒸馏水中配成溶液，加入上述反应器中；再加入0.3份N,N-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌反应0.5～1小时，出现凝胶效应；c、按质量份数取0.9份碳酸氢钠加入到上述反应器中，产生氢氧化铝和二氧化碳，进行第一次发泡，搅拌反应0.5～1小时，得到合成产物；在150℃下加热处理1～2小时，使氢氧化铝分解、水分蒸发，进行二次发泡、干燥，得到所需的多孔球型复合调湿剂；它具有较快的调湿响应速度，较高的湿含量和湿容量；调节稳定性好；制备简便，成本低，效果好；环保，无污染。

Description

一种多孔球型复合调湿剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种多孔球型复合调湿剂的制备方法，主要适用于文物保存环境的湿度调节。

背景技术

调湿材料作为一种被动调湿手段，无需消耗任何能源，对于能源节约性社会建设、促进生态环境的可持续发展并改善室内空气质量、提高环境舒适度等具有重要的实际意义，因而越来越多的研究者开始对调湿材料展开各种研究工作。

调湿材料大致可分为以下几类：特种硅胶、蒙脱土、无机盐类、有机高分子材料等，各有优缺点。复合调湿材料是将不同类型的调湿材料与其它辅助材料混合反应后制得的，最常见的是高吸水性树脂与无机填料复合制备而成的调湿材料。用于复合的高分子材料通常具有较高吸湿容量，但由于其分子的规整，被吸附的水分难以解析，放湿性能差，通过高分子材料与无机填料的复合（通常为电解质或多孔载体），不仅能充分利用高分子聚合物优越的吸水性，与无机填料复合后，使聚合物内部离子浓度提高，进而增大聚合物内外表面的渗透压，加速聚合物外表面水分进入内部，复合调湿材料不仅吸湿速度增大，而且放湿速度也得到很大的提高。

羧甲基纤维素钠是一种可再生的天然高分子材料，突出的优点就是资源丰富、价格低廉，具有生物可降解性；分子内含有许多亲水性的羟基基团，由于分子链上大量活性高的羟基存在，能够形成分子内和分子间的氢键，对水分子的吸附和脱附非常有利，而且通过改性得到的纤维素衍生物，增加了反应性官能团，纤维素链形态发生改变，结晶度降低，对于水分子的捕捉和引导起到很大作用；从物理结构来看，内部含有大量的纤维状多毛细管，具有多孔和大表面积，具有一定的亲和吸附性。沸石是一种多孔性的无机矿物材料，具有微孔结构的大的比表面积，表面吸附性能强。将有机高分子材料聚丙烯酸钠与羧甲基纤维素钠及沸石复合可以制备出一种天然复合调湿剂。有机高分子材料湿容量大，但其放湿性能相对滞后，矿物材料相对于有机高分子材料湿容量小。将有机高分子材料与多孔性矿物及天然高分子材料复合可提高调湿材料内部孔隙率，改善放湿性能，湿容量大，并且具有环保功效。

专利号为201010268170.X的中国发明专利公开了一种高效复合调湿剂的制备方法，将丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素、海泡石等原料通过合成，复合成调湿材料，以吸收各类调湿材料的优点，提高合成材料本身的湿容量和调湿性能；利用合成过程在材料上形成大量孔径在2到50纳米之间的孔结构，以进一步提高产品的吸放湿性能。其缺点在于：合成过程中形成的孔数量不够多，湿容量和吸放湿性能有待进一步提高。

发明内容

本发明是要克服上述现有技术中存在的不足，提供一种多孔球型复合调湿剂的制备方法，以达到进一步提高产品吸放湿性能目的。

本发明所采用的技术方案是：一种多孔球型复合调湿剂的制备方法，其特征在于步骤如下：

a、将沸石在450℃下活化2～3小时，得到活化后的沸石；

b、按质量份数取30份聚丙烯酸，加入到由15份氢氧化钠和100份蒸馏水配成的氢氧化钠溶液中中和；然后将0.9～2.7份羧甲基纤维素钠、3～6份活化后的沸石、0.3份过硫酸钾加入盛有上述溶液的反应器中，在温度为70～80℃下，搅拌反应，30分钟后将0.3份氯化铝溶入10份蒸馏水中配成溶液，加入上述反应器中；再加入0.3份N,N-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌反应0.5～1小时，出现凝胶效应；

c、按质量份数取0.9份碳酸氢钠加入到上述反应器中，产生氢氧化铝和二氧化碳，进行第一次发泡，搅拌反应0.5～1小时，得到合成产物；

d、将合成产物烘干后，在80℃下干燥1～2小时，然后将块状合成产物剪成1×1cm的立方体小块；

e、在150℃下加热处理1～2小时，使氢氧化铝分解、水分蒸发，进行二次发泡、干燥，得到所需的多孔球型复合调湿剂。

本发明的有益效果是：1、本发明创造性的将调湿剂制作为空心多孔球型材料，有力的解决了粉状材料吸湿后粘连成块的问题，且空心多孔球型结构增加了比表面积，在吸湿时更加有利于对水分的吸附，在放湿时有利于对水分的脱附；2、本发明将有机高分子材料，无机矿物材料，天然高分子材料接枝聚合、复合在一起，形成多孔性调湿材料，以吸收各类调湿材料的优点。特别是沸石拥有多孔疏松结构，它的加入，增加了吸附性，提高了合成材料本身的湿容量和调湿性能，同时还可以吸附一些有害气体，如NH₃，HCl等；用于馆藏文物保护、食品、药品、图书档案的保管等领域，具有吸放湿响应速度快、湿容量大，可再生、重复利用方便等优点。3、兼顾了无机和有机调湿剂的优点。4、有较快的调湿响应速度，较高的湿含量和湿容量。5、调节稳定性好。6、制备简便，成本低，效果好。6、环保，无污染。

具体实施方式

本发明克服单一调湿材料调湿性能的缺陷，将聚丙烯酸钠（通过聚丙烯酸与氢氧化钠中和得到）、沸石、羧甲基纤维素钠等有机高分子材料、无机矿物材料、天然高分子材料接枝聚合复合在一起，形成多孔性调湿材料，以吸收各类调湿材料的优点，从而提高了合成材料本身的湿容量和调湿性能；并通过二次发泡，在材料上形成大量纳米尺寸的孔结构，进一步提高了产品的吸放湿性能。用于馆藏文物保护、食品、药品、图书档案的保管等领域，具有吸放湿响应速度快、湿容量大，可再生、重复利用方便等优点。

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：一种多孔球型复合调湿剂的制备方法，其特征在于步骤如下：

a、将沸石在450℃下活化2小时，得到活化后的沸石；

b、按质量份数取30份聚丙烯酸，加入到115份氢氧化钠溶液（将15份氢氧化钠溶于100份蒸馏水）中中和；然后将0.9份羧甲基纤维素钠、3份活化后的沸石、0.3份过硫酸钾加入盛有上述溶液（聚丙烯酸与氢氧化钠溶液中和后得到的溶液）的反应器中，在温度为70℃下，搅拌反应，反应约30分钟后，将0.3份氯化铝溶于10份蒸馏水中配成溶液加入上述反应器中，再加入0.3份N,N-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌反应0.5小时，出现凝胶效应；

c、出现凝胶效应时，按质量份数取0.9份碳酸氢钠加入到上述反应器中，产生氢氧化铝和二氧化碳，进行第一次发泡，搅拌反应0.5小时，得到合成产物；

d、将合成产物烘干后，在80℃下干燥1小时，然后将块状合成产物剪成1×1cm的立方体小块；

e、在150℃下加热处理1小时，使氢氧化铝分解、水分蒸发，进行二次发泡、干燥，得到所需的多孔球型复合调湿材剂。

实施例2：一种多孔球型复合调湿剂的制备方法，其特征在于步骤如下：

a、将沸石在450℃下活化2.5小时，得到活化后的沸石；

b、按质量份数取30份聚丙烯酸，加入到115份氢氧化钠溶液（将15份氢氧化钠溶于100份蒸馏水）中中和；然后将1.8份羧甲基纤维素钠、4.5份活化后的沸石、0.3份过硫酸钾加入盛有上述溶液（聚丙烯酸与氢氧化钠溶液中和后得到的溶液）的反应器中，在温度为75℃下，搅拌反应，反应约30分钟后，将0.3份氯化铝溶于10份蒸馏水中配成溶液加入上述反应器中，再加入0.3份N,N-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌反应0.75小时，出现凝胶效应；

c、出现凝胶效应时，按质量份数取0.9份碳酸氢钠加入到上述反应器中，产生氢氧化铝和二氧化碳，进行第一次发泡，搅拌反应0.75小时，得到合成产物；

d、将合成产物烘干后，在80℃下干燥1.5小时，然后将块状合成产物剪成1×1cm的立方体小块；

e、在150℃下加热处理1.5小时，使氢氧化铝分解、水蒸气蒸发，进行二次发泡、干燥，得到所需的多孔球型复合调湿材剂。

实施例3：一种多孔球型复合调湿剂的制备方法，其特征在于步骤如下：

a、将沸石在450℃下活化3小时，得到活化后的沸石；

b、按质量份数取30份聚丙烯酸，加入到115份氢氧化钠溶液（将15份氢氧化钠溶于100份蒸馏水）中中和；然后将2.7份羧甲基纤维素钠、6份活化后的沸石、0.3份过硫酸钾加入盛有上述溶液（聚丙烯酸与氢氧化钠溶液中和后得到的溶液）的反应器中，在温度为80℃下，搅拌反应，反应约30分钟后，将0.3份氯化铝溶于10份蒸馏水中配成溶液加入上述反应器中，再加入0.3份N,N-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌反应1小时，出现凝胶效应；

c、出现凝胶效应时，按质量份数取0.9份碳酸氢钠加入到上述反应器中，产生氢氧化铝和二氧化碳，进行第一次发泡，搅拌反应1小时，得到合成产物；

d、将合成产物烘干后，在80℃下干燥2小时，然后将块状合成产物剪成1×1cm的立方体小块；

e、在150℃下加热处理2小时，使氢氧化铝分解、水分蒸发，进行二次发泡、干燥，得到所需的多孔球型复合调湿材剂。

上述各实施例中原料均按质量份数称取。

Claims (1)

1.一种多孔球型复合调湿剂的制备方法，其特征在于步骤如下：

a、将沸石在450℃下活化2～3小时，得到活化后的沸石；

b、按质量份数取30份聚丙烯酸，加入到由15份氢氧化钠和100份蒸馏水配成的氢氧化钠溶液中中和；然后将0.9～2.7份羧甲基纤维素钠、3～6份活化后的沸石、0.3份过硫酸钾加入盛有上述溶液的反应器中，在温度为70～80℃下，搅拌反应，30分钟后，将0.3份氯化铝溶入10份蒸馏水中配成溶液，加入上述反应器中；再加入0.3份N,N-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌反应0.5～1小时，出现凝胶效应；

c、按质量份数取0.9份碳酸氢钠加入到上述反应器中，产生氢氧化铝和二氧化碳，进行第一次发泡，搅拌反应0.5～1小时，得到合成产物；

d、将合成产物烘干后，在80℃下干燥1～2小时，然后将块状合成产物剪成1×1cm的立方体小块；

e、在150℃下加热处理1～2小时，使氢氧化铝分解、水分蒸发，进行二次发泡、干燥，得到所需的多孔球型复合调湿剂。