高分子无源循环吸湿保湿组合物及其结构和制备工艺

摘要

本发明涉及除湿保湿技术领域，公开了高分子无源循环吸湿保湿组合物及其结构和制备工艺。高分子无源循环吸湿保湿组合物，包括无机干燥剂、填料、偶联剂、有机单体、防腐剂。无机干燥剂包括氯化钙、硅胶、改性蒙脱石黏土中的至少一种，填料包括分子筛、纳米白炭黑中的至少一种，偶联剂为硅烷偶联剂，有机单体包括十溴二苯醚、丙二醇。所述组合物以纳米白炭黑用偶联剂进行处理后，纳米白炭黑具有较低的表面能，易被超吸水纤维浸润，提高白炭黑的分散程度。偶联剂起着桥梁作用，增强纳米白炭黑粒子与氯化钙基质的界面粘结，提高其对水分子的锁定结合能力；通过改性蒙脱石黏土提高组合物的吸湿性能，与分子筛复配，使得组合物具有良好的吸湿保湿能力。

权利要求

1.高分子无源循环吸湿保湿组合物，其特征在于，包括以下组分：无机干燥剂、填料、偶联剂、有机单体、防腐剂；所述无机干燥剂包括氯化钙、硅胶、改性蒙脱石黏土中的至少一种，所述改性蒙脱石黏土为酸活化改性蒙脱石黏土，所述填料包括分子筛、纳米白炭黑中的至少一种，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述有机单体包括十溴二苯醚、丙二醇。

2.根据权利要求1所述的高分子无源循环吸湿保湿组合物，其特征在于：所述无机干燥剂包括氯化钙15～30份、硅胶1～5份、改性蒙脱石黏土21～40份，所述填料包括分子筛5～

15份、纳米白炭黑3～8份，所述硅烷偶联剂2～5份，所述有机单体包括十溴二苯醚3～8份、丙二醇5～15份。

3.高分子无源循环高效吸湿保湿结构，其特征在于：包括超吸水纤维，以及如权利要求

1或2所述的高分子无源循环吸湿保湿组合物，所述高分子无源循环吸湿保湿组合物搅拌制成胶泥状且涂敷于超吸水纤维中。

4.根据权利要求3所述的高分子无源循环高效吸湿保湿结构，其特征在于：呈胶泥状的所述高分子无源循环吸湿保湿组合物的涂敷厚度为40～120μm。

5.根据权利要求4所述的高分子无源循环高效吸湿保湿结构，其特征在于：所述超吸水纤维的一侧设有阻燃海绵。

6.根据权利要求5所述的高分子无源循环高效吸湿保湿结构，其特征在于：所述超吸水纤维和所述阻燃海绵的外侧套设有容纳结构，所述容纳结构上设有透气孔。

7.根据权利要求6所述的高分子无源循环高效吸湿保湿结构制备工艺，其特征在于：所述容纳结构上设有安装结构。

8.高分子无源循环高效吸湿保湿结构制备工艺，其特征在于：按照如下步骤进行：S1、配料：按配比称取高分子无源循环吸湿保湿组合物各组分，将无机干燥剂和部分填料搅拌均匀；然后向搅拌均匀的无机干燥剂和填料中边搅拌边依次加入偶联剂、有机单体、剩余的填料和防腐剂，搅拌均匀至成胶泥状；

S2、物料裁剪：将超吸水纤维裁成预定形状；

S3、组合物涂敷：将步骤S1制得的胶泥状高分子无源循环吸湿保湿组合物涂敷到步骤S2完成裁剪的超吸水纤维中；

S4、装填：将所述步骤S3制得的涂敷有所述高分子无源循环吸湿保湿组合物的超吸水纤维装入预制的容纳结构中，所述容纳结构上设有透气孔，制得高分子无源循环高效吸湿保湿结构。

9.根据权利要求8所述的高分子无源循环高效吸湿保湿结构制备工艺，其特征在于：所述步骤S2中还包括阻燃海绵的裁剪；所述步骤S3中还包括在所述超吸水纤维的一侧设置完成裁剪的阻燃海绵；所述步骤S4中包括将所述阻燃海绵一同装入所述容纳结构中。

说明书

高分子无源循环吸湿保湿组合物及其结构和制备工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及除湿保湿技术领域，特别是涉及一种高分子无源循环吸湿保湿组合物及其结构和制备工艺。

背景技术

[0002] 传统的除湿机需有源的布线安装，施工不便，并且需要长期的人员维护，存在占用柜体内部空间比较多、成本高等缺点。因为是电子设备，零配件多，故障率也伴随增加。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是：传统的除湿机存在布线安装导致的施工不便、需要人员长期维护、占用安装柜体空间多、成本高、零配件多导致的故障率高等缺点。

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高分子无源循环吸湿保湿组合物，包括以下组分：无机干燥剂、填料、偶联剂、有机单体、防腐剂。

[0005] 优选的，所述无机干燥剂包括氯化钙、硅胶、改性蒙脱石黏土中的至少一种，所述改性蒙脱石黏土为酸活化改性蒙脱石黏土，所述填料包括分子筛、纳米白炭黑中的至少一
种，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述有机单体包括十溴二苯醚、丙二醇。

[0006] 优选的，所述分子筛包括3A型、4A型、5A型分子筛中的至少一种，优选为5A型分子筛。

[0007] 优选的，所述纳米白炭黑的BET表面积≥380±30m2/g，原生粒径≦7nm。

[0008] 优选的，所述硅烷偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷偶联剂。

[0009] 优选的，所述防腐剂为苯甲酸钠、山梨酸钾、羟基苯甲酸丁酯、双乙酸钠中的至少一种，优选为羟基苯甲酸丁酯。

[0010] 无机干燥剂氯化钙是一种高效吸附材料，主要成分是氯化钙、胶淀粉。通过化学方式将水分子与氯化钙发生化学反应，氯化钙从周围环境中吸收湿气并转变成凝胶体，氯化
钙能吸收其自身重量的300％，吸湿率是普通干燥剂的8－15倍，达到良好的吸附效果，降低
可渗漏的可能性。

[0011] 无机干燥剂硅胶是一种高活性吸附材料，主要成分是二氧化硅，具有以下特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。硅胶的内部存在极细的毛孔
网状结构，这些毛细孔能够吸收水分，并通过毛细孔内的表面吸附的吸引力将水分保留住，
用于干燥防潮。

[0012] 酸活化改性蒙脱石黏土的制备过程如下：称取21～40份蒙脱石黏土和12～20份硫酸和盐酸的混合液于分散釜中混合均匀，分散釜置于65～68℃油浴中以脱去蒙脱石黏土上
的分子水和有机质，所述分散釜的搅拌分散时间为1～1.5h，分散转速为1200～1250转/分
钟，然后将分散釜中的蒙脱石黏土抽滤、干燥后加入15～20份乙二酸；再把反应温度升高至
250～260℃并保温2～3h，以脱去蒙脱石黏土的结构水，接着减压蒸馏4～6h后，抽滤、干燥
得到酸活化改性蒙脱石黏土。其中硫酸和盐酸的混合液分别是浓度为65～68％的硫酸溶液
和浓度为18～20％的盐酸溶液按照3～4:1～2的重量比配制的混合溶液。乙二酸是浓度为
23～25％的乙二酸溶液。

[0013] 无机干燥剂蒙脱石黏土，外观形状为灰色小球，最适宜在50℃以下的环境中吸湿。当温度高于50℃，粘土的"放水"程度便大于"吸水"程度。但粘土的优势在于价格便宜。酸化
改性膨润土的机理就是利用不同类型和浓度的酸处理膨润土原土，可除去分布于组成膨润
土的主要矿物成分蒙脱石黏土通道中的杂质，如混杂其中的有机物，使孔道得到疏通，有利
于吸附物质分子的扩散。经酸化改性的膨润土与原土相比，其孔道和孔隙结构有所改善，原
土较为致密的片状板层堆积结构变得疏松，孔道扩大，有利于污染物分子进入并进行有效
的吸附。再者，由于H原子半径小于K、Na、Ca、Mg等原子的半径，在酸活化过程中，体积较小的
H+可以置换蒙脱石黏土层间的K+、Na+、Ca2+、Mg2+等离子使其溶出，而导致孔容积增大，并
且削弱了原来的层间键力，层状晶格裂开，孔道被疏通，吸附性能得以提高，相比酸化改性
前能够吸附更多的水分子。蒙脱石黏土层间阳离子的溶出导致它的d(001)衍射强度降低，
同时其Si和A1原子局域结构环境发生显著改变.A1原子由A1Ⅵ变成AlⅣ，Si原子由Q3Si
(0A1)结构向Q4 Si(0A1)和Q3Si(1OH))结构转变。八面体片阳离子的溶出和Si、A1原子局域
结构环境的改变，显著地增加了比表面积和孔结构。

[0014] 分子筛是一种人工合成且对水分子有较强吸附性的干燥剂产品，结晶型铝硅酸盐化合物，其晶体结构中有规整而均匀的孔道，孔径为分子大小的数量级，它只允许直径比孔
径小的分子进入，因此能将混合物中的分子按大小加以筛分，故称分子筛，在本发明中主要
用于吸附水气。

[0015] 优选的，所述无机干燥剂包括氯化钙15～30份、硅胶1～5份、改性蒙脱石黏土21～40份，所述填料包括分子筛5～15份、纳米白炭黑3～8份，所述硅烷偶联剂2～5份，所述有机
单体包括十溴二苯醚3～8份、丙二醇5～15份。

[0016] 本发明还提供一种高分子无源循环高效吸湿保湿结构，包括超吸水纤维，以及高分子无源循环吸湿保湿组合物，高分子无源循环吸湿保湿组合物搅拌制成胶泥状且涂敷于
所述超吸水纤维中。

[0017] 优选的，所述超吸水纤维的一侧设有阻燃海绵，阻燃海绵的形状与大小可裁剪成与超吸水纤维的一致，以便超吸水纤维与阻燃海绵相互叠层后起到阻燃作用，且方便整体
装入容纳结构中。

[0018] 优选的，所述超吸水纤维和所述阻燃海绵的外侧套设有容纳结构，所述容纳结构上设有透气孔，所述容纳结构可以是铝塑膜袋或者其他材质，如聚丙烯材质、聚乙烯材质等
制成的袋装物，也可以是具有固定硬质结构和形状的硬质壳体，如具有塑封的纸质盒体或
者硬质塑料或者其他非导体材料制成的立方体盒装或者圆球形盒状壳体，以便装入涂敷有
高分子无源循环吸湿保湿。透气孔设于容纳结构的上半部，可以是圆孔或者长方形扁孔或
三角形孔或椭圆形孔。透气孔设于容纳结构的上半部，可以防止吸湿袋内部材料的渗漏而
影响吸湿保湿效果。超吸水纤维具体为丙烯酸超吸水纤维布，和阻燃海面间隔层状设置。

[0019] 优选的，所述容纳结构上设有安装结构，安装结构可以是设于容纳结构上的自黏钩或魔术贴或悬挂点或者胶贴或者双面胶，以便使高分子无源循环高效吸湿保湿结构粘接
或者悬挂于需要设置吸湿保湿结构的电器柜内。

[0020] 本发明还提供一种高分子无源循环高效吸湿保湿结构制备工艺，按照如下步骤进行：

[0021] S1、配料：按配比称取高分子无源循环吸湿保湿组合物各组分，将无机干燥剂、部分填料，这里的部分填料是指分子筛，将无机干燥剂和填料搅拌均匀；然后向搅拌均匀的无
机干燥剂和填料中边搅拌边依次加入偶联剂、有机单体、剩余的填料和防腐剂，搅拌均匀至
成胶泥状，剩余的填料是指纳米白炭黑；

[0022] S2、物料裁剪：将超吸水纤维裁成预定形状，预定形状可根据实际需求裁剪成长方形、圆形、椭圆形、菱形、正多边形等形状；

[0023] S3、组合物涂敷：将步骤S1制得的胶泥状高分子无源循环吸湿保湿组合物涂敷到步骤S2完成裁剪的超吸水纤维中；

[0024] 优选的，呈胶泥状的所述高分子无源循环吸湿保湿组合物的涂敷厚度为40～120μm，优选为50～60μm。

[0025] S4、装填：将所述步骤S3制得的涂敷有所述高分子无源循环吸湿保湿组合物的超吸水纤维装入预制的容纳结构中，所述容纳结构上设有透气孔，制得高分子无源循环高效
吸湿保湿结构。

[0026] 优选的，在高分子无源循环高效吸湿保湿结构制备工艺中，步骤S2中还包括阻燃海绵的裁剪；步骤S3中还包括在所述超吸水纤维的一侧设置完成裁剪的阻燃海绵；步骤S4
中包括将所述阻燃海绵一同装入所述容纳结构中。

[0027] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0028] 1、本发明的高分子无源循环吸湿保湿组合物，以纳米白炭黑用偶联剂进行处理，经偶联剂处理后，纳米白炭黑具有较低的表面能，易被超吸水纤维大分子浸润，提高了白炭
黑填料的分散程度。同时由于偶联剂在干燥剂－氯化钙和填料－纳米白炭黑之间起着桥梁
作用，增强了纳米白炭黑粒子与氯化钙基质的界面粘结，提高了其对水分子的锁定结合能
力；并通过改进蒙脱石黏土的性能进一步使得所述组合物的吸湿性能提高，且与分子筛的
复配，使得本发明的高分子无源循环吸湿保湿组合物具有良好的吸湿保湿能力，且无需通
过有源电源输入供电消耗电能，只需将所述组合物置于需要除湿的电气设备的安装柜内即
可实现除湿和保湿，装设操作简单、方便、成本低，无需人工长期维护。

[0029] 2、本发明的高分子无源循环高效吸湿保湿结构，其最大优势在于无需像除湿机那样需要有源电力配置，可直接使用，方便快捷。专门用于配网户外环网柜、箱式变压器、电缆
分支箱、配网控制柜及变电户外端子箱、机构操作箱、电动刀闸箱、高低压开关柜、汇控单元
柜等电器设备的除湿和保湿，具有安装简单、方便、无源使用的特点，即对于一些特定的柜
体不可接线时候直接可以无源安装，有效防止湿气对柜体产生危害，为生产运行设备提供
坚固的防护屏障；无腐蚀性：与钢、黄铜、镁合金和铝合金接触时，不产生腐蚀；防霉效果好：
满足IEC68－2－10中规定的1级标准；环保性能好：满足DBA2332对有毒有害物质限值要求。
可作为普通垃圾直接废弃。所吸收的水分，零下时不冻结，不硬化，可放心使用。

附图说明

[0030] 图1是本发明实施例1至3制备的高分子无源循环高效吸湿保湿袋的层状结构图。

[0031] 图2为本发明实施例1至3制备的高分子无源循环高效吸湿保湿袋的后视图。

[0032] 图中，1、组合物组成的组合物层；2、吸水纤维；3、阻燃海绵；4、塑封膜袋；5、透气孔；6、胶贴。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本
领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明
的保护范围。

[0034] 下表1是实施例1至3的高分子无源循环高效吸湿保湿结构各组分的配比表，按照表1中各实施例的配比通过本发明的高分子无源循环高效吸湿保湿结构制备工艺制备高分
子无源循环高效吸湿保湿结构。

[0035] 表1、实施例1至3高分子无源循环高效吸湿保湿结构各组分的配比表

[0036]

[0037] 实施例1至3的高分子无源循环高效吸湿保湿结构均设有阻燃海绵，超吸水纤维上高分子无源循环吸湿保湿组合物的涂层厚度为50μm，在超吸水纤维和阻燃海绵的外侧套设
有作为容纳结构的铝塑膜袋并经封口机封口得到呈片状的高分子无源循环高效吸湿保湿
袋。铝塑膜袋的上半部的两侧面均设有透气孔，以利水分子进入或逸出。铝塑膜袋上均设有
四个胶贴，片状的吸湿袋产品，不占空间，通过胶贴粘附于电气设备柜内的侧壁即可，没有
漏包隐患，环保安全。

[0038] 将实施例1至3制备的高分子无源循环高效吸湿保湿袋置于三个相同的箱式变压器中进行吸湿保湿性能测试，将测试结果记录于表2中。

[0039] 表2、实施例1至3制备的高分子无源循环高效吸湿保湿袋性能测试表

[0040]

[0041] 从表2可以得出，实施例1至3制备的高分子无源循环高效吸湿保湿袋的调湿容量均为大于或等于90g水汽/片，即吸湿/放湿容量大于或等于90g/片，大于高分子无源循环高
效吸湿保湿袋本体自身中量的90％。在40℃、相对湿度92％条件下，调湿速率均大于30小时
内除湿3g/小时，达到3.2－3.5g/小时。

[0042] 本发明的高分子无源循环吸湿保湿组合物，以纳米白炭黑用偶联剂进行处理，经偶联剂处理后，纳米白炭黑具有较低的表面能，易被超吸水纤维大分子浸润，提高了白炭黑
填料的分散程度。同时由于偶联剂在干燥剂－氯化钙和填料－纳米白炭黑之间起着桥梁作
用，增强了纳米白炭黑粒子与氯化钙基质的界面粘结，提高了其对水分子的锁定结合能力；
并通过改进蒙脱石黏土的性能进一步使得所述组合物的吸湿性能提高，加上与分子筛的复
配，使得本发明的高分子无源循环吸湿保湿组合物具有良好的吸湿保湿能力，且无需通过
有源电源输入供电消耗电能，只需将所述组合物置于需要除湿的电气设备的安装柜内即可
实现除湿和保湿，装设操作简单、方便、成本低，无需人工长期维护。本发明的高分子无源循
环高效吸湿保湿结构，其最大优势在于无需像除湿机那样需要有源电力配置，可直接使用，
方便快捷。专门用于配网户外环网柜、箱式变压器、电缆分支箱、配网控制柜及变电户外端
子箱、机构操作箱、电动刀闸箱、高低压开关柜、汇控单元柜等电器设备的除湿和保湿，具有
安装简单、方便、无源使用的特点，即对于一些特定的柜体不可接线时候直接可以无源安
装，有效防止湿气对柜体产生危害，为生产运行设备提供坚固的防护屏障；无腐蚀性：与钢、
黄铜、镁合金和铝合金接触时，不产生腐蚀；防霉效果好：满足IEC68－2－10中规定的1级标
准；环保性能好：满足DBA2332对有毒有害物质限值要求。可作为普通垃圾直接废弃。所吸收
的水分，零下时不冻结，不硬化，可放心使用。

[0043] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换
也应视为本发明的保护范围。