CN103194055B

CN103194055B - 一种调控湿度的材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN103194055B
Application number: CN201310135079.4A
Authority: CN
Inventors: 叶宏; 李世民; 袁智
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2033-04-18
Also published as: CN103194055A

Abstract

本发明公开了一种调控湿度的材料及其制备方法和应用，其中调控湿度的材料包括：金属氯化物、膨胀石墨及水溶性高分子化合物。本发明提供的调控湿度的材料，包括金属氯化物、膨胀石墨以及水溶性高分子化合物，外界环境条件变化时金属氯化物对水的饱和吸附量也会有所不同，从而实现对环境湿度的智能调节；加入膨胀石墨可以增强材料的传热传质性能且避免金属氯化物吸水之后结块；加入水溶性高分子可以利用高分子量的分子之间的相互作用增强材料的机械性能。

Description

一种调控湿度的材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及湿度调控领域，特别涉及一种调控湿度的材料及其制备方法和应用。

背景技术

湿度是评价居住环境是否舒适的一大标准，目前居住环境的湿度调控主要通过空调等湿度控制器实现。但人们对居住环境湿度的要求并不是一成不变的，随着环境温度等因素的变化，最佳的湿度值也会不同，而传统的湿度控制器并不能随着环境的变化智能地调节环境的湿度，只能将空气的湿度调节至一个固定值。

因此，如何智能地调整居住环境湿度的新型湿度调控材料成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可智能而便捷地调整居住环境的湿度的调控湿度的材料，及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种调控湿度的材料，包括：

金属氯化物、膨胀石墨及水溶性高分子化合物。

优选地，所述金属氯化物为氯化钙、氯化锰、氯化亚铁、氯化钡、氯化铅、氯化锶中的至少一种，所述水溶性高分子化合物为聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸钠中的至少一种。

优选地，所述水溶性高分子化合物的分子量大于1.0×10⁶。

优选地，所述金属氯化物的质量百分比为10%～50%，所述膨胀石墨的质量百分比为20%～50%，所述水溶性高分子化合物的质量百分比为20%～40%。

本发明还提供了一种制备上述任一项中所述调控湿度的材料的方法，其包括如下步骤:

（1）将金属氯化物和水溶性高分子化合物溶解，得到前驱液；

（2）在步骤（1）中得到的前驱液中加入膨胀石墨，得到混合液；

（3）将步骤（2）得到混合液干燥至粉末后压制成型，即得到调控湿度的材料。

优选地，步骤（2）中的所述膨胀石墨由可膨胀石墨在500℃～700℃下保温8min～12min制得，并且加入膨胀石墨时持续搅拌所述前驱液。

更优选地，所述可膨胀石墨的粒径为50目～80目。

优选地，步骤（3）中所述压制成型的压力为14MPa～20MPa。

优选地，步骤（3）中所述干燥的温度为90℃～100℃。

本发明还提出了调控湿度的材料在建筑工程材料及室内装饰材料中的应用。

本发明提供的调控湿度的材料，包括金属氯化物、膨胀石墨以及水溶性高分子化合物，外界环境条件变化时金属氯化物对水的饱和吸附量也会有所不同，从而实现对环境湿度的智能调节；加入膨胀石墨可以增强材料的传热传质性能且避免金属氯化物吸水之后结块；加入水溶性高分子可以利用高分子量的分子之间的相互作用增强材料的机械性能。

本发明提供的调控湿度的材料制备方法简单易行，制得的调控湿度的材料可根据实际需求压制成不同的形状，进而应用到建筑工程材料中，或者是应用到室内装饰材料中，以达到智能调节居住环境湿度的目的。

附图说明

图1为本发明调控湿度的材料制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为使发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明提供的调控湿度的材料中的金属氯化物对空气中水蒸气的吸附/脱附可达到控制环境湿度的目的，外界环境条件变化时金属氯化物对水的饱和吸附量也会有所不同，并且水溶性高分子的加入避免了调控湿度的材料发生松散、分层、脱落等现象，增强了材料的实用性，且水溶性高分子具有亲水性，不会阻断材料对水的吸脱附。

本发明提供的调控湿度的材料中各组分并不严格限定，本领域技术人员可根据实际需求有多种不同的选择，优选地可如下：金属氯化物为氯化钙、氯化锰、氯化亚铁、氯化钡、氯化铅、氯化锶中的至少一种，水溶性高分子化合物为聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸钠中的至少一种。

本发明提供的调控湿度的材料中各组分的比例并不特别限定，优选地可如下：金属氯化物的质量百分比为10%～50%，膨胀石墨的质量百分比为20%～50%，水溶性高分子化合物的质量百分比为20%～40%。此外，水溶性高分子化合物的分子量优选可大于1.0×10⁶。

相应地，本发明还提供了一种上述调控湿度的材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步：将金属氯化物和水溶性高分子化合物，得到前驱液。本发明对所述金属氯化物和水溶性高分子化合物的溶解方法并无特别限定，可以采用本领域技术人员熟知的方法，如先溶解金属氯化物，再加入水溶性高分子化合物，或同时在水中加入金属氯化物和水溶性高分子化合物一起溶解，并且为了使溶解更加快速，也可在溶解时加以搅拌或加热。

第二步：在第一步得到的前驱液中加入膨胀石墨，得到混合液。本领域技术人员容易知道，为了使膨胀石墨均匀分散在前驱液中，在加入过程中还可不停地搅拌前驱液。此外，为了更方便地制备合适粒径的膨胀石墨，可将可膨胀石墨在500℃～700℃下保温8min～12min，可膨胀石墨的粒径可选择在50目～80目。

第三步：将第二步中得到的混合液干燥至粉末后压制成型，即得到调控湿度的材料。干燥的温度可控制为90℃～100℃；为了粉末更好地成型，可控制压制成型的压力在14MPa～20MPa。

在实施例中使用国药集团化学试剂有限公司生产的氯化钙、氯化锰、氯化亚铁、氯化钡、氯化铅、氯化锶，日本住友集团生产的聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸钠，山东青岛成泰石墨制品有限公司生产的可膨胀石墨；

采用天津市科器高新技术公司生产的769YP-24B型粉末压片机将粉末压制成型。

实施例1

取1000ml水，将8.00g氯化钙溶于其中，氯化钙完全溶解之后称取4.00g聚氧化乙烯缓慢溶于氯化钙溶液中，聚氧化乙烯完全溶解即得到前驱液；将可膨胀石墨在500℃下保温10min，制得膨胀石墨；再称取4.00g膨胀石墨放入前驱液中，搅拌1min至膨胀石墨均匀分散，得到混合液。将混合液置于95℃干燥箱中2～3天直到混合液完全烘干，得到混合物粉末。称取4.00g的粉末置于模具中在20MPa压力下压制5min，即制得块状的调控湿度的材料。

将实施例1得到的块状的调控湿度的材料放置到室内环境中，材料会在高湿度时自动吸附，低湿度时自动脱附，反复使用其机械性能以及吸脱附性能不会有明显的下降。

实施例2

取2500ml水，将7.50g氯化锰溶于其中，氯化锰完全溶解之后称取15.00g聚丙烯酸缓慢溶于氯化锰溶液中，聚丙烯酸完全溶解即得到前驱液；将可膨胀石墨在700℃下保温8min，制得膨胀石墨；再称取15.00g膨胀石墨放入前驱液中，搅拌1min直至溶液中膨胀石墨均匀分散，得到混合液。将混合液置于90℃干燥箱中2～3天直到混合液完全烘干，得到混合物粉末。称取3.50g的粉末置于模具中在14MPa压力下压制5min，即制得块状调控湿度的材料。

将实施例2得到的块状的调控湿度的材料放置到室内环境中，材料会在高湿度时自动吸附，低湿度时自动脱附，反复使用其机械性能以及吸脱附性能不会有明显的下降。

实施例3

取1000ml水，将20.00g氯化亚铁溶于其中，氯化亚铁完全溶解之后称取8.00g聚乙二醇缓慢溶于氯化亚铁溶液中，聚乙二醇完全溶解即得到前驱液；将可膨胀石墨在600℃下保温12min，制得膨胀石墨；再称取12.00g膨胀石墨放入前驱液中，搅拌1min至膨胀石墨均匀分散，得到混合液。将混合液置于95℃干燥箱中2～3天直到混合液完全烘干，得到混合物粉末。称取4.00g的粉末置于模具中在20MPa压力下压制5min，即制得块状调控湿度的材料。

将实施例3得到的块状的调控湿度的材料放置到室内环境中，材料会在高湿度时自动吸附，低湿度时自动脱附，反复使用其机械性能以及吸脱附性能不会有明显的下降。

实施例4

取2500ml水，将12.00g氯化钡溶于其中，氯化钡完全溶解之后称取16.00g聚苯乙烯磺酸钠缓慢溶于氯化钡溶液中，聚苯乙烯磺酸钠完全溶解即得到前驱液；将可膨胀石墨在700℃下保温12min，制得膨胀石墨；再称取16.00g膨胀石墨放入前驱液中，搅拌1min至膨胀石墨均匀分散，得到混合液。将得到的混合液置于95℃干燥箱中2～3天直到混合液完全烘干，得到混合物粉末。称取4.00g的粉末置于模具中在20MPa压力下压制5min，即制得块状的调控湿度的材料。

将实施例4得到的块状的调控湿度的材料放置到室内环境中，材料会在高湿度时自动吸附，低湿度时自动脱附，反复使用其机械性能以及吸脱附性能不会有明显的下降。

实施例5

取2500ml水，将12.00g氯化锶溶于其中，氯化锶完全溶解之后称取16.00g聚苯乙烯磺酸钠缓慢溶于氯化锶溶液中，聚苯乙烯磺酸钠完全溶解即得到前驱液；将可膨胀石墨在500℃下保温8min，制得膨胀石墨；再称取16.00g膨胀石墨放入前驱液中，搅拌1min至膨胀石墨均匀分散，得到混合液。将得到的混合液置于95℃干燥箱中2～3天直到混合液完全烘干，得到混合物粉末。称取4.00g的粉末置于模具中在20MPa压力下压制5min，即制得块状的调控湿度的材料。

将实施例5得到的块状的调控湿度的材料放置到室内环境中，材料会在高湿度时自动吸附，低湿度时自动脱附，反复使用其机械性能以及吸脱附性能不会有明显的下降。

实施例6

取2500ml水，将12.00g氯化铅溶于其中，氯化铅完全溶解之后称取16.00g聚丙烯酸缓慢溶于氯化铅溶液中，聚丙烯酸完全溶解即得到前驱液；将可膨胀石墨在500℃下保温12min，制得膨胀石墨；再称取16.00g膨胀石墨放入前驱液中，搅拌1min至膨胀石墨均匀分散，得到混合液。将得到的混合液置于95℃干燥箱中2～3天直到混合液完全烘干，得到混合物粉末。称取4.00g的粉末置于模具中在20MPa压力下压制5min，即制得块状的调控湿度的材料。

将实施例6得到的块状的调控湿度的材料放置到室内环境中，材料会在高湿度时自动吸附，低湿度时自动脱附，反复使用其机械性能以及吸脱附性能不会有明显的下降。

虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不被限定于上述实施例，而只受所附权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。

Claims

1.一种调控湿度的材料，其特征在于，包括：

金属氯化物、膨胀石墨及水溶性高分子化合物，其中所述金属氯化物的质量百分比为10％～50％，所述膨胀石墨的质量百分比为20％～50％，所述水溶性高分子化合物的质量百分比为20％～40％，所述水溶性高分子化合物的分子量大于1.0×10⁶。

2.根据权利要求1所述的调控湿度的材料，其特征在于，所述金属氯化物为氯化钙、氯化锰、氯化亚铁、氯化钡、氯化铅、氯化锶中的至少一种，所述水溶性高分子化合物为聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸钠中的至少一种。

3.一种制备如权利要求1～2中任一项所述调控湿度的材料的方法，其特征在于，包括如下步骤:

(1)将金属氯化物和水溶性高分子化合物溶解，得到前驱液；

(2)在步骤(1)中得到的前驱液中加入膨胀石墨，得到混合液；

(3)将步骤(2)得到混合液干燥至粉末后压制成型，即得到调控湿度的材料。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)中的所述膨胀石墨由可膨胀石墨在500℃～700℃下保温8min～12min制得，并且加入膨胀石墨时持续搅拌所述前驱液。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述可膨胀石墨的粒径为50目～80目。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述压制成型的压力为14MPa～20MPa。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述干燥的温度为90℃～100℃。

8.权利要求1～2中任一项所述的调控湿度的材料在建筑工程材料及室内装饰材料中的应用。