CN111050884A - 吸湿材料 - Google Patents
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Abstract
本发明实现了一种优异的吸湿材料,其为包含温度响应性高分子的吸湿材料,能有效地传热,因此具备将吸湿后的水放出的放水性。使用如下的吸湿材料,其包含:高分子凝胶,所述高分子凝胶含有与水的亲和性响应于温度刺激而可逆地改变的温度响应性高分子;以及热传导性填料。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸湿材料。
背景技术
以往,作为吸湿性材料,已知有包含刺激响应性高分子的吸湿材料。
例如,专利文献1中公开了复合多孔质纤维除湿材料。该复合多孔质纤维除湿材料由多个使可逆性水凝胶材料固定于表面的纤维构成,且可逆性水凝胶材料以温度变化、pH值变化、电场、光的强度或波长等为刺激而引起相位变化,从而放出所吸收的水。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利申请公开第2013/309927号说明书(2013年11月21日公开)
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1记载的技术中,在可逆性水凝胶材料是以温度变化为刺激而引起相位变化的材料的情况,通过加热可逆性水凝胶材料来引起可逆性水凝胶材料的相位变化,从而所吸收的水被放出。然而,这时存在施加的热不会有效地传到可逆性水凝胶材料内的问题。其结果,不会有效地引起相位变化,因此所吸收的水的放出不充分。
本发明的一实施方式的目的在于实现一种优异的吸湿材料,其为包含温度响应性高分子的吸湿材料,能有效地传热,因此具备吸湿的水的放水性。
用于解决课题的手段
为了解决上述问题,本发明的一实施方式的吸湿材料,其特征在于,包含:高分子凝胶,其含有与水的亲和性响应于温度刺激而可逆地改变的温度响应性高分子;以及热传导性填料。
发明效果
如上所述,本发明的一实施方式的吸湿材料,包含:高分子凝胶,其含有与水的亲和性响应于温度刺激而可逆地改变的温度响应性高分子;以及热传导性填料,所以能有效地传热,因此,达到能实现一种具备将吸湿后的水放出的放水性的优异的吸湿材料的效果。
附图说明
图1为示意性地示出本发明的一实施方式的吸湿材料中的热传导性填料的取向的图。
图2为本发明的实施例中测量吸湿材料的热传导的装置的概略图。
图3为示出本发明的实施例中吸湿材料的热传导的评价结果的图。
图4为示出本发明的实施例中吸湿材料的吸湿变化的评价结果的图。
具体实施方式
以下详细地说明本发明的实施方式。但本发明并不限于此,可在描述的范围内进行各种改变,将分别公开于不同实施方式中的技术方案适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。另外,在本说明书中除非有特别说明,表示数值范围的“A~B”的含义是“A以上、B以下”。此外,“质量”与“重量”视为同义词。此外,当指的是“丙烯酸(アクリル,Acrylic)”或“甲基丙烯酸(メタアクリル,Methacrylic)”中的任一个时记为“(甲基)丙烯酸((メタ)アクリル,(Meth)acrylic)”。
(实施方式1:吸湿材料)
本发明者们鉴于所述课题深入地检讨的结果:,初次发现:通过将热传导性填料配入含有与水的亲和性响应于温度刺激而可逆地改变的温度响应性高分子的高分子凝胶中,能出乎意料地将吸湿材料的吸湿性的降低限制在微小程度,同时有效地传热。以往,为了提高高分子材料的热传导性,已知有向高分子材料添加热传导性填料。可是,由于热传导性填料为疏水性,所以加入吸湿材料中会降低吸湿性。因此,向吸湿材料添加热传导性填料的想法以前没有。可是,本发明者们将热传导性填料配入含有与水的亲和性响应于温度刺激而可逆地改变的温度响应性高分子的高分子凝胶中,结果出乎意料地发现:吸湿材料的吸湿性的降低微小,且在吸湿材料中能有效地传热。甚至也发现配入热传导性填料时,吸湿速度提高。基于该见解而完成本发明。
即,本发明的一实施方式的吸湿材料具备如下的结构:所述吸湿材料包含:高分子凝胶,其含有与水的亲和性响应于温度刺激而可逆地改变的温度响应性高分子;以及热传导性填料。
(I)热传导性填料
在本发明的一实施方式的吸湿材料中,所述热传导性填料只要具有比所述高分子凝胶高的热传导性即可,并无特别限制,能通常为提高热传导性而作为填料来使用。
作为所述热传导性填料,能优选使用例如:由碳质材料、金属粒子、金属氧化物、金属氢氧化物、氮化合物、碳化合物、陶瓷类以及纤维素所组成的群中的至少1种热传导性填料。更具体而言,作为所述热传导性填料,能列举例如:碳纳米管(CNT)、碳纳米纤维(CNF)、碳纳米角(CNH)、碳纤维、碳黑(CB)、富勒烯、石墨、石墨烯等碳质材料;金、铂、银、铜、钯、铑、铱、镍、铁、钴、铋、铝、不锈钢、钛等金属粒子;氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化锡、氧化硅、氧化铍、氧化锆、氧化铜、氧化亚铜等金属氧化物;氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铬、氢氧化锆、氢氧化镍、氢氧化硼等金属氢氧化物;氮化硼、氮化铝、氮化硅等氮化合物;碳酸镁、碳酸钙、碳酸钡、碳化硅等碳化合物;二氧化硅、滑石、云母、高岭土、膨润土、叶蜡石等陶瓷类、纤维素、硼化钛、钛酸钙等。所述金属粒子中包含例如,金属纳米粒子、金属微粒子、金属纳米棒、金属纤维等。所述热传导性填料可单独使用一种,也可组合使用两种以上。
作为所述热传导性填料的形状,能使用各种形状,例如,板状、柱状、鳞片状、棒状、杆状、管状、针状、须状、纤维状、球状、椭圆形状、不定形状等。其中更优选为所述热传导性填料为非球状。能通过热传导性填料为非球状来取向。如果热传导性填料取向,则能在吸湿材料中更有效地传热。
从容易均匀地分散于所述高分子凝胶中来看,所述热传导性填料的体积平均粒径优选为0.1μm~100μm,更优选为1μm~50μm。另外,也可组合来使用大小或形状不同的热传导性填料。如果所述热传导性填料的体积平均粒子经为10μm以上,则能确保高热传导距离,因此为优选。此外,如果所述热传导性填料的体积平均粒径为30μm以下,则容易分散,因此为优选。
此外,所述热传导性填料的纵横尺寸比并无特别限定,但更优选为2~1000,更优选为10~100。另外,在本说明书中所谓纵横尺寸比,意思是热传导性填料的长轴的长度与热传导性填料的短轴的长度的比(长轴的长度/短轴的长度)。纵横尺寸比的值越接近1,热传导性填料的形状就越接近正球。如果所述热传导性填料的纵横尺寸比为10以上,则从形成热传导路径的观点以及容易在吸湿材料中取向的观点来看为优选。此外,如果所述热传导性填料的纵横尺寸比为100以下,则比较容易分散及取向,因此为优选。
所述热传导性填料的平均长度更优选为0.1μm~1000μm,进一步优选为1μm~100μm。如果所述热传导性填料的平均长度为1μm以上,则对热传导有利,因此为优选。此外,如果所述热传导性填料的平均长度为100μm以下,则较容易维持作为吸湿材料的功能,因此为优选。
热传导性填料的体积平均粒径、纵横尺寸比及平均长度能通过如下方式来算出:利用适当的溶剂使吸湿材料的高分子凝胶成分溶解,观察残留的热传导性填料,并实际测量任意抽出的100个热传导性填料的尺寸。实际测量的方法并无特别限定,只要是根据用光学显微镜、激光位移显微镜、扫描电子显微镜等得到的观察图像来实际测量即可。
此外,所述热传导性填料也可进行硅烷偶联处理、钛酸酯偶联处理、环氧处理、氨基甲酸酯处理、氧化处理等表面处理。通过进行该表面处理,提高与高分子凝胶的粘接性和亲和性,提高混炼等的作业性。
(II)高分子凝胶
在本发明的一实施方式中,只要高分子凝胶含有与水的亲和性响应于温度刺激而可逆地改变的温度响应性高分子即可。
作为所述高分子凝胶,能列举例如,温度响应性高分子、含有温度响应性高分子的混合物、含有温度响应性高分子的共聚物、含有温度响应性高分子的互穿高分子网络结构体、含有温度响应性高分子的半互穿高分子网络结构体等。本发明的一实施方式的吸湿材料由于含有温度响应性高分子,因此通过使用简易的加热装置来使温度改变,能可逆地进行空气中的水分(水蒸气)的吸湿与吸湿后的水分的放出。因此,本发明的一实施方式的吸湿材料能特别优选地用于调湿机。
关于本发明的一实施方式的吸湿材料,更优选为所述高分子凝胶为下述(a)~(d)中的任一个。
(a)所述温度响应性高分子与亲水性高分子的混合物
(b)所述温度响应性高分子与亲水性高分子的共聚物
(c)所述温度响应性高分子与亲水性高分子的互穿高分子网络结构体
(d)所述温度响应性高分子与亲水性高分子的半互穿高分子网络结构体
此外,在本发明的一实施方式中,所述高分子凝胶也可在不会对本发明的效果产生不良影响的范围内含有所述温度响应性高分子以及亲水性高分子以外的其它成分。另外,吸湿材料的形状并无特别限定,例如,可为板状、片状、膜状、块状等,也可为粒子状。粒子状的吸湿材料的形状也无特别限定,例如,可为大致球状、棒状等形状。此外,本发明的吸湿材料的大小也无特别限定,当用于调湿机时,只要根据调湿机的结构适当地选择即可。
(与水的亲和性响应于温度刺激而可逆地改变的温度响应性高分子)
所谓温度响应性高分子,是指使其性质响应于温度刺激而可逆地改变的高分子。
此外,所谓与水的亲和性响应于温度刺激而可逆地改变,是指暴露于该温度刺激的高分子响应于温度刺激而在亲水性与疏水性之间可逆地进行改变。
温度响应性高分子通过用简易的加热装置使温度改变,能可逆地进行空气中的水分的吸湿与吸湿后的水分的放出,因此能特别优选地用于调湿机。
该温度响应性高分子只要为具有下限临界溶液温度(LCST(Lower CriticalSolution Temperature),以下在本说明书中有称为“LCST”的情况)的高分子即可,并无特别限定。具有LCST的高分子在低温下为亲水性,但达到LCST以上则成为疏水性。另外,在此,所谓LCST,是指使高分子溶解于水时,在低温下为亲水性而溶解于水,但达到某温度以上则成为疏水性而不溶解这一情况下的成为其界线的温度。
作为所述温度响应性高分子,更具体而言,能列举例如,聚(N-异丙基(甲基)丙烯酰胺)、聚(N-正丙基(甲基)丙烯酰胺)、聚(N-甲基(甲基)丙烯酰胺)、聚(N-乙基(甲基)丙烯酰胺)、聚(N-正丁基(甲基)丙烯酰胺)、聚(N-异丁基(甲基)丙烯酰胺)、聚(N-叔丁基(甲基)丙烯酰胺)等聚(N-烷基(甲基)丙烯酰胺);聚(N-乙烯基异丙基酰胺)、聚(N-乙烯基正丙基酰胺)、聚(N-乙烯基正丁基酰胺)、聚(N-乙烯基异丁基酰胺)、聚(N-乙烯基-叔丁基酰胺)等聚(N-乙烯基烷基酰胺);聚(N-乙烯基吡咯烷酮);聚(2-乙基-2-恶唑啉)、聚(2-异丙基-2-恶唑啉)、聚(2-正丙基-2-恶唑啉)等聚(2-烷基-2-恶唑啉);聚乙烯基甲醚、聚乙烯基乙醚等聚乙烯基烷基醚;聚环氧乙烷与聚环氧丙烷的共聚物;聚(氧乙烯乙烯基醚);甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等纤维素衍生物等、以及上述的聚合物的共聚物。当将纤维素衍生物作为上述温度响应性高分子来使用时,无需进行聚合,因此吸湿材料的制造会容易。此外,纤维素衍生物安全且具有生物降解性,因此具有环境负荷小的优点。当将羟丙基纤维素作为纤维素衍生物来使用时,羟丙基纤维素的优选的平均分子量为2,000~2000,000,同样优选的取代度为1~3。更优选为温度响应性高分子为这些高分子的交联体。
另外,在本发明的一实施方式中,当温度响应性高分子与亲水性高分子形成互穿高分子网络结构时,温度响应性高分子及亲水性高分子均为交联体。此外,在本发明的一实施方式中,当温度响应性高分子与亲水性高分子形成半互穿高分子网络结构时,温度响应性高分子及亲水性高分子中的任一方为交联体。
当温度响应性高分子为交联体时,作为该交联体,能列举例如,N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N-正丙基(甲基)丙烯酰胺、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-正丁基(甲基)丙烯酰胺、N-异丁基(甲基)丙烯酰胺、N-叔丁基(甲基)丙烯酰胺等N-烷基(甲基)丙烯酰胺;N-乙烯基异丙基酰胺、N-乙烯基正丙基酰胺、N-乙烯基正丁基酰胺、N-乙烯基异丁基酰胺、N-乙烯基-叔丁基酰胺等N-乙烯基烷基酰胺;乙烯基甲醚、乙烯基乙醚等乙烯基烷基醚;环氧乙烷与环氧丙烷;2-乙基-2-恶唑啉、2-异丙基-2-恶唑啉、2-正丙基-2-恶唑啉等2-烷基-2-恶唑啉等单体或在交联剂的存在下使这些单体中的两种以上聚合而得到的高分子。
作为上述交联剂,只要适当地选择使用以往公知的交联剂即可,例如,能优选地使用乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、甲苯二异氰酸酯、二乙烯基苯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯等具有聚合性官能团的交联性单体;戊二醛;多元醇;多元胺;多元羧酸;钙离子、锌离子等金属离子等。这些交联剂可单独使用,此外也可将两种以上组合来使用。
或者,当温度响应性高分子为交联体时,该交联体也可为通过如下方式得到的交联体:使未交联的温度响应性高分子(例如上述所例示的温度响应性高分子)与上述交联剂反应而形成网络结构。
(亲水性高分子)
作为上述亲水性高分子,能列举例如,羟基、羧基、磺酸基、磷酸基、氨基酸基等在侧链或主链上具有亲水性基的高分子。作为上述亲水性高分子的更具体的一例,能列举例如,海藻酸、透明质酸等多糖类;壳聚糖;羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素等纤维素衍生物;聚(甲基)丙烯酸、聚马来酸、聚乙烯基磺酸、聚乙烯基苯磺酸、聚丙烯酰胺烷基磺酸、聚二甲基氨基酸丙基(甲基)丙烯酰胺、这些与(甲基)丙烯酰胺、羟乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸烷基酯等的共聚物、聚二甲基氨基酸丙基(甲基)丙烯酰胺与聚乙烯醇的复合物、聚乙烯醇与聚(甲基)丙烯酸的复合物、聚(甲基)丙烯腈、聚烯丙基胺、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚(甲基)丙烯酰胺、聚-N,N’-二甲基(甲基)丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯、聚(甲基)丙烯酸烷基酯、聚二甲基氨基酸丙基(甲基)丙烯酰胺、聚(甲基)丙烯腈以及上述聚合物的共聚物等。此外,更优选为亲水性高分子为这些的交联体。
在本发明的一实施方式的吸湿材料中,所述亲水性高分子也可为海藻酸、透明质酸、壳聚糖、纤维素衍生物、聚(甲基)丙烯酸、聚乙二醇及选自由这些共聚物所组成的群中的至少一种高分子或其交联体。根据该结构,能在不使用过冷却或大热量的情况下有效地吸湿。
当亲水性高分子为交联体时,作为该交联体,能列举例如,在交联剂的存在下使(甲基)丙烯酸、烯丙基胺、乙酸乙烯酯、(甲基)丙烯酰胺、N,N’-二甲基(甲基)丙烯酰胺、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸烷基酯、马来酸、乙烯基磺酸、乙烯基苯磺酸、丙烯酰胺烷基磺酸、二甲基氨基酸丙基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈等单体聚合而得到的高分子。
作为上述交联剂,只要适当地选择使用以往公知的交联剂即可,例如,能优选地使用乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、甲苯二异氰酸酯、二乙烯基苯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯等具有聚合性官能团的交联性单体;戊二醛;多元醇;多元胺;多元羧酸;钙离子、锌离子等金属离子等。这些交联剂可单独使用,此外也可将两种以上组合来使用。
((a):所述温度响应性高分子与亲水性高分子的混合物)
作为上述高分子凝胶,能使用所述温度响应性高分子与亲水性高分子的混合物。包含于所述高分子凝胶的所述温度响应性高分子与亲水性高分子的比率并无特别限定,以除了交联剂的重量之外的重量的比率,相对于上述温度响应性高分子,上述亲水性高分子更优选为包含5重量%以上,进一步优选为包含20重量%以上,此外,更优选为包含1000重量%以下,进一步优选为包含700重量%以下。
((b):所述温度响应性高分子与亲水性高分子的共聚物)作为上述高分子凝胶,能使用上述温度响应性高分子与亲水性高分子的共聚物。
包含于所述高分子凝胶的、对于总结构单元的、构成上述温度响应性高分子的结构单元与构成上述亲水性高分子的结构单元的比率并无特别限定,相对于构成上述温度响应性高分子的结构单元,构成上述亲水性高分子的结构单元更优选为包含30摩尔%以上,进一步优选为包含50摩尔%以上,此外,更优选为包含80摩尔%以下,进一步优选为包含70摩尔%以下。
((c):所述温度响应性高分子与亲水性高分子的互穿高分子网络结构体)
作为所述高分子凝胶,能使用上述的温度响应性高分子与亲水性高分子的互穿高分子网络结构体。在此,所谓互穿高分子网络结构,是指不同种类的高分子均为交联高分子,各自的高分子的交联网络在不以化学的方式结合而独立地存在的状态下相互缠结的结构。即,所谓上述互穿高分子网络结构体,是指上述温度响应性高分子与上述亲水性高分子均为交联高分子,上述亲水性高分子的交联网络与上述温度响应性高分子的交联网络在不以化学的方式结合而独立地存在的状态下相互缠结的结构体。通过使用上述互穿高分子网络结构体,相较于使用上述温度响应性高分子与上述亲水性高分子的混合物或共聚物的情况,与水的亲和性响应于温度刺激而更明确地发生可逆的改变。因此,通过施加温度刺激,能更有效地进行空气中的水分的吸湿与吸湿后的水分的放出,所以能特别优选地用于调湿机。
包含于上述高分子凝胶的、上述温度响应性高分子与所述亲水性高分子的比率并无特别限定,以除了交联剂的重量之外的重量的比率,对于上述温度响应性高分子,上述亲水性高分子更优选为包含5重量%以上,进一步优选为包含20重量%以上,此外,更优选为包含1000重量%以下,进一步优选为包含700重量%以下。
((d):上述温度响应性高分子与亲水性高分子的半互穿高分子网络结构体)
作为上述高分子凝胶,能使用上述温度响应性高分子与上述亲水性高分子的半互穿高分子网络结构体。在此,所谓半互穿高分子网络结构,是指不同种类的高分子中的一方为交联高分子,另一方为直链状高分子或非交联高分子,各自的高分子在不以化学的方式结合而独立地存在的状态下相互缠结的结构。即,所谓上述的温度响应性高分子与上述亲水性高分子的半互穿高分子网络结构体,是指上述温度响应性高分子及上述亲水性高分子中的任一方为交联高分子,另一方为非交联高分子,上述温度响应性高分子与亲水性高分子不以化学的方式结合而独立地存在的状态下相互缠结的结构体。通过使用上述半互穿高分子网络结构体,相较于使用上述温度响应性高分子与上述亲水性高分子的混合物或共聚物的情况,与水的亲和性响应于外部刺激而更明确地发生可逆的改变。因此,通过施加外部刺激,能更有效地进行空气中的水分的吸湿与吸湿后的水分的放出,所以能特别优选地用于调湿机。
包含于上述高分子凝胶的、上述温度响应性高分子与上述亲水性高分子的比率并无特别限定,以除了交联剂的重量之外的重量的比率,相对于上述温度响应性高分子,上述亲水性高分子更优选为包含5重量%以上,进一步优选为包含20重量%以上,此外,更优选为包含1000重量%以下,进一步优选为包含700重量%以下。
(III)吸湿材料关于本发明的一实施方式的吸湿材料,上述热传导性填料相对于上述吸湿材料的含量优选为0.1重量%~30重量%,更优选为0.5重量%~30重量%,进一步优选为5重量%~25重量%,最优选为5重量%~20重量%。如果上述热传导性填料相对于上述吸湿材料的含量为1重量%以上,则在包含温度响应性高分子的吸湿材料中,能有效地传热。因此,有效地发生响应于温度刺激的与水的亲和性的改变。因此,能实现如下的优异的吸湿材料:其能将吸湿后的水保持液体的状态而放出。此外,如果上述热传导性填料相对于上述吸湿材料的含量为20重量%以下,则即使添加上述热传导性填料也能保持吸湿性,因此为优选。
此外,关于本发明的一实施方式的吸湿材料,包含于上述吸湿材料的上述热传导性填料相对于上述高分子凝胶的干燥重量的比率优选为0.1重量%~30重量%,更优选为0.5重量%~30重量%,进一步优选为5重量%~25重量%,最优选为5重量%~20重量%。如果上述热传导性填料相对于上述高分子凝胶的干燥重量的比率为5重量%以上,则热传导性会变高,所以能提高吸湿后的水分的放水性,因此为优选。如果上述热传导性填料的比率为25重量%以下,则能保持吸湿性,因此为优选。
关于本发明的一实施方式的吸湿材料,优选为上述热传导性填料的取向为与接受来自热源的热的上述吸湿材料的面垂直的方向。具体而言,优选为上述热传导性填料的取向为图1中箭头所示的方向。上述吸湿材料可直接接触热源,也可不直接接于热源。作为使上述热传导性填料沿图1中箭头所示的方向取向的方法,并无特别限定,不论什么样的方法都可以。例如,能通过施加磁场或电场来使上述热传导性填料取向。根据该结构,能有效地放出包含于吸湿材料的水分。优选为上述热传导性填料均匀地分散于上述高分子凝胶。根据该结构,能在上述吸湿材料不会局部地变成高温的情况下,均匀地热传导,从而有效地放水。
作为向上述高分子凝胶添加上述热传导性填料的方法,只要能使上述热传导性填料均匀且稳定地分散即可,并无特别限定。具体而言,例如,可为如下的方法:将上述热传导性填料混合于溶液中,所述溶液包含构成温度响应性高分子的单体、构成亲水性高分子的单体、亲水性高分子及/或温度响应性高分子,之后制造上述高分子凝胶。此外,也可为如下的方法:对上述热传导性填料进行表面处理,之后将经表面处理的上述热传导性填料混合于溶液中,所述溶液包含构成温度响应性高分子的单体、构成亲水性高分子的单体、亲水性高分子、及/或温度响应性高分子。
本发明的一实施方式的吸湿材料的形状并无特别限定,可为板状、片状、膜状,也可为粒子状。粒子状的吸湿材料的形状也无特别限定,可为例如大致球状、板状等形状。此外,本发明的吸湿材料的大小也无特别限定,当用于调湿机时,只要根据调湿机的结构来适当地选择即可。
优选为上述高分子凝胶为干燥体。上述吸湿材料在上述高分子凝胶为干燥体的情况下,能吸收空气中的水分。优选为上述高分子凝胶为通过例如减压(真空)干燥、热干燥、自然干燥以及这些的组合等干燥而成的干燥体,更优选为通过减压干燥或热干燥干燥而成的干燥体。通过减压干燥或热干燥,高分子凝胶在用于聚合的溶剂升华而露于外部时会产生细微的孔,从而能形成具有密的网络结构的高分子凝胶的干燥体。具有密的网络结构的高分子凝胶与空气接触的面积大,因此吸收空气中的水分的量变多。
通过上述减压干燥来进行干燥时的减压度优选为10Pa~100Pa,更优选为20Pa~50Pa。
进一步优选为上述减压干燥在使高分子凝胶冷冻后进行的冷冻干燥。通过在冷冻上述高分子凝胶后进行减压干燥,高分子凝胶在用于聚合的溶剂升华而露于外部时会产生细微的孔,从而能形成具有更密的网络结构的高分子凝胶的干燥体。冷冻温度优选为-20℃~-60℃,更优选为-30℃~-60℃。此外,干燥时间优选为20小时以上,更优选为30小时以上。干燥时间的上限优选为50小时左右。
另外,在本发明的一实施方式中,高分子凝胶的干燥体无需从高分子凝胶中完全地去除水分,只要能吸收空气中的水分,也可含有水分。因此,只要该干燥体能吸收空气中的水分,上述高分子凝胶的干燥体的含水率并无特别限定,例如,优选为20重量%~30重量%,更优选为10重量%~25重量%。另外,在此所谓含水率,是指水分相对于高分子凝胶的干燥重量的比率。
上述有关干燥体的说明是关于高分子凝胶的,但对吸湿材料也一样。
(实施方式2:吸湿材料的制造方法)
本发明的一实施方式的吸湿材料的制造方法为制造如下的吸湿材料的方法:该吸湿材料包含:高分子凝胶,其含有与水的亲和性响应于温度刺激而可逆地改变的温度响应性高分子;以及热传导性填料。
本发明的一实施方式中的吸湿材料的制造方法只要至少包括如下的工序即可:含有热传导性填料的凝胶的制造工序,其制造含有热传导性填料的凝胶,所述凝胶包含高分子凝胶以及热传导性填料,所述高分子凝胶包含上述温度响应性高分子;干燥工序,其对上述含有热传导性填料的凝胶的制造工序所得到的上述含有热传导性填料的凝胶进行干燥。也可进一步包括粉碎工序,其对在上述干燥工序中干燥过的上述含有热传导性填料的凝胶的干燥体进行粉碎。
以下,就构成本发明的一实施方式的吸湿材料的制造方法的各工序进行说明。但就与上述的吸湿材料中说明过的内容重复的内容,则省略其说明。
(含有热传导性填料的凝胶的制造工序)
含有热传导性填料的凝胶的制造工序只要为能制造含有热传导性填料的凝胶的工序,则并无特别限定,所述凝胶包含高分子凝胶及热传导性填料,所述高分子凝胶包含上述温度响应性高分子。以下,以上述高分子凝胶为上述温度响应性高分子与亲水性高分子的互穿高分子网络结构体的情况以及为上述温度响应性高分子与亲水性高分子的半互穿高分子网络结构体的情况为例,对本工序进行说明。上述含有热传导性填料的凝胶能通过例如以下的方法来制造。
(1)该方法包括:工序(i),其对构成上述温度响应性高分子的单体与上述热传导性填料进行混合;工序(ii),其通过对上述工序(i)所得到的包含上述热传导性填料的、构成上述温度响应性高分子的单体进行聚合及交联,来形成包含上述热传导性填料的上述温度响应性高分子的交联体的交联网络(a);工序(iii),其对构成上述亲水性高分子的单体与上述热传导性填料进行混合;以及工序(iv),其通过在交联网络(a)的存在下对上述工序(iii)所得到的包含上述热传导性填料的、构成上述亲水性高分子的单体进行聚合及交联,来形成由包含上述热传导性填料的交联网络(a)及包含上述热传导性填料的上述亲水性高分子的交联体的交联网络(b)所组成的互穿高分子网络结构。
(2)该方法包括:工序(i),其对构成上述温度响应性高分子的单体与上述热传导性填料进行混合;工序(ii),其对上述工序(i)所得到的包含上述热传导性填料的、构成上述温度响应性高分子的单体进行聚合及交联,来形成包含上述热传导性填料的上述温度响应性高分子的交联体的交联网络(a);工序(iii),其在交联网络(a)的存在下,对构成上述亲水性高分子的单体进行聚合;工序(iv),其对上述工序(iii)所得到的高分子与上述热传导性填料进行混合;以及工序(v),其通过对上述工序(iv)所得到的包含上述热传导性填料的高分子进行交联,来形成由交联网络(a)及包含上述热传导性填料的上述亲水性高分子的交联体的交联网络(b)所组成的互穿高分子网络结构。
(3)该方法包括:工序(i),其对构成上述温度响应性高分子的单体进行聚合;工序(ii),其对上述工序(i)所得到的上述温度响应性高分子与上述热传导性填料进行混合;工序(iii),其通过对工序(ii)所得到的包含上述热传导性填料的温度响应性高分子进行交联,来形成包含上述热传导性填料的上述温度响应性高分子的交联体的交联网络(a);工序(iv),其对构成上述亲水性高分子的单体与上述热传导性填料进行混合;以及工序(v),其通过在交联网络(a)的存在下对上述工序(iv)所得到的包含上述热传导性填料的、构成上述亲水性高分子的单体进行聚合及交联,来形成由交联网络(a)及包含上述热传导性填料的上述亲水性高分子的交联体的交联网络(b)所组成的互穿高分子网络结构。
(4)该方法包括:工序(i),其对构成上述温度响应性高分子的单体进行聚合;工序(ii),其对上述工序(i)所得到的上述温度响应性高分子与上述热传导性填料进行混合;工序(iii),其通过对工序(ii)所得到的包含上述热传导性填料的温度响应性高分子进行交联,来形成包含上述热传导性填料的上述温度响应性高分子的交联体的交联网络(a);工序(iv),其在交联网络(a)的存在下,对构成上述亲水性高分子的单体进行聚合;工序(v),其对上述工序(iv)所得到的高分子与上述热传导性填料进行混合;以及工序(vi),其通过对上述工序(v)所得到的包含上述热传导性填料的亲水性高分子进行交联,来形成由交联网络(a)及包含上述热传导性填料的上述亲水性高分子的交联体的交联网络(b)所组成的互穿高分子网络结构。
(5)该方法包括:工序(i),其对构成上述温度响应性高分子的单体与上述热传导性填料进行混合;工序(ii),其通过对上述工序(i)所得到的包含上述热传导性填料的、构成上述温度响应性高分子的单体进行聚合及交联,来形成包含上述热传导性填料的上述温度响应性高分子的交联体的交联网络(a);工序(iii),其对构成亲水性高分子的单体与上述热传导性填料进行混合;以及工序(iv),其通过在交联网络(a)的存在下对上述工序(iii)所得到的包含上述热传导性填料的、构成上述亲水性高分子的单体进行聚合,来形成由包含上述热传导性填料的交联网络(a)及非交联的包含上述热传导性填料的上述亲水性高分子所组成的半互穿高分子网络结构。
(6)该方法包括:工序(i),其对构成上述温度响应性高分子的单体进行聚合;工序(ii),其对上述工序(i)所得到的上述温度响应性高分子与上述热传导性填料进行混合;工序(iii),其通过对上述工序(ii)所得到的包含上述热传导性填料的上述温度响应性高分子进行交联,来形成包含上述热传导性填料的上述温度响应性高分子的交联体的交联网络(a);工序(iv),其对构成上述亲水性高分子的单体与上述热传导性填料进行混合;以及工序(v),其通过在交联网络(a)的存在下对上述工序(iv)所得到的包含上述热传导性填料的、构成上述亲水性高分子的单体进行聚合,来形成由包含上述热传导性填料的交联网络(a)及非交联的包含上述热传导性填料的上述亲水性高分子所组成的半互穿高分子网络结构。
(7)该方法包括:工序(i),其对构成上述温度响应性高分子的单体与上述热传导性填料进行混合;工序(ii),其通过对上述工序(i)所得到的包含上述热传导性填料的、构成上述温度响应性高分子的单体进行聚合,来制造包含上述热传导性填料的非交联的上述温度响应性高分子;工序(iii),其对构成上述亲水性高分子的单体与上述热传导性填料进行混合;以及工序(iv),其通过在包含上述热传导性填料的非交联的上述温度响应性高分子的存在下,对上述工序(iii)所得到的包含上述热传导性填料的、构成上述亲水性高分子的单体进行聚合及交联,来形成由包含上述热传导性填料的非交联的上述温度响应性高分子及包含上述热传导性填料的上述亲水性高分子的交联体的交联网络(b)所组成的半互穿高分子网络结构。
(8)该方法包括:工序(i),其对构成上述温度响应性高分子的单体与上述热传导性填料进行混合;工序(ii),其通过对上述工序(i)所得到的包含上述热传导性填料的、构成上述温度响应性高分子的单体进行聚合,来制造包含上述热传导性填料的非交联的上述温度响应性高分子;工序(iii),其通过在包含上述热传导性填料的非交联的上述温度响应性高分子的存在下,对构成上述亲水性高分子的单体进行聚合;工序(iv),其对上述工序(iii)所得到的上述亲水性高分子与上述热传导性填料进行混合;以及工序(v),其通过对上述工序(iv)所得到的包含上述热传导性填料的上述亲水性高分子进行交联,来形成由包含上述热传导性填料的非交联的上述温度响应性高分子及包含上述热传导性填料的上述亲水性高分子的交联体的交联网络(b)所组成的半互穿高分子网络结构。
另外,在上述(1)~(8)的方法中,形成有包含上述热传导性填料的亲水性高分子与包含上述热传导性填料的温度响应性高分子的互穿高分子网络结构或半互穿高分子网络结构,但作为亲水性高分子与温度响应性高分子中的任一方,也可使用不包含上述热传导性填料的。
上述温度响应性高分子与亲水性高分子的混合物以及上述温度响应性高分子与亲水性高分子的共聚物也一样,只要将上述热传导性填料混合于单体或交联前的高分子溶液即可。
在上述方法中,作为用于聚合单体的聚合方法,并无特别限定,能优选地使用自由基聚合、离子聚合、缩聚、开环聚合等。此外,作为用于聚合的溶剂也只要根据单体来适当地选择即可,例如,能优选地使用水、磷酸缓冲液、Tris缓冲液、乙酸缓冲液、甲醇、乙醇等。
作为聚合起始剂也无特别限定,例如,能优选地使用过硫酸铵、过硫酸钠等过硫酸盐;过氧化氢;叔丁基过氧化氢、过氧化氢异丙苯等过氧化物类、偶氮双异丁腈、过氧化苯甲酰等。在这些聚合起始剂中,特别是诸如过硫酸盐或过氧化物类等之类的显示氧化性的起始剂也能作为与例如亚硫酸氢钠、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺等的氧化还原起始剂使用。或者,也可将光、放射线等作为起始剂使用。
此外,聚合温度并无特别限定,但通常为5℃~80℃。此外,聚合时间也无特别限定,通常为4小时~48小时。
关于聚合时的单体、交联剂等的浓度,只要为能得到上述温度响应性高分子、上述亲水性高分子或这些的交联体的浓度,则并无特别限定。此外,上述聚合起始剂的浓度也无特别限定,只要适当地选择即可。
在上述(1)~(3)、(5)及(7)的方法中,所谓通过对单体进行聚合及交联来形成包含上述热传导性填料的上述温度响应性高分子或包含上述热传导性填料的上述亲水性高分子的交联体的交联网络的方法,可为在交联剂的存在下使单体聚合的方法,也可为使单体聚合而成为高分子后通过交联剂进行交联的方法。
关于上述(1)(5)及(7)的工序(iv),只要适当地选择在与工序(ii)所形成的高分子或其交联体之间不会形成交联的聚合条件或交联条件即可。此外,关于上述(2)的工序(v),只要适当地选择在与工序(ii)所形成的高分子或其交联体之间不会形成交联的聚合条件或交联条件即可。此外,关于上述(3)及(6)的工序(v),只要适当地选择在与工序(iii)所形成的高分子或其交联体之间不会形成交联的聚合条件或交联条件即可。此外,关于(4)的工序(vi),只要适当地选择在与工序(iii)所形成的高分子或其交联体之间不会形成交联的聚合条件或交联条件即可。此外,关于(8)的工序(v),只要适当地选择在与工序(ii)所形成的高分子或其交联体之间不会形成交联的聚合条件或交联条件即可。
在上述(1)~(8)的方法中,关于构成上述温度响应性高分子的单体、构成上述亲水性高分子的单体及交联剂,如上述(I)所述。
此外,在上述(1)~(8)的方法中,当上述温度响应性高分子或上述亲水性高分子起初为例如纤维素衍生物、多糖类等高分子时,“对构成上述温度响应性高分子的单体进行聚合及交联”也称为“对上述温度响应性高分子进行交联”,“对构成上述亲水性高分子的单体进行聚合及交联”也称为“对上述亲水性高分子进行交联”。
此外,在上述(1)~(8)的方法中,在制造上述温度响应性高分子或其交联体后,在所得到的上述温度响应性高分子或其交联体的存在下,虽然制造上述亲水性高分子或其交联体,但也可在制造上述亲水性高分子或其交联体后,在所得到的上述亲水性高分子或其交联体的存在下,制造上述温度响应性高分子或其交联体。
此外,在上述(1)~(8)的方法中,互穿高分子网络结构或半互穿高分子网络结构是用如下的两个阶段的工序制造而成:在制造上述温度响应性高分子或其交联体之后,在所得到的上述温度响应性高分子或其交联体的存在下制造上述亲水性高分子或其交联体,但如果选择在上述温度响应性高分子或其交联体与上述亲水性高分子或其交联体之间不形成交联的聚合条件或交联条件,则也能以一个阶段同时制造上述温度响应性高分子或其交联体与上述亲水性高分子或其交联体。例如,如果使用如下的组合则能通过一个阶段的工序来制造上述高分子凝胶:用于上述亲水性高分子或其交联体的制造的聚合方法和交联剂与用于上述亲水性高分子或其交联体的制造的聚合方法和交联剂有所不同。
(干燥工序)
在干燥工序中,对上述含有热传导性填料的凝胶的制造工序所得到的含有热传导性填料的凝胶进行干燥,以得到含有热传导性填料的凝胶的干燥体。
对含有热传导性填料的凝胶进行干燥的方法并无特别限定,能适当地使用以往公知的方法。作为对含有热传导性填料的凝胶进行干燥的方法,能列举例如,利用加热的干燥、减压下的干燥、冷冻干燥、溶剂置换法等。
(粉碎工序)
通过干燥工序得到的所述含有热传导性填料的凝胶的干燥体根据需要,在粉碎工序中进行粉碎。
作为粉碎的方法也无特别限定,例如,能使用转子等机械式粉碎机、球磨机、气流式粉碎机等来粉碎上述含有热传导性填料的凝胶的干燥体,并根据需要进而进行分选以制成粒子状的吸湿材料。
此外,粒子状的吸湿材料也能利用如下的方法来制造:在含有热传导性填料的凝胶的制造工序中,通过使用乳化聚合来合成含有热传导性填料的凝胶微粒子。
(实施方式3:调湿机)
本发明的一实施方式的吸湿材料能可逆地进行空气中的水分的吸湿和吸湿后的水分的放出,因此能特别优选地用于调湿机,通过使用该吸湿材料的调湿机,能在不使用过冷却或大热量的情况下有效地进行调湿。因此,利用本发明的一实施方式的吸湿材料的调湿机也包含在本发明中。以下,对本发明的一实施方式的调湿机进行说明。本发明的一实施方式的调湿机具备吸湿材料以及刺激赋予部,所述吸湿材料包含高分子凝胶以及热传导性填料,所述高分子凝胶含有与水的亲和性响应于上述温度刺激而可逆地改变的温度响应性高分子,所述刺激赋予部赋予用于使所述温度响应性高分子与水的亲和性降低的温度刺激。关于上述吸湿材料,与(实施方式1)中说明的内容重复的内容,其说明将省略。
本发明的一实施方式的调湿机备有调湿机本体,其具有吸气口和排气口。在调湿机本体的内部备有:承载本发明的吸湿材料的多个调湿单元、作为调湿单元吸收空气中的水分的区域的调湿区、作为吸收空气中的水分的调湿单元将吸湿后的水分以水的形式放出的区域的脱水区、贮存被放出的水的排水容器、以及用于从吸气口吸入要进行吸湿的空气,并从排气口排出经吸湿的空气的送风扇。另外,在本实施方式中,作为吸湿材料,使用如下的吸湿材料:其包含高分子凝胶以及热传导性填料,所述高分子凝胶含有与水的亲和性响应于温度刺激而可逆地改变的温度响应性高分子。
多个调湿单元能在调湿区与脱水区之间移动。在上述脱水区备有刺激赋予部,其赋予用于使上述温度响应性高分子与水的亲和性降低的温度刺激。上述刺激赋予部为例如加热器。
被调湿机吸入的空气(潮湿空气)在通过调湿区时会与调湿单元的吸湿材料接触。室温下为亲水性的吸湿材料吸收空气(潮湿空气)中的水分,这样在通过调湿区时潮湿空气被吸湿,经吸湿的空气(干燥空气)从排气口被排出。
吸收空气(潮湿空气)中的水分的调湿单元从调湿区向脱水区内移动。在脱水区内,移向脱水区的调湿单元通过刺激赋予部向吸湿材料赋予温度刺激,这样吸湿材料成为疏水性。其结果为,吸湿材料进行吸湿后的水分以水的形式从吸湿材料放出。然后,所放出的水被排出至排水容器。
此时,在本发明的一实施方式的调湿机中,上述高分子吸湿材料中含有填料,这样热传导性高,放水性更优异。
本发明不限于上述的各实施方式,可在权利要求所示的范围内进行各种改变,将分别公开于不同实施方式的技术方案适当地组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。而且,通过组合分别公开于各实施方式的技术方案,能形成新的技术特征。
(总结)
本发明的实施方式1的吸湿材料具备如下的结构:包含:高分子凝胶,其包含与水的亲和性会响应于温度刺激而可逆地改变的温度响应性高分子;以及热传导性填料。
通过上述的结构,将取得如下的效果:能实现热传导性高且具备放水性的优异的吸湿材料。
本发明的实施方式2的吸湿材料是根据上述实施方式1,其中上述热传导性填料相对于上述吸湿材料的含量也可为0.1重量%~30重量%。
通过上述的结构,将取得如下的效果:能实现在保持吸湿性的同时控制热传导性、且具备放水性的优异的吸湿材料。
本发明的实施方式3的吸湿材料是根据上述实施方式1或2,其中上述热传导性填料也可在与接受来自热源的热的上述吸湿材料的面垂直的方向取向。
通过上述的结构,将取得如下的效果:能有效地放出吸湿材料所含的水分。
本发明的实施方式4的吸湿材料是根据上述实施方式1至3中的任一个,其中上述热传导性填料可为选自由碳质材料、金属粒子、金属氧化物、金属氢氧化物、氮化合物、碳化合物、陶瓷类以及纤维素所组成的群中的至少1种热传导性填料。
通过上述的结构,将取得如下的效果:能有效地放出吸湿材料所含的水分。
本发明的实施方式5的吸湿材料是根据上述实施方式1至4中的任一个,其中上述高分子凝胶也可为下述(a)~(d)中的任一个。
(a)上述温度响应性高分子与亲水性高分子的混合物
(b)上述温度响应性高分子与亲水性高分子的共聚物
(c)上述温度响应性高分子与亲水性高分子的互穿高分子网络结构体
(d)上述温度响应性高分子与亲水性高分子的半互穿高分子网络结构体
通过上述的结构,将取得如下的效果:仅对吸收空气中的水分的吸湿材料进行加热,就能在液体状态下直接取出吸湿后的水分。
(实施例1~3、比较例1)
<实施例1:包含Alg/HPC半互穿高分子网络结构体和Single wall CNT的吸湿材料的制造>
使100mg海藻酸(Alg)钠和100mg羟丙基纤维素(HPC)(和光纯药工业股份有限公司,羟丙基纤维素150~400cP)溶解于400ml超纯水中,以得到Alg/HPC溶液。向所得到的Alg/HPC溶液以如下方式添加单壁碳纳米管(名城纳米碳(Meijo Nano Carbon Co.,Ltd)制造,eDIPS-INK)并混合:对于Alg与HPC的合计重量,作为单壁碳纳米管(Single wall CNT)为0.5重量%。通过向所得到的混合液添加300mL 1M的氯化钙水溶液并静置24小时,来得到Alg/HPC半互穿高分子网络结构体与Single wall CNT的混合物。在-30℃下冷冻所得到的混合物,并在20Pa的减压条件下干燥30小时,从而得到Alg/HPC半互穿高分子网络结构体与Single wall CNT的混合物的干燥体(吸湿材料1)。
<实施例2>
使向Alg/HPC溶液添加的Single wall CNT的量相对于Alg与HPC的合计重量为1重量%,除此以外与实施例1一样,从而得到Alg/HPC半互穿高分子网络结构体与Single wallCNT的混合物的干燥体(吸湿材料2)。
<实施例3>
使向Alg/HPC溶液添加的Single wall CNT的量相对于Alg与HPC的合计重量为5重量%,除此以外与实施例1一样,从而得到Alg/HPC半互穿高分子网络结构体与Single wallCNT的混合物的干燥体(吸湿材料3)。
<比较例1:Alg/HPC半互穿高分子网络结构体的合成>未向Alg/HPC溶液添加Single wall CNT,除此以外与实施例1一样,从而得到Alg/HPC半互穿高分子网络结构体的干燥体(比较吸湿材料1)。
<吸湿材料的热传导性评价>
通过在30℃环境下,以加热器的温度设为50℃的一定温度的方式加热吸湿材料1~3及比较吸湿材料1,并随着时间的过去而测量吸湿材料的温度变化,来评价这些吸湿材料的热传导。另外,作为用于评价的吸湿材料1~3及比较吸湿材料1,使用了未吸湿的。
图2示出用于吸湿材料的热传导性评价的装置。在加热器上直接载置吸湿材料,并在吸湿材料上载置玻璃板作为固定板。与接触加热器的吸湿材料的面相反的吸湿材料的面,即,接触玻璃板的吸湿材料的面的多个部位的温度利用热电偶测量,并将在这些部位的温度的平均值作为该时点的温度。
图3示出时间-温度。图1中,纵轴表示温度(单位:℃),横轴表示时间(单位:分)。如图3所示,包含于吸湿材料1~3及比较吸湿材料1的Single wall CNT相对于吸湿材料所含的Alg与HPC的合计重量的比率越高,温度上升就越快,达到的温度也越高,从而热传导性提高。
(实施例4~6、比较例2)
<实施例4>
与实施例1同样地得到Alg/HPC半互穿高分子网络结构体与Single wall CNT的混合物的干燥体(吸湿材料1)。
<实施例5>
与实施例2同样地得到Alg/HPC半互穿高分子网络结构体与Single wall CNT的混合物的干燥体(吸湿材料2)。
<实施例6>
与实施例3同样地得到Alg/HPC半互穿高分子网络结构体与Single wall CNT的混合物的干燥体(吸湿材料3)。
<比较例2>
与比较例1同样地得到Alg/HPC半互穿高分子网络结构体的干燥体(比较吸湿材料1)。
<吸湿材料的吸湿变化的评价>
通过在温度25℃、湿度80%RH的恒温恒湿条件下静置吸湿材料1~3及比较吸湿材料1,并随着时间的过去而测量重量变化,来检讨这些吸湿材的吸湿变化。
图4示出时间-吸湿率。图4中,纵轴表示含水率(图4中,记载为“Amount ofmoisture absorption”。含水率换言之为在空气中吸收的水分的量。单位:g/g-干燥体(图4中,记载为“g/g-dried gel”。)),横轴表示时间(单位:小时)。如图4所示,吸湿材料所含的Single wall CNT相对于吸湿材料所含的Alg与HPC的合计重量的比率越高,吸湿速度就越快。此外,吸湿材料1~3即使包含Single wall CNT也为0.9g/g干燥体以上的吸湿量。
产业上的可利用性
本发明的吸湿材料作为吸湿材料非常有用,能优选地用于调湿机。
Claims (5)
1.一种吸湿材料,其特征在于,所述吸湿材料包含:
高分子凝胶,其含有与水的亲和性响应于温度刺激而可逆地改变的温度响应性高分子;以及
热传导性填料。
2.根据权利要求1所述的吸湿材料,其中所述热传导性填料相对于所述吸湿材料的含量为0.1重量%~30重量%。
3.根据权利要求1或2所述的吸湿材料,其中所述热传导性填料在与接受来自热源的热的所述吸湿材料的面垂直的方向取向。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的吸湿材料,其中所述热传导性填料为选自由碳质材料、金属粒子、金属氧化物、金属氢氧化物、氮化合物、碳化合物、陶瓷类以及纤维素所组成的群中的至少1种热传导性填料。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的吸湿材料,其中所述高分子凝胶为下述(a)~(d)中的任一个:
(a)所述温度响应性高分子与亲水性高分子的混合物、
(b)所述温度响应性高分子与亲水性高分子的共聚物、
(c)所述温度响应性高分子与亲水性高分子的互穿高分子网络结构体、
(d)所述温度响应性高分子与亲水性高分子的半互穿高分子网络结构体。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112449529A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-03-05 | 广东求精电气有限公司 | 一种电器用的盒体 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108048045B (zh) * | 2017-11-28 | 2021-02-26 | 大连理工大学 | 一种导热增强有机复合定形相变材料及其制备方法 |
WO2021199668A1 (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | シャープ株式会社 | 調湿材、調湿装置及び調湿材の製造方法 |
US20230257463A1 (en) * | 2020-07-13 | 2023-08-17 | Georgia Tech Research Corporation | In situ thiol-maleimide crosslinked hydrogel for immune checkpoint blockade delivery |
CN114752170B (zh) * | 2022-05-12 | 2024-04-30 | 惠州力王佐信科技有限公司 | 一种导热水凝胶及其制备方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0655070A (ja) * | 1992-03-31 | 1994-03-01 | Nippon Zeon Co Ltd | 吸水剤、吸水剤の製造方法および吸水剤を用いた水分を含有する粉粒体の水分低減方法 |
JP2000142816A (ja) * | 1998-09-03 | 2000-05-23 | Tokushu Paper Mfg Co Ltd | 吸脱湿能に優れた物品保存用シ―ト |
CN102165268A (zh) * | 2008-01-25 | 2011-08-24 | 可持续能源联盟有限责任公司 | 用膜包夹的液体干燥剂进行除湿的间接蒸发冷却器 |
CN105622976A (zh) * | 2014-11-21 | 2016-06-01 | 丰田自动车株式会社 | 温度响应性吸湿材料及其制造方法 |
CN106061582A (zh) * | 2014-09-03 | 2016-10-26 | 夏普株式会社 | 调湿装置 |
CN106659968A (zh) * | 2014-10-06 | 2017-05-10 | 夏普株式会社 | 除湿装置 |
CN106687199A (zh) * | 2014-10-16 | 2017-05-17 | 夏普株式会社 | 吸湿材料、除湿装置和除湿方法 |
CN106687198A (zh) * | 2014-10-29 | 2017-05-17 | 夏普株式会社 | 吸湿材料及使用该吸湿材料的除湿机 |
JP2017113667A (ja) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | トヨタ自動車株式会社 | 温度応答性吸湿材料の製造方法 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4594860A (en) | 1984-09-24 | 1986-06-17 | American Solar King Corporation | Open cycle desiccant air-conditioning system and components thereof |
SE462583B (sv) | 1988-11-25 | 1990-07-23 | Corroventa Ab | Saett och anordning foer avfuktning av luft |
US5534186A (en) | 1993-12-15 | 1996-07-09 | Gel Sciences, Inc. | Gel-based vapor extractor and methods |
JP2000126540A (ja) | 1998-10-22 | 2000-05-09 | Sharp Corp | 除湿機 |
JP2002531257A (ja) | 1998-12-09 | 2002-09-24 | ドムニック・ハンター・リミテッド | ガス乾燥機 |
FR2880353B1 (fr) | 2005-01-05 | 2008-05-23 | Arkema Sa | Utilisation de nanotubes de carbone pour la fabrication d'une composition organique conductrice et applications d'une telle composition |
JP4975970B2 (ja) | 2005-01-21 | 2012-07-11 | 日本エクスラン工業株式会社 | 収着式熱交換モジュールおよびその製法 |
JP2009189900A (ja) | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Japan Exlan Co Ltd | 抗菌、防黴性に優れた全熱交換素子 |
JP2010069428A (ja) | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Panasonic Corp | 除湿装置 |
US8299159B2 (en) | 2009-08-17 | 2012-10-30 | Laird Technologies, Inc. | Highly thermally-conductive moldable thermoplastic composites and compositions |
US9211499B2 (en) | 2012-05-18 | 2015-12-15 | World Environmental Solutions | Composite porous dehumidifying material for an HVAC |
WO2015083732A1 (ja) | 2013-12-06 | 2015-06-11 | シャープ株式会社 | 除湿機 |
MY173576A (en) | 2013-12-06 | 2020-02-04 | Sharp Kk | Dehumidifier |
JP6070525B2 (ja) | 2013-12-06 | 2017-02-01 | 株式会社デンソー | 熱輸送装置 |
JP6432937B2 (ja) | 2014-12-12 | 2018-12-05 | 住友精密工業株式会社 | 高熱伝導性複合材料 |
-
2018
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0655070A (ja) * | 1992-03-31 | 1994-03-01 | Nippon Zeon Co Ltd | 吸水剤、吸水剤の製造方法および吸水剤を用いた水分を含有する粉粒体の水分低減方法 |
JP2000142816A (ja) * | 1998-09-03 | 2000-05-23 | Tokushu Paper Mfg Co Ltd | 吸脱湿能に優れた物品保存用シ―ト |
CN102165268A (zh) * | 2008-01-25 | 2011-08-24 | 可持续能源联盟有限责任公司 | 用膜包夹的液体干燥剂进行除湿的间接蒸发冷却器 |
CN106061582A (zh) * | 2014-09-03 | 2016-10-26 | 夏普株式会社 | 调湿装置 |
US20170065930A1 (en) * | 2014-09-03 | 2017-03-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Humidity controlling apparatus |
CN106659968A (zh) * | 2014-10-06 | 2017-05-10 | 夏普株式会社 | 除湿装置 |
CN106687199A (zh) * | 2014-10-16 | 2017-05-17 | 夏普株式会社 | 吸湿材料、除湿装置和除湿方法 |
CN106687198A (zh) * | 2014-10-29 | 2017-05-17 | 夏普株式会社 | 吸湿材料及使用该吸湿材料的除湿机 |
CN105622976A (zh) * | 2014-11-21 | 2016-06-01 | 丰田自动车株式会社 | 温度响应性吸湿材料及其制造方法 |
JP2017113667A (ja) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | トヨタ自動車株式会社 | 温度応答性吸湿材料の製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112449529A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-03-05 | 广东求精电气有限公司 | 一种电器用的盒体 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2019043979A1 (ja) | 2020-08-13 |
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US20200171461A1 (en) | 2020-06-04 |
WO2019043979A1 (ja) | 2019-03-07 |
US11618005B2 (en) | 2023-04-04 |
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