CN110052126A - 吸湿材料 - Google Patents

Abstract

本申请公开的吸湿材料包括吸湿性有机醇和无机多孔材料，所述吸湿材料还可包含导热材料，使得其克服相关吸湿材料具有腐蚀性的不足，并具有较好的导热性能和较高的解吸效率。

Description

吸湿材料

技术领域

本申请涉及复合吸湿材料及其制备领域，特别涉及一种基于有机醇、无机多孔材料以及导热材料的复合吸湿材料及其制备方法。

背景技术

相关技术中吸湿领域中吸湿材料多含有卤素盐类，但卤素盐类吸湿材料对金属具有腐蚀性。相关技术中的吸湿材料需要改进。

发明内容

根据本申请的一个方面的吸湿材料，包括：有机醇，所述有机醇具有吸湿性；还包括无机多孔材料，所述无机多孔材料具有吸附性。其中有机醇对金属表面友好，不会腐蚀金属。无机多孔材料作为吸湿材料的基底，对金属表面友好，不会腐蚀金属，且具有一定的吸附性能。

根据本申请的一个方面，提供一种吸湿材料，所述吸湿材料包括吸湿性有机醇、无机多孔材料，所述有机醇与无机多孔材料的质量比小于等于2:1，所述吸湿材料对金属表面友好，具有良好的应用前景。

本申请的有益效果将在以下具体实施方式中详细说明。

附图说明

图1是本申请吸湿材料的制备流程图

图2是20℃，相对湿度90％时几种吸湿材料的的吸湿曲线示意图

图3是70℃时，几种吸湿材料的解吸曲线示意图

图4是单一材料和复合吸湿材料的吸湿量对比图

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应当理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互补充或相互组合。此外应当理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。下述实施例中使用的原材料和设备为本领域常规使用的原材料和设备。

如图1所述为本申请吸湿材料的制备流程图。先将有机醇溶于粘度稍低的液态溶剂使其粘度降低，得到第一混合溶液。需要说明的是，如果选用的所述有机醇粘度本身较低的话，则无需额外添加粘度较低的液态溶剂。而后向第一混合溶液(以下命名为混合溶液A)中添加适量无机多孔材料，例如硅胶，得到第二混合溶液(以下命名为混合溶液B)。将第二混合溶液搅拌至大致均匀。所述搅拌可以用搅拌桨进行搅拌，搅拌速度可以根据材料可选200r/min～2000r/min，使其混合均匀。向第二混合溶液中添加导热材料，例如膨胀石墨得到第三混合溶液(以下命名为混合溶液C)。需要说明一点，导热材料的添加可以使得所述吸湿材料的导热系数增加，在吸湿材料的再生环节可以一定程度上提高导热系数。将第三混合溶液超声处理，超声可以选择在常温下超声，目的在于使得第三混合溶液混合均匀，而后烘干处理后得到复合吸湿材料。另外的，所述液态溶剂主要用于溶解有机醇，使其某些粘度较大的有机醇粘度降低发，利于与无机多孔材料混合至大致均匀的状态，所述液态溶剂在烘干阶段会部分或完全挥发。其中所述液态溶剂为水、乙醇、丙醇中的一种或几种的混合，但是，所述液态溶剂不局限于上述所列举的溶剂，事实上，根据本申请的主旨，所述液态溶剂与有机醇满足相似相容原则即可。

需要说明一点，本申请的吸湿材料，采用有机醇和无机多孔复合材料代替复合卤素盐类的吸湿材料，其中有机醇对金属表面友好，不会腐蚀金属，且其吸湿性能相对较好，而无机多孔材料作为吸湿材料的基底，对金属表面友好，不会腐蚀金属，且具有一定的吸附性能。尤其是在换热器领域，单纯的采用无机多孔材料对换热器吸湿处理的效果不是很理想，而单纯的有机醇由于其物理特性难以固化成型，不能单独作为吸湿材料使用，需要其他材料为其提供基底，而无机多孔材料由于具有良好的吸附性能，且不与有机醇产生负面的化学反应，因此可以作为有机醇的良好的基底材料。换言之，所述有机醇和所述无机多孔材料复合而成的吸湿材料不仅克服了单纯的有机醇不能单独作为吸湿材料使用的问题，而且克服了单纯的无机多孔材料吸湿性能不理想的问题。

需要注意一点，所述有机醇与所述无机多孔材料的质量比小于等于2:1，如此，所述有机醇可被无机多孔材料完全吸收。其中，所述有机醇可以为丙三醇、三甘醇、二甘醇中的一种或几种的混合，但是所述有机醇并不局限与上述几种醇类，根据本申请的宗旨，只要所述有机醇具有吸湿性即可。本申请实施例中选用的有机醇为丙三醇、三甘醇。所述无机多孔材料为硅胶、沸石、活性氧化铝、膨润土或硅藻中的一种或几种，同样的，根据本申请的宗旨，只要所述无机多孔材料具有吸附性能即可。本申请实施例中选用的无机多孔材料为硅胶。

根据本申请的另一个方面的吸湿材料，所述吸湿材料除包括吸湿性有机醇和无机多孔材料外，还额外添加了导热材料，其中，所述有机醇与无机多孔材料的质量比小于等于2:1，所述导热材料的质量占吸湿性有机醇、无机多孔材料和导热材料总质量的1％以上，所述吸湿材料的导热性能较好，且由于添加了导热材料所述吸湿材料在再生性能方面表现较好。其中，所述导热材料为膨胀石墨、纳米金属颗粒中的一种或几种。所述导热材料多为粉末状的，利于掺杂到吸湿材料中。所述纳米金属颗粒为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的一种或几种，其粒径为1～100nm。

根据本申请的吸湿材料的制备方法，所述搅拌速度为300r/min以上，所述烘干温度大于40摄氏度，烘干时间大于1h，如此上述吸湿材料可以混合均匀，且在在保证吸湿材料质量的前提下尽可能保证烘干速率。

以下通过具体实施例进行说明。

实施例1

将5g三甘醇与2.5g乙醇互溶于烧杯中得到混合溶液A1。其中三甘醇作为有机醇吸湿剂，是吸湿材料的主体之一，主要用于吸湿，所述三甘醇可以选用AR级或CR级。所述乙醇作为三甘醇的溶剂，用于降低三甘醇的黏度，使三甘醇的流动性增强，所述乙醇可以为无水乙醇或95％的乙醇或其他含量的乙醇等，可以选用AR级或CR级。将混合溶液A1与2.5g硅胶混合得到混合溶液B1。其中所述硅胶属于无机多孔材料，其构成吸湿材料的基体。所述硅胶也是吸湿材料的主体之一，得益于其分子之间的孔隙，其具有吸附性能，可以用来吸湿，本实施例可选用孔径为2～20nm的硅胶。对混合溶液B1用搅拌桨进行搅拌，可选择搅拌速度为300r/min，使其混合大致均匀。向混合溶液B1中添加0.5g膨胀石墨得到混合溶液C1。所述膨胀石墨作为导热材料，具有优异的导热性能，当复合吸湿剂吸湿量达到饱和之后，需要对复合吸湿剂进行加热促使其再生，添加导热材料可使其再生时间缩短，对能源更加友好。需要说明一点，所述膨胀石墨颗粒直径约为70μm。对所述混合溶液C1超声处理，使其混合均匀。超声可以选择在常温下超声，超声处理时间1h，当然，超声处理的时间越久混合越均匀，但从效率方面考虑，超声时间视混合的均匀程度而定。将超声处理后的混合溶液C1干燥处理得到复合吸湿材料M1。其中，可选的，干燥处理可置于烘箱中进行，烘箱温度保持40摄氏度以上，烘干时间3h。可以理解的，烘干温度可选70摄氏度以上，如此可以节省烘干时间。但烘干温度也不可过高，以免引起材料质变。

如图2所示为20℃，相对湿度90％时吸湿材料的吸湿曲线示意图。其中以吸湿时间为横坐标，单位是小时(h)，以吸湿量为纵坐标，所述吸湿量是指干燥的吸湿材料吸湿后，其所吸收的水分与原来干燥的吸湿材料总质量的比值。具体而言，设定恒温恒湿试验箱的温度为20摄氏度(℃)，相对湿度为90％，待其箱内温湿度稳定后，将配备所述吸湿材料放入箱内，间隔一定时间测定一次吸湿剂质量，以时间为横坐标，以吸湿量为纵坐标，通过计算，得到吸湿曲线。实施例1中所得的吸湿材料M1的吸湿曲线如图2中所示。

如图3所示为70℃时吸湿材料的解吸曲线示意图。其中以吸湿时间为横坐标，单位是小时(h)，以再生量为纵坐标，所述再生量是指饱和的吸湿材料再生后，其释放的水分与原来饱和吸湿材料总质量的比值。具体而言，设定恒温干燥箱的温度为70℃，将吸湿完全的吸湿材料至于其中，每间隔一定时间称量一次所述吸湿材料的质量。以时间为横坐标，以再生量为纵坐标通过计算得到解吸曲线。实施例1中所得的吸湿材料M1的解吸曲线如图3所示。

实施例2

将7g丙三醇与50g乙醇互溶于烧杯中得到混合溶液A2。其中丙三醇作为有机醇吸湿剂，是吸湿材料的主体之一，主要用于吸湿，所述丙三醇可以选用AR级或CR级。所述乙醇作为丙三醇的溶剂，用于降低丙三醇的黏度，使丙三醇的流动性增强，所述乙醇可以为无水乙醇或95％的乙醇，可以选用AR级或CR级。将混合溶液A2与5g硅胶混合得到混合溶液B2。所述硅胶也是吸湿材料的主体之一，得益于其分子之间的孔隙，其具有吸湿性，本实施例可选用孔径为2～20nm的硅胶。对混合溶液B2用搅拌桨进行搅拌，可选择搅拌速度为300r/min，使其混合大致均匀。向混合溶液B2中添加0.5g膨胀石墨得到混合溶液C2。所述膨胀石墨作为导热材料，具有优异的导热性能，当复合吸湿剂吸湿量达到饱和之后，需要对复合吸湿剂进行加热促使其再生，添加导热材料可使其再生时间缩短，对能源更加友好。对所述混合溶液C2超声处理，使其混合均匀。超声可以选择在常温下超声，超声处理时间3h，当然，超声处理的时间越久混合越均匀，但从效率方面考虑，超声时间视混合的均匀程度而定。将超声处理后的混合溶液C2干燥处理得到复合吸湿材料M2。其中，可选的，干燥处理可置于烘箱中进行，烘箱温度保持40摄氏度以上，烘干时间3h。可以理解的，烘干温度可选70摄氏度以上，如此可以节省烘干时间。但烘干温度也不可过高，以免引起材料质变。

实施例2中所得的吸湿材料M2的吸湿曲线如图2中所示。实施例2中所得的吸湿材料M2的解吸曲线如图3所示。

实施例3

将5g丙三醇与20g乙醇互溶于烧杯中得到混合溶液A3。其中丙三醇作为有机醇吸湿剂，是吸湿材料的主体之一，主要用于吸湿，所述丙三醇可以选用AR级或CR级。所述乙醇作为丙三醇的溶剂，用于降低丙三醇的黏度，使丙三醇的流动性增强，所述乙醇可以为无水乙醇或95％的乙醇，可以选用AR级或CR级。将混合溶液A3与5g硅胶混合得到混合溶液B3。所述硅胶也是吸湿材料的主体之一，得益于其分子之间的孔隙，其具有吸湿性，本实施例可选用孔径为2～20nm的硅胶。对混合溶液B3用搅拌桨进行搅拌，可选择搅拌速度为300r/min，使其混合大致均匀。向混合溶液B3中添加0.5g膨胀石墨得到混合溶液C3。所述膨胀石墨作为导热材料，具有优异的导热性能，当复合吸湿剂吸湿量达到饱和之后，需要对复合吸湿剂进行加热促使其再生，添加导热材料可使其再生时间缩短，对能源更加友好。对所述混合溶液C3超声处理，使其混合均匀。超声可以选择在常温下超声，超声处理时间3h，当然，超声处理的时间越久混合越均匀，但从效率方面考虑，超声时间视混合的均匀程度而定。将超声处理后的混合溶液C3干燥处理得到复合吸湿材料M3。其中，可选的，干燥处理可置于烘箱中进行，烘箱温度保持40摄氏度以上，烘干时间3h。可以理解的，烘干温度可选70摄氏度以上，如此可以节省烘干时间。但烘干温度也不可过高，以免引起材料质变。

实施例3中所得的吸湿材料M3的吸湿曲线如图2中所示。实施例3中所得的吸湿材料M3的解吸曲线如图3所示。

实施例4

将3g丙三醇与10g乙醇互溶于烧杯中得到混合溶液A4。其中丙三醇作为有机醇吸湿剂，是吸湿材料的主体之一，主要用于吸湿，所述丙三醇可以选用AR级或CR级。所述乙醇作为丙三醇的溶剂，用于降低丙三醇的黏度，使丙三醇的流动性增强，所述乙醇可以为无水乙醇或95％的乙醇，可以选用AR级或CR级。将混合溶液A4与5g硅胶混合得到混合溶液B4。所述硅胶也是吸湿材料的主体之一，得益于其分子之间的孔隙，其具有吸湿性，本实施例可选用孔径为2～20nm的硅胶。对混合溶液B4用搅拌桨进行搅拌，可选择搅拌速度为300r/min，使其混合大致均匀。向混合溶液B4中添加0.5g膨胀石墨得到混合溶液C4。所述膨胀石墨作为导热材料，具有优异的导热性能，当复合吸湿剂吸湿量达到饱和之后，需要对复合吸湿剂进行加热促使其再生，添加导热材料可使其再生时间缩短，对能源更加友好。对所述混合溶液C4超声处理，使其混合均匀。超声可以选择在常温下超声，超声处理时间3h，当然，超声处理的时间越久混合越均匀，但从效率方面考虑，超声时间视混合的均匀程度而定。将超声处理后的混合溶液C4干燥处理得到复合吸湿材料M4。其中，可选的，干燥处理可置于烘箱中进行，烘箱温度保持40摄氏度以上，烘干时间3h。可以理解的，烘干温度可选70摄氏度以上，如此可以节省烘干时间。但烘干温度也不可过高，以免引起材料质变。

实施例4中所得的吸湿材料M4的吸湿曲线如图2中所示。实施例4中所得的吸湿材料M4的解吸曲线如图3所示。

实施例5

将0.5g丙三醇与7.5g乙醇互溶于烧杯中得到混合溶液A5。其中丙三醇作为有机醇吸湿剂，是吸湿材料的主体之一，主要用于吸湿，所述丙三醇可以选用AR级或CR级。所述乙醇作为丙三醇的溶剂，用于降低丙三醇的黏度，使丙三醇的流动性增强，所述乙醇可以为无水乙醇或95％的乙醇，可以选用AR级或CR级。将混合溶液A5与5g硅胶混合得到混合溶液B5。所述硅胶也是吸湿材料的主体之一，得益于其分子之间的孔隙，其具有吸湿性，本实施例可选用孔径为2～20nm的硅胶。对混合溶液B5用搅拌桨进行搅拌，可选择搅拌速度为300r/min，使其混合大致均匀。向混合溶液B5中添加0.5g膨胀石墨得到混合溶液C5。所述膨胀石墨作为导热材料，具有优异的导热性能，当复合吸湿剂吸湿量达到饱和之后，需要对复合吸湿剂进行加热促使其再生，添加导热材料可使其再生时间缩短，对能源更加友好。对所述混合溶液C5超声处理，使其混合均匀。超声可以选择在常温下超声，超声处理时间3h，当然，超声处理的时间越久混合越均匀，但从效率方面考虑，超声时间视混合的均匀程度而定。将超声处理后的混合溶液C5干燥处理得到复合吸湿材料M5。其中，可选的，干燥处理可置于烘箱中进行，烘箱温度保持40摄氏度以上，烘干时间3h。可以理解的，烘干温度可选70摄氏度以上，如此可以节省烘干时间。但烘干温度也不可过高，以免引起材料质变。

实施例5中所得的吸湿材料M5的吸湿曲线如图2中所示。实施例5中所得的吸湿材料M5的解吸曲线如图3所示。

实施例6

作为对比试验，以干燥的50g硅胶作为吸湿材料M6。其中吸湿材料M6的吸湿曲线如图2中所示。吸湿材料M6的解吸曲线如图3所示。

如图2所示。只添加有硅胶颗粒的吸湿材料M6的吸湿量较小，只有自身质量的11.79％。但复合导热吸湿材料M1的吸湿量明显较大，为自身质量的16.42％，是单纯硅胶颗粒M6的吸湿量的1.39倍。复合导热吸湿材料M2的吸湿量明显最大，为自身质量的58.51％，是单纯硅胶颗粒的吸湿量的4.96倍。复合导热吸湿材料M3的吸湿量明显较大，为自身质量的46.47％，是单纯硅胶颗粒M6的吸湿量的3.94倍。复合导热吸湿材料M4的吸湿量明显较大，为自身质量的44.76％，是单纯硅胶颗粒M6的吸湿量的3.80倍。复合导热吸湿材料M5的吸湿量明显较大，为自身质量的24.52％，是单纯硅胶颗粒M6的吸湿量的2.08倍。随着丙三醇添加量的增加，复合吸湿剂的吸湿量明显增加。

如图3所示。只添加有硅胶颗粒的吸湿材料M6在经过1h干燥后，解吸量为自身质量的6.95％，但复合导热吸湿材料M1的解吸量已经达到7.95％，导热材料的存在，加快热量在硅胶内部的传递，使得复合吸湿剂解吸加快。在经过1h干燥后，复合导热吸湿材料M2的解吸量已经达到47.07％，为单纯硅胶颗粒M6的6.77倍。在经过1h干燥后，但复合导热吸湿材料M3的解吸量已经达到38.84％，为单纯硅胶颗粒M6的5.59倍。复合导热吸湿材料M4的解吸量已经达到35.22％，为单纯硅胶颗粒M6的5.07倍，解吸速度明显更快。在经过1h干燥后，但复合导热吸湿材料M5的解吸量已经达到14.83％，为单纯硅胶颗粒M6的2.13倍，解吸速度明显更快，且随着丙三醇添加量的增加而加快。

如图4所示。N1为三甘醇，N2为丙三醇。在同样的测试条件下，由丙三醇与硅胶复合而成的同样质量的复合材料M2的吸湿量明显大于单纯的同样质量的丙三醇N2的吸湿量，经过72h的吸湿后，M1吸湿量达到58.51％，N2为42.58％。然而，由三甘醇与硅胶复合而成的同样质量的复合材料M1，在经过72h的吸湿后，吸湿量为16.42％，略小于同样质量的三甘醇N1的总吸湿量(28.59％)。发明人们认为这和材料本身的性质有关系，其机理有待于进一步研究。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

以上所述仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请做任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种吸湿材料，其特征在于，包括：

有机醇，所述有机醇具有吸湿性；

无机多孔材料，所述无机多孔材料具有吸附性。

2.如权利要求1所述的吸湿材料，其特征在于，所述有机醇与所述无机多孔材料的质量比小于等于2:1。

3.如权利要求1或2所述的吸湿材料，其特征在于，所述有机醇为丙三醇、三甘醇、二甘醇中的一种或几种，所述无机多孔材料为硅胶、沸石、活性氧化铝、膨润土或硅藻中的一种或几种。

4.如权利要求1至3任一所述的吸湿材料，所述吸湿材料还包括导热材料，所述导热材料的量大于等于吸湿材料总质量的1％。

5.如权利要求4所述的吸湿材料，其特征在于，所述导热材料为膨胀石墨、纳米金属颗粒中的一种或几种。

6.如权利要求5所述的吸湿材料，其特征在于，所述纳米金属颗粒为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的一种或几种，其粒径为1～100nm。

7.一种吸湿材料的制备方法，其特征在于，将吸湿性有机醇与无机多孔材料混合并搅拌至大致均匀，得到吸湿材料。

8.如权利要求7所述的吸湿材料的制备方法，其特征在于，先将吸湿性的有机醇溶于液体溶剂，得到第一液态混合材料，将第一液态混合材料与无机多孔材料混合并搅拌至大致均匀得到第二混合材料，其中所述吸湿性有机醇与无机多孔材料的重量比小于等于2:1，在第二混合材料中加入导热材料后，超声处理，使其大致混合均匀得到第三混合材料，将第三混合材料置于烘箱中干燥处理，挥发所述液体溶剂，得到较干燥的固态吸湿材料。

9.如权利要求8所述的吸湿材料的制备方法，其特征在于，液体溶剂为水、乙醇、丙醇中的一种或几种的混合。

10.如权利要求7～9任一所述的吸湿材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌速度为300r/min以上，所述烘干温度大于40摄氏度，烘干时间大于1h。