一种环境调湿功能材料及制备方法与流程

[0001]
本发明涉及一种功能材料及其制备方法，尤其涉及一种环境调湿功能材料及制备方法。


背景技术：

[0002]
随着互联网技术的快速发展，环境湿度对物联网终端的影响越发显著。当环境湿度高于80%时，设备会发生绝缘度下降、滋生霉菌、锈蚀金属等不良现象，从而影响设备寿命，增加维护成本；当环境湿度低于30%时，则会引起静电累积，而且会导致塑料等绝缘材料变形、龟裂，同样也会给设备的长期稳定运行带来危害。
[0003]
为了将环境湿度控制在40～55%之间，传统的调湿方式采用空调、除湿机等设备进行调节，但是长时间运行，除了会消耗大量的能源以外，设备本身的投入高，后期维护成本也不低。因此，为了达到节能环保的效果，开发一种可调节环境湿度的功能材料是急需解决的问题。


技术实现要素：

[0004]
发明目的：本发明提出一种环境调湿功能材料及制备方法，该环境调湿功能材料能够自动调节环境湿度，能够改善物联网终端湿度环境，使得后期维护更便捷。
[0005]
技术方案：本发明所采用的技术方案如下：一种环境调湿功能材料的制备方法，包括如下步骤：（1）将无机酸盐同去离子水混合，搅拌溶解得无机盐溶液；（2）在步骤（1）的无机盐溶液中加入羧甲基纤维素钠、丙烯酸、丙烯酰胺、过硫酸铵和n,n-亚甲基双丙烯酰胺，50～60℃下搅拌反应2～5h得合成产物；（3）将步骤（2）的合成产物烘干，制得环境调湿功能材料。
[0006]
进一步地，步骤（1）中，所述无机酸盐与去离子水的质量比为1：3～1：6。
[0007]
更进一步地，所述无机酸盐为氯化钠、氯化钙、氯化锂、硫酸钠、硝酸钾中的一种或者多种。
[0008]
进一步地，步骤（2）中，按质量份计，所述无机盐溶液为50～100份，所述羧甲基纤维素钠为3～5份，所述丙烯酸为5～8份，所述丙烯酰胺为8～10份，所述过硫酸铵为0.04～0.1份，所述n,n-亚甲基双丙烯酰胺为0.008～0.02份。
[0009]
更进一步地，所述无机盐溶液中先加羧甲基纤维素钠、丙烯酸、丙烯酰胺和过硫酸铵，50～60℃下搅拌反应1～3h，再加入n,n-亚甲基双丙烯酰胺，50～60℃下继续搅拌反应1～2h。
[0010]
进一步地，步骤（3）中，所述烘干的温度为105～120℃。
[0011]
本发明还提出一种环境调湿功能材料，采用上述制备方法制备而成。
[0012]
有机调湿材料的调湿机理为有机分子表面与水分子间范德华力的相互作用，如偶极-偶极作用、氢键作用等。因水分子为极性分子，若有机分子材料的极性大，则与水分子的
作用力就大，吸湿量也相应增大；反之，若有机分子材料为非极性分子，则吸湿量几乎为零。理论上讲，分子结构中含有羧基、胺基、羟基等亲水基团的有机高分子材料均可作为调湿剂，亲水基团越多，吸湿量就越大。
[0013]
纤维素类天然高分子材料具有很强的吸水性，一方面由于它是亲水性的多羟基化合物，另一方面因为它是纤维状的物质，其毛细管多而且表面积大，但是纤维素的吸水能力不强，为了提高其性能必须通过化学反应使它具有更强或者更多的亲水基团，但仍需保持纤维状态，以保持它表面积大和多毛细管性的特点。
[0014]
无机盐材料本身具有一定的湿度调节能力，其调湿作用由盐溶液所对应的饱和蒸汽压所决定。相同温度下，饱和盐溶液的蒸汽压越低，所控制的相对湿度也越小。选择适当的盐水饱和溶液可维持空间的湿度。但是大部分固体无机盐吸湿后容易潮解，常温下不稳定，容易发生盐析。
[0015]
本发明将纤维素类调湿材料与无机盐类调湿材料进行复合，使用亲水性单体丙烯酸和丙烯酰胺对羧甲基纤维素材料进行枝接改性，并在无机盐溶液中进行聚合，使得无机盐类调湿材料分散在改性纤维素调湿材料聚合物网络中，进而得到湿容量大、调湿反应快的复合调湿材料。
[0016]
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：该环境调湿功能材料的湿容量大、吸放湿性能良好、调湿反应快；该环境调湿功能材料使用安全，经济环保；其制备方法简单易于实现。
附图说明
[0017]
图1是本发明实施例1-3的环境调湿功能材料的吸湿率；图2是本发明实施例1的环境调湿功能材料的主动吸放湿效果曲线。
具体实施方式
[0018]
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
[0019]
实施例1（1）称取3质量份的氯化钙加入到15质量份的去离子水中，搅拌均匀得无机盐溶液备用；（2）分别称取5质量份的羧甲基纤维素钠，8质量份的丙烯酸，10质量份的丙烯酰胺，0.05质量份的过硫酸铵，分别加入到100质量份的无机盐溶液中，50℃搅拌反应2h，接着再加入0.008质量份的n,n-亚甲基双丙烯酰胺，升温至60℃继续搅拌反应1h，得合成产物；（3）将合成产物于105℃烘干4h，制得环境调湿功能材料。
[0020]
实施例2（1）称取3质量份的氯化钠加入到9质量份的去离子水中，搅拌均匀得无机盐溶液备用；（2）分别称取3质量份的羧甲基纤维素钠，5质量份的丙烯酸，8质量份的丙烯酰胺，0.04质量份的过硫酸铵，分别加入到50质量份的无机盐溶液中，50℃搅拌反应3h，接着再加入0.01质量份的n,n-亚甲基双丙烯酰胺，50℃继续搅拌反应2h，得合成产物；（3）将合成产物于120℃烘干2h，制得环境调湿功能材料。
[0021]
实施例3
（1）称取3质量份的氯化锂、硫酸钠和硝酸钾的混合物，将该混合物加入到18质量份的去离子水中，搅拌均匀得无机盐溶液备用，其中无机盐中氯化钙、硫酸钠和硝酸钾的比例不作限制；（2）分别称取4质量份的羧甲基纤维素钠，6质量份的丙烯酸，9质量份的丙烯酰胺，0.1质量份的过硫酸铵，分别加入到50质量份的无机盐溶液中，50℃搅拌反应2h，接着再加入0.02质量份的n,n-亚甲基双丙烯酰胺，升温至60℃继续搅拌反应1h，得合成产物；（3）将合成产物于110℃烘干3h，制得环境调湿功能材料。
[0022]
将实施例1-3制得的环境调湿功能材料分别进行吸湿极限测试，测试其吸湿率，如图1，测试条件及过程为：精确称取2g调湿材料置于恒温恒湿箱中，温度为25℃，湿度为90%，开始每隔24小时进行一次称量；吸湿率计算公式为：w
吸
=（m
t-m
0
）/m
0
×
100%；其中w
吸
为吸湿率；m
t
为吸湿后材料质量；m
0
为原始样品的质量。
[0023]
将实施例1制得的环境调湿功能材料分别进行湿度环境调节测试，测试其主动吸放湿效果，如图2，测试条件及过程为：将1m
³
密闭空间湿度稳定为95%rh后，切断湿度来源，将125g调湿功能材料放入其中，用湿度传感器监测湿度变化，待环境湿度稳定后，取出样品，放入到另一湿度为25%rh的密闭空间，用湿度传感器监测湿度变化。
[0024]
从图1可以看出，该调湿功能材料可吸湿自重250%的水汽。从图2可以看出，在1m
³
密闭空间内，本发明的环境调湿功能材料可使环境湿度稳定在55%左右，湿度调节时间为30～60min。

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