CN105601816A - 一种具有调湿功能的发泡材料及其制备方法 - Google Patents

一种具有调湿功能的发泡材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有调湿功能的发泡材料及其制备方法。该发泡材料按质量百分比其组分如下：NaOH？10%-35%；丙烯酸10%-35%；丙烯酰胺2%-10%；魔芋葡甘聚糖1%-3%；N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.5%-5%；司班60？1%-4%；过硫酸钾1%-4%；其余为水。制备步骤如下：先制备（丙烯酸+丙烯酸钠）-丙烯酰胺复合调湿材料；再制备魔芋葡甘聚糖-（丙烯酸+丙烯酸钠）-丙烯酰胺复合调湿材料；在微波炉中加热发泡而成。本发明具有多孔结构，且孔穴内壁具有圆形坑状的结构，使得该发泡材料既具有缓和冲击、吸收能量的作用，又能够调节包装内空间的湿度至适宜的平衡湿度。

Description

一种具有调湿功能的发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种发泡材料，特别是涉及一种具有调湿功能的发泡材料及其制备方法。
背景技术
发泡材料具有优异的缓冲性能和能量吸收性能，可以用作各种仪表、贵重物品、精密仪器、电子元器件等的缓冲包装材料，在包装领域得到广泛应用。我国南方地区湿度大，多数仪表、精密仪器在运输过程中易受到湿度的影响，从而产生表面锈蚀、精度下降等问题，甚至可使仪器报废。现有的解决办法是在包装中放置防潮剂或气相防锈剂等，然而这些措施仅能实现单向的湿度调节。将应用于建筑、博物馆文物保护领域的呈颗粒状或凝胶状的调湿材料进行发泡处理，使其成为既具有发泡缓冲吸能特性，又能够双向主动调节包装内环境的湿度，使包装内环境湿度保持在50%±5%，从而使得内装物性能保持最佳状态，这是解决上述问题的最佳方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有调湿功能的发泡材料及其制备方法，使得该发泡材料兼具缓冲和吸放湿功能。
为了达到上述发明的目的，本发明采用的技术方案是：
一、一种具有调湿功能的发泡材料，该发泡材料按质量百分比其组分如下：
NaOH10%-35%；
丙烯酸10%-35%；
丙烯酰胺2%-10%；
魔芋葡甘聚糖1%-3%；
N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.5%-5%；
司班-601%-4%；
过硫酸钾1%-4%；
其余为水。
二、一种具有调湿功能的发泡材料的制备方法，该方法的制备步骤如下：
1)制备（丙烯酸+丙烯酸钠）-丙烯酰胺复合调湿材料；
2)制备魔芋葡甘聚糖-（丙烯酸+丙烯酸钠）-丙烯酰胺复合调湿材料；
3)将步骤2)中凝胶状的复合调湿材料连同模具一起放置在微波炉中，在功率70w-210w下加热时间1分钟～3分钟，使凝胶状的复合调湿材料发泡，从而得到具有调湿功能的发泡材料。
所述（丙烯酸+丙烯酸钠）-丙烯酰胺复合调湿材料制备方法：配置成浓度为10%-35%的NaOH溶液，在常温和电磁搅拌下，将配好的10%-35%NaOH溶液滴加入10%-35%丙烯酸中，然后，按照（丙烯酸+丙烯酸钠）：丙烯酰胺=4:1的质量比的丙烯酰胺并加入到上述（丙烯酸+丙烯酸钠）溶液中，不断搅拌至丙烯酰胺完全溶解。
所述魔芋葡甘聚糖-（丙烯酸+丙烯酸钠）-丙烯酰胺复合调湿材料制备方法：称取1%-3%的魔芋葡甘聚糖，加入（丙烯酸+丙烯酸钠）-丙烯酰胺的混合溶液中，而后继续搅拌10min，使魔芋葡甘聚糖均匀混合在溶液中，然后称取0.5%-5%的N,N-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，加入上述均匀混合溶液中，继续搅拌10min；与此同时，称取1%-4%的司班60作为分散剂，继续搅拌10min，称取1%-4%的过硫酸钾作为引发剂，继续搅拌10min。
本发明具有的有益效果是：
本发明正是因为在发泡材料孔穴内壁上具有圆形坑状的结构，使得该发泡材料兼具缓冲和吸放湿功能，从而在缓和传递到产品上的冲击能量的同时可达到调节包装内空间湿度至适宜的平衡湿度。制备出来的调湿发泡材料能够主动调节内环境湿度，可以将内环境湿度保持在50%±5%左右，有效改善了多数精密仪器湿度影响的问题。
附图说明
图1是本发明的发泡材料放大45倍的SEM形貌图。
图2是本发明的发泡材料放大110倍的SEM形貌图。
图3是各微波功率下制得的具有调湿功能的发泡材料的静态压缩试验图。
图4是本发明所述一种具有调湿功能的发泡材料放湿平衡湿度图。
图5是本发明所述一种具有调湿功能的发泡材料吸湿平衡湿度图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
1)制备丙烯酸-丙烯酸钠-丙烯酰胺溶液：
配置成浓度为35%的NaOH溶液，在常温和电磁搅拌下，用滴管将配好的NaOH溶液缓慢滴加入10%的丙烯酸（AA）中，然后，按照（丙烯酸+丙烯酸钠）：丙烯酰胺（AM）=4:1的质量比称取定量的丙烯酰胺并加入到上述丙烯酸（钠）溶液中，不断搅拌至AM完全溶解。
2)制备魔芋葡甘聚糖-（丙烯酸+丙烯酸钠）-丙烯酰胺复合调湿材料：
称取0.1g的KGM，加入上述混合溶液中，搅拌10min，使KGM均匀混合在溶液中，加入0.05g的N,N-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，继续搅拌10min。加入0.1g的司班60作为分散剂和0.1g的过硫酸钾作为引发剂。
3)将步骤2）制得的复合调湿材料放置于微波炉中，调制微波加热时间为1分钟和功率为70w，使凝胶状的复合调湿材料发泡，从而得到具有调湿功能的发泡材料。
实施例2：
1)制备丙烯酸-丙烯酸钠-丙烯酰胺溶液：
配置成浓度为10%的NaOH溶液，在常温和电磁搅拌下，用滴管将配好的NaOH溶液缓慢滴加入35%丙烯酸（AA）中，然后，按照（丙烯酸+丙烯酸钠）：丙烯酰胺（AM）=4:1的质量比称取定量的丙烯酰胺并加入到上述丙烯酸（钠）溶液中，不断搅拌至AM完全溶解。
2)制备魔芋葡甘聚糖-（丙烯酸+丙烯酸钠）-丙烯酰胺复合调湿材料：
称取0.3g的KGM，加入上述混合溶液中，搅拌10min，使KGM均匀混合在溶液中，加入0.5g的N,N-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，继续搅拌10min。加入0.5g的司班60作为分散剂和0.32g的过硫酸钾作为引发剂。
3)将步骤2）制得的复合调湿材料放置于微波炉中，调制微波加热时间为2分钟和功率为210w，使凝胶状的复合调湿材料发泡，从而得到具有调湿功能的发泡材料。
实施例3：
1)制备丙烯酸-丙烯酸钠-丙烯酰胺溶液：
配置成浓度为35%的NaOH溶液，在常温和电磁搅拌下，用滴管将配好的NaOH溶液缓慢滴加入20%丙烯酸（AA）中，然后，按照（丙烯酸+丙烯酸钠）：丙烯酰胺（AM）=4:1的质量比称取定量的丙烯酰胺并加入到上述丙烯酸（钠）溶液中，不断搅拌至AM完全溶解。
2)制备魔芋葡甘聚糖-（丙烯酸+丙烯酸钠）-丙烯酰胺复合调湿材料：
称取0.2g的KGM，加入上述混合溶液中，搅拌10min，使KGM均匀混合在溶液中，加入0.3g的N,N-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，继续搅拌10min。加入0.5g的司班60作为分散剂和0.4g的过硫酸钾作为引发剂。
3)将步骤2）制得的复合调湿材料放置于微波炉中，调制微波加热时间为3分钟和功率为122.5w，使凝胶状的复合调湿材料发泡，从而得到具有调湿功能的发泡材料。
如图1所示，是本发明放大45倍的SEM形貌图，可以得出该发泡材料孔隙率大，同时具有开孔与闭孔，可以作为发泡缓冲材料，并且，该发泡材料发泡倍率高，平均孔径大，回弹性能好。如图2所示，是本发明放大110倍的SEM形貌图，可以明显看到该发泡材料表面的坑状孔穴，正是因为具有圆形坑状的结构，使得该发泡材料具有吸放湿的作用，从而达到调节包装内空间的湿度至适宜的平衡湿度的目的。
如图3所示，各微波功率下该发泡材料的静态压缩试验。
从图3中可看出，不同微波功率下的该发泡材料的应力-应变曲线分成了3阶段：弹性阶段、屈服平台阶段和致密阶段。弹性阶段：在小应变时，该发泡材料处于线弹性区，发生弹性变形，主要反映了孔结构的强度特性；屈服平台阶段：随着压力的增加，材料开始发生塑性变形并进入屈服平台区，在相当长的变形过程中，随着应变的增加，应力基本上保持不变，表明该材料能够在近乎恒定的应力平台持续稳定的吸收能量。从图中看出屈服平台阶段在应变为5%-80%左右；致密阶段：继续加压，该发泡材料进入密实化阶段，这个阶段表明缓冲包装材料的孔隙几近压实，应力急剧上升。可以看出，122.5w时屈服平台趋于平缓，应力最大，缓冲效果较好。这是由于在微波发泡时，122.5w功率下的该发泡材料纵向发泡快速且发泡倍率大，横向受阻，截面面积小，得到其应力应变曲线屈服平台高且宽。综合其发泡倍率与形貌特征，122.5w功率为最佳发泡功率。
如图4和图5所示，所得具有调湿功能的发泡材料的性能参数：
调湿材料可调节包装内空间环境湿度至平衡湿度：48%-55%。

Claims (4)

1.一种具有调湿功能的发泡材料，其特征在于，该发泡材料按质量百分比其组分如下：
NaOH10％-35％；
丙烯酸10％-35％；
丙烯酰胺2％-10％；
魔芋葡甘聚糖1％-3％；
N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.5％-5％；
司班601％-4％；
过硫酸钾1％-4％；
其余为水。
2.根据权利要求1所述的一种具有调湿功能的发泡材料的制备方法，其特征在于，该方法的制备步骤如下：
1)制备(丙烯酸+丙烯酸钠)-丙烯酰胺复合调湿材料；
2)制备魔芋葡甘聚糖-(丙烯酸+丙烯酸钠)-丙烯酰胺复合调湿材料；
3)将步骤2)中凝胶状的复合调湿材料连同模具一起放置在微波炉中，在功率70w-210w下加热时间1分钟～3分钟，使凝胶状的复合调湿材料发泡，从而得到具有调湿功能的发泡材料。
3.根据权利要求1所述的一种具有调湿功能的发泡材料的制备方法，其特征在于，所述(丙烯酸+丙烯酸钠)-丙烯酰胺复合调湿材料制备方法：配置成浓度为10％-35％的NaOH溶液，在常温和电磁搅拌下，将配好的10％-35％NaOH溶液滴加入10％-35％丙烯酸中，然后，按照(丙烯酸+丙烯酸钠)：丙烯酰胺＝4:1的质量比的丙烯酰胺并加入到上述(丙烯酸+丙烯酸钠)溶液中，不断搅拌至丙烯酰胺完全溶解。
4.根据权利要求1所述的一种具有调湿功能的发泡材料的制备方法，其特征在于，所述魔芋葡甘聚糖-(丙烯酸+丙烯酸钠)-丙烯酰胺复合调湿材料制备方法：称取1％-3％的魔芋葡甘聚糖，加入(丙烯酸+丙烯酸钠)-丙烯酰胺的混合溶液中，而后继续搅拌10min，使魔芋葡甘聚糖均匀混合在溶液中，然后称取0.5％-5％的N,N-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，加入上述均匀混合溶液中，继续搅拌10min；与此同时，称取1％-4％的司班60作为分散剂，继续搅拌10min，称取1％-4％的过硫酸钾作为引发剂，继续搅拌10min。
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