一種聚丙烯酰胺基多孔調(diào)濕材料及其制備方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種多孔調(diào)濕材料的制備方法，具體是一種以聚丙烯酰胺為基體，無機礦物海泡石為分散相的一種聚丙烯酰胺基多孔調(diào)濕材料及其制備方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
調(diào)濕材料是依靠材料自身的性質(zhì)來調(diào)節(jié)周圍環(huán)境的濕度。當(dāng)外界環(huán)境的濕度低于某一值時，材料釋放水分，阻止環(huán)境濕度的降低。當(dāng)外界環(huán)境的濕度高于某一值時，材料吸收水分，以此來調(diào)節(jié)環(huán)境濕度，使一定空間的環(huán)境濕度穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。
[0003]根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，目前調(diào)濕材料大致可以分為四大類，有機高分子類、無機礦物類、無機鹽類、復(fù)合材料類。有機高分子類調(diào)濕材料吸濕量大，但吸放濕速率小；無機礦物類和無機鹽類吸放濕較快，但吸濕量較小；復(fù)合材料類多是有機高分子類與無機礦物類和無機鹽類等多種調(diào)濕材料的復(fù)合，綜合了各類調(diào)濕材料的優(yōu)缺點，其一般具有良好的吸放濕量和吸放濕速率。因此，對復(fù)合調(diào)濕材料的研制更有實用意義。
[0004]目前，國內(nèi)外研究的調(diào)濕材料的調(diào)濕范圍大多為40%?70%RH的中濕度環(huán)境，而對高濕度的調(diào)濕范圍的應(yīng)用研究較少，且調(diào)濕材料的吸放濕速率，尤其是放濕速率比較低。
[0005]專利號為201010268170.X的中國發(fā)明專利公開了一種高效復(fù)合調(diào)濕劑的制備方法，將丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、羧甲基纖維素、海泡石等原料通過合成，復(fù)合成調(diào)濕材料，以吸收各類調(diào)濕材料的優(yōu)點，提高合成材料本身的濕容量和調(diào)濕性能；利用合成過程在材料上形成大量的孔結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步提高產(chǎn)品的吸放濕性能。其缺點在于:材料組分復(fù)雜、合成過程中形成的孔數(shù)量不夠多且致孔工藝復(fù)雜，吸放濕響應(yīng)速率等有待進(jìn)一步提高。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
為了克服現(xiàn)有調(diào)濕材料組分復(fù)雜、致孔工藝繁瑣、單位體積孔數(shù)不夠多的問題，提供一種組分簡單、生產(chǎn)成本低廉、工藝簡單、調(diào)濕性能良好的一種聚丙烯酰胺基多孔調(diào)濕材料及其制備方法。
[0007]本發(fā)明技術(shù)方案通過以下方式實現(xiàn):
一種聚丙烯酰胺基多孔調(diào)濕材料，主要包括下述質(zhì)量份數(shù)的原料:
丙烯酰胺單體10份
海泡石2.5?12.5份
過硫酸銨0.05?0.2份
N，N-亞甲基雙丙烯酰胺0.1?0.3份水100份
制備上述聚丙烯酰胺基多孔調(diào)濕材料的方法，制備步驟如下:
步驟(I )、將海泡石加入到10?15%的硫酸溶液中酸活化后用水洗滌、烘干得到酸活化海泡石，各組份質(zhì)量份數(shù)比為:
海泡石:10?15%的硫酸溶液=1:8 ;
步驟(2)將丙烯酰胺單體，加入到水中，加熱至50?65°C，再加入步驟(I)中的酸活化海泡石，磁力攪拌6?Sh后，升溫至65?72°C，再加過硫酸銨、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，繼續(xù)攪拌至反應(yīng)出現(xiàn)凝膠體，保溫I?3h，得聚丙烯酰胺/海泡石復(fù)合調(diào)濕材料；按質(zhì)量份數(shù)比為:
丙烯酰胺單體:酸活化海泡石:過硫酸銨:N，N-亞甲基雙丙烯酰胺:水 =10:2.5 ?12.5:0.05 ?0.2:0.1 ?0.3:100 ；
步驟(3)、將步驟(2)反應(yīng)得到的聚丙烯酰胺/海泡石復(fù)合調(diào)濕材料置于真空冷凍干燥箱中，冷凍干燥24h、冷凍溫度:-50°C，即得聚丙烯酰胺基多孔調(diào)濕材料。
[0008]本發(fā)明還可以以下述方式實現(xiàn)
一種制備聚丙烯酰胺基多孔調(diào)濕材料的方法，制備步驟如下:
步驟(I )、將海泡石加入到10?15%的硫酸溶液中酸活化后用水洗滌、烘干得到酸活化海泡石，各組份質(zhì)量份數(shù)比為:
海泡石:10?15%的硫酸溶液=1:8 ;
步驟(2 )、將十六烷基三甲基溴化銨加入到60?80 0C的水中攪拌，再加入步驟(2 )中的酸活化海泡石繼續(xù)攪拌I?2小時后冷置室溫，用水洗滌后烘干，得到有機活化海泡石；按質(zhì)量份數(shù)比為:
酸活化海泡石:十六烷基三甲基溴化銨:水=10:0.3:80 ；
步驟(3)、將丙烯酰胺單體加入到水中，加熱至50?65°C，再加入步驟(2)中有機活化海泡石，磁力攪拌6?Sh后，升溫至65?72°C，再加過硫酸銨、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、繼續(xù)攪拌至反應(yīng)出現(xiàn)凝膠體，停止攪拌，保溫I?3h，得聚丙烯酰胺/海泡石復(fù)合調(diào)濕材料；按質(zhì)量份數(shù)比為:
丙烯酰胺單體:有機活化海泡石:過硫酸銨:N，N-亞甲基雙丙烯酰胺:水 =10:2.5 ?12.5:0.05 ?0.2:0.1 ?0.3:100 ；
步驟(4):將步驟(3)反應(yīng)得到的聚丙烯酰胺/海泡石復(fù)合調(diào)濕材料置于真空冷凍干燥箱中，冷凍干燥24h、冷凍溫度:-50°C，即得聚丙烯酰胺基多孔調(diào)濕材料。
[0009]所述的步驟(I)是:將海泡石加入到10?15%的硫酸溶液中酸活化，20?25°C下電動攪拌6?8h，用水洗滌后烘干，得到酸活化海泡石。
[0010]所述的步驟(2)、將十六烷基三甲基溴化銨加入到60?80°C的水中攪拌，再加入步驟(I)中的酸活化海泡石繼續(xù)攪拌I?2小時后冷置室溫，用水洗滌后烘干，得到有機活化海泡石為:將十六烷基三甲基溴化銨加入到60?80°C的水中，電動攪拌5min后，再加入酸活化海泡石，于相同溫度下，繼續(xù)攪拌2h，靜置冷卻至室溫，用水洗滌后烘干，得到有機活化海泡石。
[0011]本發(fā)明以丙烯酰胺為單體，海泡石為分散相，通過插層聚合法反應(yīng)得到聚丙烯酰胺/海泡石復(fù)合調(diào)濕材料，復(fù)合材料經(jīng)真空冷凍干燥后，即得到一種聚丙烯酰胺基多孔調(diào)濕材料。
[0012]本發(fā)明的有積極果是:1.材料組成簡單:主要組分為聚丙烯酰胺、海泡石，成本低廉；2.致孔工藝簡單:采用真空冷凍干燥法致孔，生產(chǎn)安全；3.材料調(diào)濕性能良好:吸濕率達(dá)500mg/g ;放濕率達(dá)320mg/g，且放濕速率快達(dá)74mg/g (前5h) ;4.濕度穩(wěn)定在高濕度范圍內(nèi)，調(diào)濕區(qū)間為80%-87%RH，且響應(yīng)速度快，25°C下，材料I小時內(nèi)即可維持一定空間的相對濕度在一定范圍內(nèi)。
【附圖說明】
[0013]【附圖說明】:
圖1為發(fā)明制品的宏觀表面形貌圖；
圖2為本發(fā)明的采用偏光顯微鏡測得的制品的表面形貌圖；
圖3為本發(fā)明實施樣在高濕和低濕微環(huán)境中的的濕度調(diào)節(jié)曲線圖；
圖4為現(xiàn)有技術(shù)在高濕和低濕微環(huán)境中的濕度調(diào)節(jié)曲線圖。
[0014]【具體實施方式】:
下面結(jié)合實附圖和施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
實例1:聚丙烯酰胺基多孔調(diào)濕材料制備步驟如下:
(1)按照以下組分及份備料:
丙烯酰胺10份海泡石5份
過硫酸銨0.1份
N，N-亞甲基雙丙烯酰胺0.2份水100份
(2)按質(zhì)量份數(shù)稱取10份海泡石，加入到80份的15%的硫酸溶液中，20°C條件下電動攪拌6?8h，用水洗滌后烘干，得到酸活化海泡石，研磨至80目，備用。
[0015](3)按質(zhì)量份數(shù)稱取10份丙烯酰胺，加入到100份的水中，加熱至55°C，再加入5份步驟(2)中得到的酸活化海泡石，磁力攪拌6?Sh后，升溫至65°C，加入0.1份的過硫酸銨，0.2份的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，65°C恒溫下繼續(xù)攪拌至反應(yīng)呈現(xiàn)凝膠體，停止攪拌，65°C恒溫下保溫2h，交聯(lián)反應(yīng)完成，得聚丙烯酰胺/海泡石復(fù)合調(diào)濕材料；
(4)將步驟(3)反應(yīng)得到的聚合物冷卻至室溫，然后置于真空冷凍干燥箱中，冷凍干燥24h，即得聚丙烯酰胺基多孔調(diào)濕材料。
[0016]實例2:聚丙烯酰胺基多孔調(diào)濕材料制備驟如下:
(1)按照以下組分及份備料:
丙烯酰胺10份
海泡石7.5份
過硫酸銨0.15份
N，N-亞甲基雙丙烯酰胺0.2份水100份
(2)按質(zhì)量份數(shù)稱取10份海泡石，加入到80份的15%的硫酸溶液中，20°C條件下電動攪拌6?8h，用水洗滌后烘干，得到酸活化海泡石，研磨至80目，備用；
(3)按質(zhì)量份數(shù)稱取10份丙烯酰胺，加入到100份的水中，加熱至55°C，再加入7.5份步驟⑵中得到的酸活化海泡石，磁