CN105860145A - 一种改性调湿材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性调湿材料，由以下重量份配比的各组分制成：CaCl2·6H2O 6～8份、Zn(NO3)2·6H2O 2～4份、蛭石1～3份、砾石2～5份、石榴石4～6份、尖晶石4～6份、羧甲基淀粉钠4～7份、羧甲基纤维素4～9份、聚乙烯醇5～8份、壳聚糖5～7份、木质素磺酸钠1～3份、海藻酸钠1～3份、纳米二氧化硅0.4～0.8份。本发明所公开的改性调湿材料具有湿容量大、吸放湿速率高特点，是一种很有发展前景的材料。

Description

一种改性调湿材料
技术领域
本发明涉及一种改性调湿材料，属于调湿材料技术领域。
背景技术
空气湿度不仅对空气质量、人体健康及物品的存放有着重要的影响，而且对节能减排也有着重要的作用。这是由于空气湿度范围在40％～60％内，细菌、病毒的数量最少，各种病症及对人有害的各种化学作用发生的可能性最低，同时，空气湿度能衡量主动式调节湿度的耗能。然而，主动式调节湿度，要消耗人工能源，污染环境和破坏生态，不符合可持续发展战略。
为了符合可持续发展战略，人们研究发现：一种被动式生态性方法调节湿度，且无需消耗不可再生能源—调湿材料。调湿材料是指不需要借助任何人工能源和机械设备，依靠自身的吸放湿性能，感应所调空间空气温湿度的变化，自动调节空气相对湿度的材料。一般而言，调湿材料可分为特种硅胶、无机盐类、无机矿物类、有机高分子类等4种。硅胶虽然是一种有效的湿度控制材料，但由于其在水的吸附与解吸循环中呈现较严重的滞后现象，使其应用受到很大的限制；无机盐类调湿材料虽然能够通过选择适当的盐水饱和溶液来维持空间的湿度，但由于大部分固体无机盐随吸湿量的增加自身将缓慢潮解，且在常温下不稳定、极易产生盐析，并随着时间的延长而日趋严重，从而对保存物品的空间产生污染，使其应用受到一定的限制；无机矿物类调湿材料虽具有内部微孔多、比表面积大、吸附能力强，但是湿容量较小，使其应用也受到一定的限制；有机调湿材料虽然吸湿量大，吸湿速度快，但放湿量小，放湿速度慢，使其应用也受到一定的限制。
单一的调湿材料不能同时具备高吸湿容量、较大的吸/放湿速率等特点，很难满足人们的要求，而复合调湿材料因其兼具湿容量大及吸放湿速率高的优点，已成为调湿材料的研究热点。目前，复合调湿材料虽有：无机盐/有机高分子、无机盐/无机矿物、无机盐/有机高分子/无机矿物复合调湿材料，但是这些复合调湿材料的湿容量、吸放湿速率不是那么理想。这在某种程度上阻碍了复合调湿材料的推广与应用。因此，继续探索与研究复合调湿材料是非常有价值的。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出了一种湿容量大、吸放湿速率高的改性调湿材料。
一种改性调湿材料，由以下重量份配比的各组分制成：CaCl2·6H2O 6～8份、Zn(NO3)2·6H2O 2～4份、蛭石1～3份、砾石2～5份、石榴石4～6份、尖晶石4～6份、羧甲基淀粉钠4～7份、羧甲基纤维素4～9份、聚乙烯醇5～8份、壳聚糖5～7份、木质素磺酸钠1～3份、海藻酸钠1～3份、纳米二氧化硅0.4～0.8份。
优选地，
一种改性调湿材料，由以下重量份配比的各组分制成：CaCl2·6H2O 7份、Zn(NO3)2·6H2O 3份、蛭石2份、砾石3份、石榴石5份、尖晶石5份、羧甲基淀粉钠6份、羧甲基纤维素7份、聚乙烯醇7份、壳聚糖6份、木质素磺酸钠2份、海藻酸钠2份、纳米二氧化硅0.6份。
其中，所述的蛭石、砾石、石榴石、尖晶石的目数为100～200目；所述的纳米二氧化硅的粒径为50～100nm；所述的石榴石为熔盐法制备Fe3Al2(SO4)3石榴石多孔陶瓷材料；所述的尖晶石为熔盐法制备镁铝尖晶石多孔陶瓷材料。
本发明的改性调湿材料的原理如下：
首先，把具有强亲水性基团和三维交联网状结构的羧甲基淀粉钠、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、壳聚糖进行复合，降低了调湿材料的内部结构连续度，同时不同的亲水基团相互协同作用，从而使提高吸湿速率，进而增大调湿材料的湿容量；其次，为了改善调湿材料的放湿性能，加入蛭石和砾石，这样不仅能将自身的孔隙结构嵌入三维交联网状结构中，而且它们相互结合处可形成缝隙，从而提高调湿材料的放湿性能；再次，将CaCl2·6H2O和Zn(NO3)2·6H2O进行复合，扩宽了调湿蒸汽压和相对湿度的范围，一方面增大了调湿材料的放湿推动力，提高放湿速率，另一方面，它们本身可以发生吸湿潮解，形成饱和盐溶液，从而增大调湿材料的湿容量；最后，多孔石榴石和尖晶石的加入，扩宽调湿材料的孔径范围，能大幅度地提高调湿材料的调湿作用，同时，海藻酸钠修饰的作用，能使调湿材料进一步地提高湿容量。此外，纳米二氧化硅在木质素磺酸钠的分散作用下，不仅扩宽调湿材料的孔径范围、改善网络结构、增加比表面积和吸附能力，从而提高调湿材料的调湿作用，而且还使调湿材料具有抗菌作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
首先，本发明采用多种材料进行复合改性：采用高分子/高分子复合、无机矿物/无机矿物复合、无机盐/无机盐复合和多孔陶瓷/多孔陶瓷复合；然后，把这些复合材料在整体改性复合，充分利用各种材料的优点，克服单一复合材料的缺陷，提高调湿材料的湿容量和吸放湿速率；最后，海藻酸钠修饰的作用，能使调湿材料进一步地提高湿容量。此外，在纳米二氧化硅的作用下，不仅扩宽调湿材料的孔径范围、改善网络结构、增加比表面积和吸附能力，从而提高调湿材料的调湿作用，而且还能使调湿材料具有抗菌作用。
具体实施方式
本发明提供一种改性调湿材料，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。
一种改性调湿材料，由以下重量份配比的各组分制成：CaCl2·6H2O 6～8份、Zn(NO3)2·6H2O 2～4份、蛭石1～3份、砾石2～5份、石榴石4～6份、尖晶石4～6份、羧甲基淀粉钠4～7份、羧甲基纤维素4～9份、聚乙烯醇5～8份、壳聚糖5～7份、木质素磺酸钠1～3份、海藻酸钠1～3份、纳米二氧化硅0.4～0.8份。
其中，所述的蛭石、砾石、石榴石、尖晶石的目数为100～200目；所述的纳米二氧化硅的粒径为50～100nm；所述的石榴石为熔盐法制备Fe3Al2(SO4)3石榴石多孔陶瓷材料；所述的尖晶石为熔盐法制备镁铝尖晶石多孔陶瓷材料。
实施例1
在本实施例中，蛭石、砾石、石榴石、尖晶石的目数为150目；纳米二氧化硅的粒径为80nm；石榴石为熔盐法制备Fe3Al2(SO4)3石榴石多孔陶瓷材料；尖晶石为熔盐法制备镁铝尖晶石多孔陶瓷材料。
一种改性调湿材料，由以下重量份配比的各组分制成：CaCl2·6H2O 7份、Zn(NO3)2·6H2O 3份、蛭石2份、砾石3份、石榴石5份、尖晶石5份、羧甲基淀粉钠6份、羧甲基纤维素7份、聚乙烯醇7份、壳聚糖6份、木质素磺酸钠2份、海藻酸钠2份、纳米二氧化硅0.6份。
实施例2
在本实施例中，蛭石、砾石、石榴石、尖晶石的目数为100目；纳米二氧化硅的粒径为50nm；石榴石为熔盐法制备Fe3Al2(SO4)3石榴石多孔陶瓷材料；尖晶石为熔盐法制备镁铝尖晶石多孔陶瓷材料。
一种改性调湿材料，由以下重量份配比的各组分制成：CaCl2·6H2O 6份、Zn(NO3)2·6H2O 2份、蛭石1份、砾石2份、石榴石4份、尖晶石4份、羧甲基淀粉钠4份、羧甲基纤维素4份、聚乙烯醇5份、壳聚糖5份、木质素磺酸钠1份、海藻酸钠1份、纳米二氧化硅0.4份。
实施例3
在本实施例中，蛭石、砾石、石榴石、尖晶石的目数为200目；纳米二氧化硅的粒径为100nm；石榴石为熔盐法制备Fe3Al2(SO4)3石榴石多孔陶瓷材料；尖晶石为熔盐法制备镁铝尖晶石多孔陶瓷材料。
一种改性调湿材料，由以下重量份配比的各组分制成：CaCl2·6H2O 8份、Zn(NO3)2·6H2O 4份、蛭石3份、砾石5份、石榴石6份、尖晶石6份、羧甲基淀粉钠7份、羧甲基纤维素9份、聚乙烯醇8份、壳聚糖7份、木质素磺酸钠3份、海藻酸钠3份、纳米二氧化硅0.8份。
对比例1
在本实施例中，蛭石、砾石、石榴石、尖晶石的目数为150目；纳米二氧化硅的粒径为80nm；石榴石为熔盐法制备Fe3Al2(SO4)3石榴石多孔陶瓷材料；尖晶石为熔盐法制备镁铝尖晶石多孔陶瓷材料。
一种改性调湿材料，由以下重量份配比的各组分制成：CaCl2·6H2O 7份、蛭石2份、砾石3份、石榴石5份、尖晶石5份、羧甲基淀粉钠6份、羧甲基纤维素7份、聚乙烯醇7份、壳聚糖6份、木质素磺酸钠2份、海藻酸钠2份、纳米二氧化硅0.6份。
对比例2
在本实施例中，砾石、石榴石的目数为150目；纳米二氧化硅的粒径为80nm；石榴石为熔盐法制备Fe3Al2(SO4)3石榴石多孔陶瓷材料。
一种改性调湿材料，由以下重量份配比的各组分制成：CaCl2·6H2O 7份、Zn(NO3)2·6H2O 3份、砾石3份、石榴石5份、羧甲基淀粉钠6份、羧甲基纤维素7份、聚乙烯醇7份、壳聚糖6份、木质素磺酸钠2份、海藻酸钠2份、纳米二氧化硅0.6份。
对比例3
在本实施例中，蛭石、砾石、石榴石、尖晶石的目数为150目；纳米二氧化硅的粒径为80nm；石榴石为熔盐法制备Fe3Al2(SO4)3石榴石多孔陶瓷材料；尖晶石为熔盐法制备镁铝尖晶石多孔陶瓷材料。
一种改性调湿材料，由以下重量份配比的各组分制成：CaCl2·6H2O 7份、Zn(NO3)2·6H2O 3份、蛭石2份、砾石3份、石榴石5份、尖晶石5份、羧甲基纤维素7份、壳聚糖6份、木质素磺酸钠2份、海藻酸钠2份、纳米二氧化硅0.6份。
对比例4
在本实施例中，蛭石、砾石、石榴石、尖晶石的目数为150目；石榴石为熔盐法制备Fe3Al2(SO4)3石榴石多孔陶瓷材料；尖晶石为熔盐法制备镁铝尖晶石多孔陶瓷材料。
一种改性调湿材料，由以下重量份配比的各组分制成：CaCl2·6H2O 7份、Zn(NO3)2·6H2O 3份、蛭石2份、砾石3份、石榴石5份、尖晶石5份、羧甲基淀粉钠6份、羧甲基纤维素7份、聚乙烯醇7份、壳聚糖6份、木质素磺酸钠2份、海藻酸钠2份。
另外，为了说明本发明改性调湿材料的调湿效果，申请人进行了试验，试验结果如表1所示：
表1 改性调湿材料的调湿效果
当然，上面只是本发明优选的具体实施方式作了详细描述，并非以此限制本发明的实施范围，凡依本发明的原理、构造以及结构所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种改性调湿材料，其特征在于：由以下重量份配比的各组分制成：CaCl2·6H2O 6～8份、Zn(NO3)2·6H2O 2～4份、蛭石1～3份、砾石2～5份、石榴石4～6份、尖晶石4～6份、羧甲基淀粉钠4～7份、羧甲基纤维素4～9份、聚乙烯醇5～8份、壳聚糖5～7份、木质素磺酸钠1～3份、海藻酸钠1～3份、纳米二氧化硅0.4～0.8份。
2.根据权利要求1所述的改性调湿材料，其特征在于：由以下重量份配比的各组分制成：CaCl2·6H2O 7份、Zn(NO3)2·6H2O 3份、蛭石2份、砾石3份、石榴石5份、尖晶石5份、羧甲基淀粉钠6份、羧甲基纤维素7份、聚乙烯醇7份、壳聚糖6份、木质素磺酸钠2份、海藻酸钠2份、纳米二氧化硅0.6份。
3.根据权利要求1或2所述的改性调湿材料，其特征在于：所述的蛭石、砾石、石榴石、尖晶石的目数为100～200目。
4.根据权利要求1或2所述的改性调湿材料，其特征在于：所述的纳米二氧化硅的粒径为50～100nm。
5.根据权利要求1或2所述的改性调湿材料，其特征在于：所述的石榴石为熔盐法制备Fe3Al2(SO4)3石榴石多孔陶瓷材料；所述的尖晶石为熔盐法制备镁铝尖晶石多孔陶瓷材料。
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