CN114130165B - 一种可循环利用的离子凝胶除湿袋 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可循环利用的离子凝胶除湿袋，属于干燥除湿技术领域。本发明利用离子液体的强吸水性，将其通过毛细管力及表面吸附作用固定在多孔材料内部，并装在除湿袋中，可不断吸收空气中的水分并在表面富集成大量液体水，通过透水孔在重力作用下流入下部袋体，通过阀门可随时排出除湿袋中的水分。该离子凝胶除湿袋中的离子凝胶具有稳定性，不会溶解在水中，并且能够保持稳定的吸水性，可实现除湿袋的循环利用。

Description

一种可循环利用的离子凝胶除湿袋
技术领域
本发明涉及一种可循环利用的离子凝胶除湿袋，属于干燥除湿技术领域。
背景技术
水蒸气无处不在，当空气中的水蒸汽浓度高于一定值时，人们便会感觉到潮湿。在潮湿的环境中，洗过的衣服长时间晾不干，时间稍长还有异味，同时衣服的纤维等也会遭到破坏，严重影响衣服的使用寿命；人长期处在潮湿的环境中容易感冒，汗液难以排出体外，新陈代谢紊乱，生理机能就可能发生病变，如风湿、湿热、湿毒、腰腿疼痛等；潮湿对某些生产也会产生不良影响，影响产品的质量和寿命。因此，不难看出，潮湿的环境不仅对我们的生活造成影响，而且对人体健康也有很大的危害，严重影响到人们的日常生活，工业生产和人体健康。因此防潮除湿是不可忽视的。
除湿袋是一种被广泛应用于家庭干燥除湿的产品，其利用氯化钙等物质的吸湿性，吸附空气中的水蒸气，并通过溶解的方式将吸湿饱和的盐溶液收集在除湿袋底部。然而，目前市售除湿袋均为一次性产品，在除湿袋上方吸湿剂被完全溶解之后，则失去了吸湿能力，不可循环利用，造成了资源的极大浪费和环境污染。
发明内容
针对已有技术不足，本发明提供了一种可循环利用的离子凝胶除湿袋，其目的在于通过制备具有可循环利用的高吸湿性离子凝胶，实现离子凝胶持续吸湿并将水分收集在吸湿袋底部，降低房间内的湿度，营造适宜的人类居住湿度环境。
本发明的技术方案：
一种可循环利用的离子凝胶除湿袋，其所用除湿袋包括挂钩，凹凸咬合密封槽(也叫挤压式密封条，如京惠思创牌防水食品自封袋、妙馨思牌食品自封袋所用密封条)，袋体，下部袋体，上部袋体，离子凝胶，透水孔，阀门组成，挂钩位于袋体的最上端，为硬质塑料材质，凹凸咬合密封槽可多次按压密封，在打开后可装入离子凝胶，袋体由下部袋体和上部袋体组成，下部袋体为不透水软塑料材质，上部袋体一面为不透水软塑料材质，另一面为杜邦纸材质，仅允许水蒸气从空气进入除湿袋，阻止水分从除湿袋扩散至空气中，透水孔直径应小于离子凝胶大小，允许吸收的水分流入下部袋体，阀门安装在袋体最低端，在下部袋体收集满水后，可打开阀门排出水。
其中，挂钩(1)为硬质塑料材质，如酚醛塑料、聚氨酯塑料、环氧塑料、不饱和聚酯塑料、呋喃塑料、有机硅树脂、丙烯基树脂等中的一种；不透水软塑料为柔性的聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯中的一种。
一种可循环利用的离子凝胶除湿袋，其所用离子凝胶制作步骤如下：
(1)孔隙体积测定：利用X射线CT对多孔材料进行三维扫描，图像处理得到多孔材料的孔隙体积为V；
(2)离子液体浸渍：将离子液体、溶剂、非水溶性粘合剂混合，得到混合物A，其中离子液体的质量分数不低于50％，非水溶性粘合剂质量分数大于0.5％小于5％，在不断搅拌过程中向多孔材料中逐滴添加混合物A，使得所添加混合物A的体积大于多孔材料的孔隙体积V并且小于多孔材料孔隙体积V的二倍，将上述混合物置于真空环境中24小时以上保证混合物A充分填满多孔材料的孔隙体积；
(3)溶剂去除：将步骤(2)所得物质真空抽滤，将得到固体物质置于等于溶剂沸点的环境中，每小时称量一次该物质的质量，直至连续两次质量无变化，则溶剂完全去除；
(4)离子凝胶成型：将步骤(3)得到的物质置于规则模具中，制备成形状规则的离子凝胶。
其中，多孔材料可以为硅胶、分子筛、活性炭、金属有机框架、泡沫金属、气凝胶等具有高比表面积和大孔隙度的物质。
非水溶性粘合剂可以为硅酮胶和聚氨酯胶等不溶于水的粘合剂。
离子液体可以为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMIM BF4)、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMIM BF4)、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(EMIM TFSI)、1-己基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(HMIM TFSI)、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓乙酸盐(EMIM Ac)、氯化1-丁基-3-甲基咪唑(BMIM Cl)、溴化1-丁基-3-甲基咪唑(BMIM Br)、碘化1-丁基-3-甲基咪唑(BMIM I)、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐(BMIM Otf)、1-丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐(BMIM TFA)、1-丁基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐(BMIM TOS)、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐(MMIM DMP)、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIM PF6)、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(BMIM TFSI)、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐(EMIM DEP)等具有吸水性的离子液体。
溶剂可以为水、乙醇、二甲基甲酰胺等可以和所用离子液体相容的物质。
规则模具可以为片状，球状，正方体状、长方体状等规则形状中的一种或二种以上。
可循环除湿袋6上部袋体中所装离子凝胶体积不超过除湿袋4上部袋体容积的2/3。
本发明的有益效果是利用离子液体的强吸水性，将其通过毛细管力及表面吸附作用固定在多孔材料内部，并装在除湿袋中，可不断吸收空气中的水分并在表面富集成大量液体水，通过透水孔在重力作用下流入下部袋体，通过阀门可随时排出除湿袋中的水分。该离子凝胶除湿袋中的离子凝胶具有稳定性，不会溶解在水中，并且能够保持稳定的吸水性，可实现除湿袋的循环利用。
附图说明
图1为实施例中制备的干燥离子凝胶。
图2为在80％相对湿度环境中吸附饱和的离子凝胶。
图3实施例中离子凝胶的吸附脱附等温线。
图4为一种可循环利用的离子凝胶除湿袋。
图中，1、挂钩，2、凹凸咬合密封槽，3、袋体，4、下部袋体，5、水，6、上部袋体，7、离子凝胶，8、透水孔，9、阀门。
具体实施方式
以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施例。
一种可循环利用的离子凝胶除湿袋，其所用除湿袋包括1挂钩，2凹凸咬合密封槽，3袋体，4下部袋体，6上部袋体，7离子凝胶，8透水孔，9阀门组成，1挂钩位于3袋体的最上端，为硬质塑料材质，2凹凸咬合密封槽可多次按压密封，在打开后可装入离子凝胶，3袋体由4下部袋体和6上部袋体组成，4下部袋体为不透水软塑料材质，6上部袋体一面为不透水软塑料材质，另一面为杜邦纸材质，仅允许水蒸气从空气进入除湿袋，阻止水分从除湿袋扩散至空气中，8透水孔直径应小于7离子凝胶大小，允许吸收的水分流入4下部袋体，9阀门安装在3袋体最低端，在4下部袋体收集满5水后，可打开阀门排出5水。
实施例1：
以EMIM Ac为离子液体，以水为溶剂，以硅胶为多孔介质，以聚氨酯胶为粘合剂，进行说明。
(1)孔隙体积测定：称取10g硅胶，利用X射线CT对硅胶进行三维扫描，使用Image J软件对所得三维图像处理得到所用硅胶的孔隙体积为8.9mL；
(2)离子液体浸渍：将EMIM Ac、水、聚氨酯胶混合，得到混合物A，其中EMIM Ac的质量分数为60％，聚氨酯胶质量分数为3％，将在不断搅拌过程中向硅胶中逐滴添加混合物A，搅拌速率为300r/min，添加的混合物A的体积为15mL，将上述混合物置于真空环境中36小时，保证混合物A充分填满硅胶的孔隙体积；
(3)溶剂去除：将步骤(2)所得物质真空抽滤30min，将得到固体物质置于80℃的环境中，每小时称量一次该物质的质量，第四次和第五次两次质量相等，则水完全去除；
(4)离子凝胶成型：将步骤(3)得到的物质置于压片机中，制备成直径1cm，高度0.2cm的圆柱形离子凝胶。
(5)离子凝胶除湿袋制备：将离子凝胶装入可循环除湿袋6上部袋体中，所装离子凝胶体积为除湿袋4上部袋体容积的2/3。
(6)排水循环使用：将离子凝胶除湿袋悬挂于25℃和80％相对湿度的房间中，吸收空气中的水蒸气，在24小时后，除湿袋4下部袋体中收集的5水液面接近4下部袋体容积的2/3，打开9阀门，排出除湿袋中的5水，再次拧紧9阀门，继续吸收空气中的水。
由图1可以看出，制备的离子凝胶颜色为白色圆柱形；
由图2可以看出，离子凝胶在80％相对湿度下能够吸附大量的水蒸气并凝结在离子凝胶周围；
由图3可以看出，制备的离子凝胶的吸附等温线为Ⅲ型吸附等温线，当相对湿度小于50％时，吸附量随着相对湿度增大线性增大，当相对湿度大于50％时，吸附量随着相对湿度增大指数型增大，吸附解吸过程存在吸附回滞环。
实施例2：
以BMIM TFA为离子液体，以乙醇为溶剂，以分子筛为多孔介质，以硅酮胶为粘合剂，进行说明。
(1)孔隙体积测定：称取15g分子筛，利用X射线CT对硅胶进行三维扫描，使用ImageJ软件对所得三维图像处理得到所用分子筛的孔隙体积为21mL；
(2)离子液体浸渍：将BMIM TFA、乙醇、硅酮胶混合，得到混合物A，其中BMIM TFA的质量分数为70％，聚氨酯胶质量分数为2％，将在不断搅拌过程中向硅胶中逐滴添加混合物A，搅拌速率为500r/min，添加的混合物A的体积为25mL，将上述混合物置于真空环境中48小时，保证混合物A充分填满分子筛的孔隙体积；
(3)溶剂去除：将步骤(2)所得物质真空抽滤60min，将得到固体物质置于60℃的环境中，每小时称量一次该物质的质量，第六次和第七次两次质量相等，则乙醇完全去除；
(4)离子凝胶成型：将步骤(3)得到的物质置于长方体压片机中，制备成长2cm、宽1cm、高2cm的长方体离子凝胶。
(5)离子凝胶除湿袋制备：将离子凝胶装入可循环除湿袋6上部袋体中，所装离子凝胶体积为除湿袋4上部袋体容积的2/3。
(6)排水循环使用：将离子凝胶除湿袋悬挂于30℃和70％相对湿度的房间中，吸收空气中的水蒸气，在40小时后，除湿袋4下部袋体中收集的5水液面接近4下部袋体容积的2/3，打开9阀门，排出除湿袋中的5水，再次拧紧9阀门，继续吸收空气中的水。

Claims (9)

1.一种可循环利用的离子凝胶除湿袋，其特征在于，包括袋体（3），袋体（3）包括上部袋体（6）和位于上部袋体（6）下方的下部袋体（4），于袋体（3）内部的上部袋体（6）和下部袋体（4）之间设有透水孔（8），上部袋体（6）和下部袋体（4）通过透水孔（8）相连通；于上部袋体（6）内部装填有离子凝胶（7），离子凝胶（7）为离子凝胶颗粒；于下部袋体（4）底部设有带排水阀门（9）的排水口；下部袋体（4）由不透水软塑料材质构成，上部袋体（6）由不透水软塑料材质和杜邦纸材质拼接而成；
所用离子凝胶制作步骤如下：
（1）孔隙体积测定：利用X射线CT对多孔材料进行三维扫描，图像处理得到多孔材料的孔隙体积为V；
（2）离子液体浸渍：将离子液体、溶剂、非水溶性粘合剂混合，得到混合物A，其中离子液体的质量分数不低于50%，非水溶性粘合剂质量分数大于0.5%小于5%，其余为溶剂；在不断搅拌过程中向多孔材料中逐滴添加混合物A，使得所添加混合物A的体积大于多孔材料的孔隙体积V并且小于多孔材料孔隙体积V的二倍，将上述混合物置于真空环境中24小时以上保证混合物A充分填满多孔材料的孔隙体积；
（3）溶剂去除：将步骤（2）所得物质真空抽滤，将得到固体物质置于等于溶剂沸点的环境中，每小时称量一次该物质的质量，直至连续两次质量无变化，则溶剂完全去除；
（4）离子凝胶成型：将步骤（3）得到的物质置于模具中，制备成形状规则的离子凝胶颗粒。
2.根据权利要求1所述的离子凝胶除湿袋，其特征在于，上部袋体（6）上部设有可开启和密闭的袋口，用于装入离子凝胶；可循环除湿袋上部袋体（6）中所装离子凝胶体积不超过除湿袋上部袋体（6）容积的2/3；所述袋口处设有凹凸咬合密封槽，控制袋口的开启和密闭，凹凸咬合密封槽可多次按压密封，在打开后可装入离子凝胶。
3.根据权利要求1所述的离子凝胶除湿袋，其特征在于，于袋体（3）的顶端设有挂钩（1）；其为硬质塑料材质，如酚醛塑料、聚氨酯塑料、环氧塑料、不饱和聚酯塑料、呋喃塑料、有机硅树脂、丙烯基树脂中的一种。
4.根据权利要求1所述的离子凝胶除湿袋，其特征在于，不透水软塑料为柔性的聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯中的一种。
5.根据权利要求1所述的离子凝胶除湿袋，其特征在于，上部袋体（6）一侧表面为不透水软塑料材质，另一侧表面为杜邦纸材质，仅允许水蒸气从空气进入除湿袋，阻止水分从除湿袋扩散至空气中。
6.根据权利要求1所述的离子凝胶除湿袋，其特征在于，透水孔（8）直径小于离子凝胶（7）大小，允许吸收的水分流入下部袋体（4），阀门（9）安装在袋体（3）最低端，在下部袋体（4）收集满水（5）后，可打开阀门排出水（5）。
7.根据权利要求1 所述的离子凝胶除湿袋，其特征在于：多孔材料为硅胶、分子筛、活性炭、金属有机框架、泡沫金属、气凝胶具有高比表面积和大孔隙度的物质中的一种或二种以上；非水溶性粘合剂为硅酮胶和聚氨酯胶不溶于水的粘合剂中的一种或二种以上。
8.根据权利要求1所述的离子凝胶除湿袋，其特征在于，离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（BMIM BF4）、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（EMIM BF4）、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（EMIM TFSI）、1-己基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（HMIMTFSI）、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓乙酸盐（EMIM Ac）、氯化1-丁基-3-甲基咪唑（BMIM Cl）、溴化1-丁基-3-甲基咪唑（BMIM Br）、碘化1-丁基-3-甲基咪唑（BMIM I）、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐（BMIM Otf）、1-丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐（BMIM TFA）、1-丁基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐（BMIM TOS）、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐（MMIM DMP）、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（BMIM PF6）、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（BMIM TFSI）、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐（EMIM DEP）具有吸水性的离子液体中的一种或二种以上；溶剂为水、乙醇、二甲基甲酰胺可以和所用离子液体相容的物质中的一种或二种以上。
9.根据权利要求1所述的离子凝胶除湿袋，其特征在于，可循环除湿袋上部袋体（6）中所装离子凝胶体积不超过除湿袋上部袋体容积的2/3。
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