李冶-調(diào)濕材料

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1、影響調(diào)濕材料調(diào)濕性能的主要因素分析李治程小蘇曾令可王慧周黎明鄧偉彬韓鑫（華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程淫院，廣東廣州510640）摘要：木文對影響調(diào)濕材料調(diào)濕性能的主要因素進行分析。冇機調(diào)濕材料，主要因素包括:材料木身的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)如親水基團的極性、聚合度、孔容和孔徑大小分布、比表面積、表面狀態(tài)等；無機調(diào)濕材料，主要有孔徑的人小及其分布、孔容積、比表面積。此外，對于調(diào)濕材料，還受到環(huán)境濕度、吸濕接觸面積以及制備工藝的影響。結(jié)合以上主要因索，指出調(diào)濕材料的研究方向及其研究重點。關(guān)鍵詞：調(diào)濕材料；調(diào)濕原理；調(diào)濕性能；影響因素隨著政府和全社會公民的壞保意識不斷增強，加上材料產(chǎn)業(yè)不斷朝著高性能化、智能化

2、、功能化和生態(tài)化的方向發(fā)展，使得各類綠色生態(tài)環(huán)保產(chǎn)品的開發(fā)顯得愈加重要?？諝鉂穸仁??種重要的人類居住環(huán)境舒適度指標，這里提到的相對濕度是指空氣屮水蒸氣的含最與在相同情況下能夠滲透到空氣屮的水蒸氣總的含量之比山，也是空氣干濕程度的物理量，過高或過低的空氣濕度對人類的健康以及文物、儀器壽命等有很大的影響，如廣州地區(qū)在春季的“冋南天”，空氣濕度很高，對人們的H常?；钤斐闪瞬槐恪Ｕ{(diào)濕材料的概念最早由FI本學(xué)者西藤、宮野等提出的⑵，是指不需要借助任何人工能源和機械設(shè)備，依靠口身吸放空氣濕度的性能，感應(yīng)所調(diào)空間空氣溫濕度的變化，自動調(diào)節(jié)空氣相對濕度的材料。這種e態(tài)調(diào)濕材料不需要消耗電能等其他不可再牛

3、能源，故開發(fā)與應(yīng)川具有良好調(diào)濕性能的調(diào)濕材料對節(jié)約能源、改善環(huán)境舒適度、促進牛?態(tài)壞境的可持續(xù)發(fā)展等具有重要的現(xiàn)實意義。國外對調(diào)濕材料的研究已經(jīng)有兒十年歷史，許多研究成果也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建筑、化工、文物保護等領(lǐng)域少7】。目前，國內(nèi)在這-?領(lǐng)域的研究也逐漸增多。如木材、竹炭、木炭等天然調(diào)濕材料、無機鹽調(diào)濕材料、無機礦物調(diào)濕材料、有機高分子調(diào)濕材料、復(fù)合調(diào)濕材料、紙類調(diào)濕材料等［嘰此外，加拿人學(xué)者AnthonyV.Arundel等通過實驗研究得出,當相對濕度范圍為40%?60%時，環(huán)境中的細菌含量最低，使得呼吸道感染的可能性降到最小，并且可以使空氣中的臭氧保持—?定的發(fā)牛率，使空氣清新凈化⑼。

4、由此可見，調(diào)濕材料作為一種重要的綠色、低碳功能性材料，其在節(jié)能壞保方面具有深遠的意義。為此，本文重點分析影響調(diào)濕材料調(diào)濕性能的主要因素，為調(diào)濕材料的開發(fā)及研究重點提供借鑒?；痦椖?廣東省教育部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項目（編號:2012B091100306）通信聯(lián)系人：李治,E-mail：lizhigreat@qq.com1影響有機材料調(diào)濕性能的主要因素調(diào)濕材料調(diào)濕性能的優(yōu)劣主要取決于兩個指標：濕容量的大小和吸、放濕率的快慢，前者反映吸放濕能力，后者反映吸放濕的應(yīng)答性有機調(diào)濕材料一般具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或類似結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部含冇大量竣棊、氨基、逐棊等親水基團，使其能夠吸收自身重量百倍甚至千倍水分。由此口J見

5、，對于有機調(diào)濕材料，其濕容量較大1，1~13,0李萬芬等人I⑷研究了墨魚匍甘聚糖接枝丙烯酸共聚物(KAC)的吸濕特性，實驗發(fā)現(xiàn)KAC具存優(yōu)異的高效吸濕特性,且對比了硅膠和蒙脫石的吸濕性能，結(jié)果如圖1所示。由圖可見，無機材料的濕容量一般要小于冇機材料。而H在高濕度(RH=90%)和低濕度(RH=10%)環(huán)境中，分別表現(xiàn)出長效吸濕和強保水能力。圖1(90±1)%RH、(25±1)°C條件下幾種材料的吸濕率曲線Fig.lThemoistureabsoi-ptivitycurvesofsomekindsofhumiditycontrollingmaterialsat(90±l)%RH、(25±1)

6、°C冇機聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的微孔大小直接決定其吸濕性能的優(yōu)劣，一般要求微孔的大小要與水分子尺寸相仿，這樣水分子更容易擴散到高分子聚合物的內(nèi)部。微孔的大小與材料的結(jié)晶度、交聯(lián)密度、分子鏈的韌性等因素有關(guān)。就小寧等人〔⑸通過對有機高分子吸水樹脂結(jié)構(gòu)中添加適量的苯乙烯和海泡石，使得樹脂的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到了冇效改善。分析其原因，主要是因為疏水的苯棊和剛性的海泡石在樹脂中形成了一些疏水微區(qū)，加強了毛細管作川，從而加速了水分子的滲入。此外，萬紅敬等人〔⑹認為，有機高分子調(diào)濕材料擁有大量的強極性基團，以至于其化學(xué)結(jié)構(gòu)足以滿足高分子樹脂的理論吸濕量，但實際中，其吸濕量并不高。造成高分了樹脂吸濕雖偏低的主要原因是

7、物理結(jié)構(gòu)，通過改進制備工藝，制備出內(nèi)部多孔、表面粗糙、比表面積大的冇機高分了樹脂，是改善其吸濕性能的重要途徑。即為了提高冇機高分子材料的吸濕量，最重耍的是耍重視通過改善其物理結(jié)構(gòu)來提高相關(guān)性能。在這一方面,楊海亮等人2791根據(jù)多孔樹脂結(jié)構(gòu)的設(shè)計，利用二次制孔法制備了CMC-g-PAM/PAAS多孑L樹脂，聚合過程中加入一定量的氯化鋁和碳酸氫鈉進行一次制孔，然后將樣品進行十燥并升溫至150°C得到二次制孔，授后制備出了一