一种基于亲疏水可逆转换的吸湿材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种基于亲疏水可逆转换的吸湿材料及其制备方法与应用；本发明专利技术通过将N

【技术实现步骤摘要】
一种基于亲疏水可逆转换的吸湿材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于吸湿材料及其制备
，特别涉及一种基于亲疏水可逆转换的吸湿材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]湿度是衡量我们空气品质的一个重要因素。美国采暖制冷与空调工程师学会ASHRAE对室内舒适的湿度范围有明确定义：在潮湿地区的民用建筑，室内有人时相对湿度应≤60％，室内无人时应≤70％，室内相对湿度无下限规定。上限60％是针对室内人员的热舒适性要求而定，室内无人员的上限70％则是针对微生物生长的限制条件而定。一些研究表明，人体在湿度过大的环境中会变得无精打采，若长时间工作、生活在这种环境下会造成新陈代谢紊乱，还有可能造成生理机能的病变：如腰腿疼痛、风湿等。在日常生活中，湿度过大还容易使电线短路进而造成对生命和财产的损失；在储藏和生产方面，湿度过高容易使印刷品、药品、粮食、种子、食品等物品受潮而引起变质或霉烂；精密机械、计量仪器、电子、纺织和化工等生产过程中，湿度过高也会严重影响产品质量。同时，在高湿度中衣服、床单等纤维制品等也易受到破坏，还容易导致钢铁等金属物体产生腐蚀而严重影响使用寿命。
[0003]水是大自然的动力，淡水短缺逐渐被看做全球性系统危机。大气水是巨大的可再生水库，从空气中取水几乎不会影响水文循环。另外，大气水的水质通常可以达到饮用标准，还可以用于其他的家庭和农业用途。其中，使用吸附剂捕获水分，低品位热能作为释放水的驱动力比其他大气水收集技术更为可行和节能。PNIPAM是最具有代表性的一种温敏型材料，具有交联结构和吸水、保水、释水功能。PNIPAM各个单体在侧链上具有亲水的酰胺基和疏水的异丙基，最低相转变临界温度(LCST)为25～32℃。当温度低于LCST时，酰胺基团优先和水分子形成氢键，使凝胶在低温下吸水膨胀，导致凝胶网络中含有大量水分。当温度高于LCST时，酰胺基团和水之间的氢键被削弱，优先在分子内部形成氢键，异丙基的疏水作用优于水合作用，凝胶收缩排出水分。基于除湿和集水要求，因此本专利技术制备了一种可再生的温敏型吸湿剂。
[0004]专利号CN112236213A提出一种除湿结构，该除湿结构包括：具有温度敏感性的吸湿剂，其在等于或高于预定温度的温度下表现出疏水性并释放水，而在低于预定温度的温度下表现出亲水性并吸收水；以及排水机构，其构造成排出由吸湿剂释放并积聚在吸湿剂室中的水。但该专利技术没有涉及到吸湿剂的具体制备方法和吸湿效果。
[0005]专利号CN105777994A提出一种硅藻土基复合材料，该专利技术结合高放湿性的硅藻土，高吸湿性的有机高分子材料，配合相变材料十二醇，月桂酸，以及温敏性聚合物甲基纤维素在一定的条件下制备出一种新型的具有调温调湿双功能的复合材料。将40％的硅藻土复合材料掺入到内墙涂料中，吸湿率为126.7％，放湿率为82.9％。但该专利技术是室内调湿材料，只能用于调湿，不能集水。
[0006]专利号CN113426424A提出一种温敏复合硅胶干燥剂，将硅溶胶、N
‑
异丙基丙烯酰胺、偶氮二异丁腈进行接枝聚合反应，然后浸入氯化锂溶液中。该干燥剂在70％RH和20℃下
吸附8h相对吸湿量为1.702g/g；在40℃和10％RH脱附2h，残留在吸附剂内的水量占脱附初始含水量的36％。但该干燥剂吸附过程中只能排出水蒸气，需通过加热冷凝的方式收集液态水，应用时具有高能耗、不连续、不稳定的缺点。
[0007]专利号CN105273143A提出一种温敏材料，以NIPAM、硅酸钠为主要原料制备温敏材料成品，并说明了应用该材料的除湿装置及该装置工作方法。形成温敏材料高温疏水，低温亲水，降低能耗，且不降解避免更换吸湿剂。但未说明该温敏材料的吸湿性能和解吸温度。
[0008]本专利技术中的吸湿凝胶在85％RH和25℃下，48h内相对吸湿量可达到1.22g/g，且吸湿过程中可直接排出部分液态水，剩下的水分通过在(35℃)下加热以水蒸气的形式排出。本专利技术具有低能耗、高吸湿量、连续稳定的优点，对推进温敏性吸湿材料进一步的实际应用具有积极的意义。

技术实现思路

[0009]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供了一种基于亲疏水可逆转换的吸湿材料及其制备方法与应用；本专利技术采用的合成工艺简单易行、绿色环保。这种基于亲疏水可逆转换的吸湿材料是指：在低于临界温度(35℃)时，呈现吸湿的亲水性状态，且吸湿2小时内在表面就能观察到明显水珠，此时材料可不间断地吸湿并以液态水的方式排出吸收的部分水蒸气。在高于临界温度(35℃)时，呈现放湿的疏水性状态，吸湿材料内部剩余的水分被完全排出，回到吸湿之前的干燥状态。而这一过程是可逆的，当温度下降时，该吸湿材料可恢复为吸湿的亲水性状态，即该吸湿材料可以循环使用。
[0010]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0011]一种基于亲疏水可逆转换的吸湿材料的制备方法，包括如下步骤：
[0012](1)将N
‑
异丙基丙烯酰胺、柠檬酸钠和交联剂溶于水并搅拌，然后加入引发剂和促发剂并反应，得到聚N
‑
异丙基丙烯酰胺
‑
柠檬酸钠复合物；
[0013](2)取步骤(1)所述聚N
‑
异丙基丙烯酰胺
‑
柠檬酸钠复合物在无机盐溶液中浸泡，然后洗涤处理，干燥，得到得到基于亲疏水可逆转换的吸湿材料。
[0014]优选的，步骤(1)所述N
‑
异丙基丙烯酰胺的加入量为N
‑
异丙基丙烯酰胺和柠檬酸钠质量总量的15％
‑
70％。N
‑
异丙基丙烯酰胺是为聚合物提供温敏性的单体。
[0015]优选的，步骤(1)所述N
‑
异丙基丙烯酰胺的质量和水的体积的比值为(0.1
‑
0.4)∶10g/mL。
[0016]优选的，步骤(1)所述柠檬酸钠的加入量为N
‑
异丙基丙烯酰胺和柠檬酸钠质量总量的30％
‑
85％。柠檬酸钠为吸湿性单体。
[0017]优选的，步骤(1)所述交联剂为N，N
′‑
亚甲基双丙烯酰胺，加入量为N
‑
异丙基丙烯酰胺和柠檬酸钠质量总量的5％
‑
8％。
[0018]优选的，步骤(1)所述搅拌的时间为6
‑
15h。
[0019]进一步优选的，步骤(1)所述搅拌的时间为9
‑
14h。
[0020]优选的，步骤(1)所述引发剂为过硫酸铵，加入量为N
‑
异丙基丙烯酰胺和柠檬酸钠质量总量的2％
‑
5％；
[0021]优选的，步骤(1)所述促发剂为N，N
′‑
四甲基乙二胺，加入量为N
‑
异丙基丙烯酰胺和柠檬酸钠质量总量的60％
‑
75％。
[0022]优选的，步骤(1)所述反应的温度为0<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于亲疏水可逆转换的吸湿材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将N
‑
异丙基丙烯酰胺、柠檬酸钠和交联剂溶于水并搅拌，然后加入引发剂和促发剂并反应，得到聚N
‑
异丙基丙烯酰胺
‑
柠檬酸钠复合物；(2)取步骤(1)所述聚N
‑
异丙基丙烯酰胺
‑
柠檬酸钠复合物在无机盐溶液中浸泡，然后洗涤处理，干燥，得到得到基于亲疏水可逆转换的吸湿材料。2.根据权利要求1所述的基于亲疏水可逆转换的吸湿材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述N
‑
异丙基丙烯酰胺的加入量为N
‑
异丙基丙烯酰胺和柠檬酸钠质量总量的15％
‑
70％；柠檬酸钠的加入量为N
‑
异丙基丙烯酰胺和柠檬酸钠质量总量的30％
‑
85％。3.根据权利要求1所述的基于亲疏水可逆转换的吸湿材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述交联剂为N，N
′‑
亚甲基双丙烯酰胺，加入量为N
‑
异丙基丙烯酰胺和柠檬酸钠质量总量的5％
‑
8％。4.根据权利要求1所述的基于亲疏水可逆转换的吸湿材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述搅拌的时间为6
‑
15h。5.根据权利要求1所述的基于亲疏水可逆转换的吸湿材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述引发剂为过硫酸铵，加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立志，胡敏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：