[发明专利]一种高吸湿速率吸湿材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种高吸湿速率吸湿材料的制备方法。

背景技术

湿度不但影响人们的生活环境，还直接关联到工农业生产、物品仓库、文物、档案等的保存。因此，空气除湿已经是普遍存在的问题，随着生产的发展和生活水平的提高，空气除湿已经发展并形成一门新的技术。

吸湿材料包括无机吸湿材料和有机吸湿材料两大类。无机吸湿材料如木炭、分子筛、变色硅胶等，多呈固体颗粒状，吸湿容量低，用量大，重复吸湿放湿过程很容易粉碎，影响使用效果。有机高分子吸湿材料是新型的功能高分子材料，它是由高吸水性树脂发展而产生的，具有优异的吸湿、保湿性能，是一种经过化学与物理方法改性的水性树脂，以分子中的亲水基团来吸收水分。有机高分子吸湿材料吸收空气中水分的能力高于一般的无机吸湿材料，且无腐蚀、无污染，并可再生。根据吸附剂对吸附质之间吸附力的不同，吸附可被分为物理吸附及化学吸附。高分子吸湿的过程主要分为2个阶段：第一阶段是通过气体流通，空气中的水分通过聚合物颗粒表面接触，称为外部传递过程或外扩散；第二阶段是水分从聚合物颗粒表面传向颗粒孔隙内部，称为内部传递过程或内扩散。第一阶段主要是物理吸附，而第二阶段主要是化学吸附。而有机高分子的吸附以化学吸附为主。化学吸附容量的大小随被吸附分子和吸附剂表面原子间形成吸附化学键力大小的不同而有所差异。化学吸附需要一定的活化能，在相同的条件下，化学吸附（或解吸）速度比物理吸附慢。

聚丙烯酸类树脂是有机高分子吸湿材料中使用最早的一类产品，其吸水原理是利用化学键的方式把水和亲水性物质结合在一起，具有超强的吸水性能，但聚丙烯酸类树脂吸湿性能并不尽如人意。具体问题表现在，吸湿容量很低，另外其吸湿机理主要是通过化学吸附，相比物理吸附，吸湿、放湿速率较慢。因此，如何克服现有技术不足，开发一种具有较大吸湿容量及较快吸、放湿速率的吸湿材料，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，针对目前传统的聚丙烯酸类吸湿材料存在吸湿容量低并且吸、放湿速率慢的问题，提供了一种高吸湿速率吸湿材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）取天然海绵晾干后粉碎，并过50目筛，收集过筛物得到天然海绵粉末，将天然海绵粉末用硅酸钠溶液浸泡后取出，再次晾干，得到预处理天然海绵粉末；

（2）将丙烯酸、氢氧化钠溶液以及海藻酸钠溶液混合，在室温下搅拌反应，得到预聚液；

（3）将预处理天然海绵粉末和丙烯酰胺溶液加入到预聚液中，搅拌混合得到混合液，再向混合液中加入过硫酸钾，加热，搅拌反应，过滤分离得到滤渣，即为吸湿材料粗品，备用；

（4）按等质量比将大豆、山药和莲藕粉碎，得到混合粉碎物，将所得混合粉碎物平铺在竹筛中，将竹筛放入大棚中，静置直至混合粉碎物表面发霉，得到发霉混合粉碎物；

（5）将上述发霉混合粉碎物和水混合后装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后过滤，分离得到发酵滤液；

（6）将备用的吸湿材料粗品和胃蛋白酶溶液混合后振荡浸渍，浸渍结束后过滤分离得到滤饼，再将滤饼和上述发酵滤液混合后堆置在温室中，静置反应，待反应完成后，得到反应产物，用无水乙醇反复冲洗后冷冻干燥，即得高吸湿速率吸湿材料。

步骤（1）中所述的天然海绵为象耳海绵、蜂窝绵、丝绵、草绵中的一种。

步骤（2）中所述的丙烯酸、氢氧化钠溶液以及海藻酸钠溶液的体积比为3:3:1，氢氧化钠溶液的质量分数为50%，海藻酸钠溶液的质量分数为10%，搅拌反应时间为20～30min。

步骤（3）中所述的预处理天然海绵粉末和丙烯酰胺溶液以及预聚液的质量比为1:1:10，丙烯酰胺溶液的质量分数为10%，过硫酸钾的加入量为混合液质量的0.5～1.0%，加热后的温度为65～75℃，搅拌反应时间为2～3h。

步骤（4）中所述的大棚中温度为30～40℃、空气相对湿度为70～80%，静置时间为5～7天。

步骤（5）中所述的发霉混合粉碎物和水的质量比为1:3，密封发酵温度为30～40℃，密封发酵时间为7～9天。

步骤（6）中所述的吸湿材料粗品和胃蛋白酶溶液的质量比为1:10，胃蛋白酶溶液的质量分数为20%，振荡浸渍时间为5～7h，滤饼和发酵滤液的质量比为1:3，温室温度为30～50℃，静置反应时间为10～15天。

本发明的有益效果是：