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一种光固化型除湿材料及其制备方法和应用

申请号 CN202311810760.4 申请日 2023-12-27 公开(公告)号 CN117802824A 公开(公告)日 2024-04-02
申请人 江苏苏净集团有限公司; 苏净英泰克环境设备(盐城)有限公司; 发明人 支伟强; 戴铭; 张翌炜; 陈蓓蓓; 徐思婕; 季子骞;
摘要 本 发明 公开了一种光 固化 型除湿材料及其制备方法和应用,制备方法包括:将光固化 树脂 、光引发剂、除湿填料、致孔剂以及活性稀释剂混匀,制成混合浆料;使第一玻璃 纤维 纸负载混合浆料,负载后将其压制成瓦楞状,然后经光固化,制成瓦楞纸;使第二玻璃纤维纸负载混合浆料,负载后经光固化,制成平板纸,然后在平板纸的表面设置 硅 溶胶层;将瓦楞纸、设置有硅溶胶层的平板纸交替堆叠制成中间体,对中间体进行 焙烧 ;以该法制备的材料兼具制备周期短,粘结强度大以及除湿效果好的优点,在除湿 转轮 轮芯的制备领域拥有巨大的应用潜 力 。
权利要求

1.一种光固化型除湿材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
将光固化树脂、光引发剂、除湿填料、致孔剂以及活性稀释剂混匀,制成混合浆料;
使第一玻璃纤维纸负载所述混合浆料,负载后将其压制成瓦楞状,然后经光固化,制成瓦楞纸;
使第二玻璃纤维纸负载所述混合浆料,负载后经光固化,制成平板纸,然后在所述平板纸的表面设置溶胶层;
将所述瓦楞纸、设置有所述硅溶胶层的所述平板纸交替堆叠制成中间体;其中,所述硅溶胶层用于粘接所述瓦楞纸和所述平板纸;
对所述中间体进行焙烧
2.根据权利要求1所述的光固化型除湿材料的制备方法,其特征在于,所述丙烯酸树脂为选自聚酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或环丙烯酸酯中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的光固化型除湿材料的制备方法,其特征在于,所述活性稀释剂为选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸异片酯、一缩二乙二醇二丙烯酸酯、1,4‑丁二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或多种的组合;和/或,所述光引发剂为选自2‑羟基‑2‑甲基‑1‑苯基‑
1‑丙、2‑羟基‑4'‑(2‑羟乙氧基)‑2‑甲基苯丙酮、羟基环己烷苯酮、2,4,6‑三甲基苯甲酰基‑二苯基氧化膦和异丙基噻吨酮中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的光固化型除湿材料的制备方法,其特征在于,所述除湿填料包括必选的硅胶粉以及可选的分子筛粉;和/或,所述致孔剂为选自氯化铵酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠、尿素和聚磷酸铵中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的光固化型除湿材料的制备方法,其特征在于,以质量份数计,所述混合浆料中,光固化树脂100份,光引发剂0.1‑15份,除湿填料30‑90份,致孔剂10‑50份,活性稀释剂5‑60份。
6.根据权利要求1所述的光固化型除湿材料的制备方法,其特征在于,所述硅溶胶层通过在所述平板纸的表面涂覆硅溶胶形成,所述硅溶胶为质量浓度为10%‑30%的中性硅溶胶。
7.根据权利要求1所述的光固化型除湿材料的制备方法,其特征在于,在进行所述焙烧之前,先对所述中间体进行干燥处理,所述干燥处理为将所述中间体烘干至恒重,所述烘干的温度为30‑60℃;和/或,在进行所述焙烧之后,依次进行清洗和干燥。
8.根据权利要求1所述的光固化型除湿材料的制备方法,其特征在于,所述焙烧的温度为300‑600℃。
9.一种权利要求1‑8中任一项所述的光固化型除湿材料的制备方法制成的光固化型除湿材料。
10.一种权利要求9所述的光固化型除湿材料在制备除湿转轮中的应用。

说明书全文

一种光固化型除湿材料及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及气体除湿技术领域,具体涉及一种光固化型除湿材料及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 随着科技的发展,湿度控制在工农业领域内成为了越发无法忽视的问题,此外,人民生活平的提升也促进了民用除湿设备的发展,转轮除湿技术由于兼具除湿量大,除湿效果与连续性好,适用面广以及不受季节影响等诸多优点而备受关注。除湿轮芯作为转轮除湿系统的核心部件,其生产技术长期掌握在发达国家手中,近二十年来国内在这方面的研究也取得了一定进展,但国内制造的除湿机大多还是依靠进口轮芯,因此国产轮芯的研发仍然任重道远。

发明内容

[0003] 本发明的目的是克服现有技术中的一个或多个不足,提供一种新型的光固化型除湿材料的制备方法,该方法制备的光固化型除湿材料能够兼具强度好、不易掉粉、工序简单、制备周期短等优点。
[0004] 本发明同时还提供了一种上述方法制备的新型的光固化型除湿材料。
[0005] 本发明同时还提供了一种上述方法制备的新型的光固化型除湿材料在制备除湿转轮中的应用。
[0006] 为达到上述目的,本发明采用的一种技术方案是:
[0007] 一种光固化型除湿材料的制备方法,所述制备方法包括:
[0008] 将光固化树脂、光引发剂、除湿填料、致孔剂以及活性稀释剂混匀,制成混合浆料;
[0009] 使第一玻璃纤维纸负载所述混合浆料,负载后将其压制成瓦楞状,然后经光固化,制成瓦楞纸;
[0010] 使第二玻璃纤维纸负载所述混合浆料,负载后经光固化,制成平板纸,然后在所述平板纸的表面设置溶胶层;
[0011] 将所述瓦楞纸、设置有所述硅溶胶层的所述平板纸交替堆叠制成中间体;其中,所述硅溶胶层用于粘接所述瓦楞纸和所述平板纸;
[0012] 对所述中间体进行焙烧
[0013] 在本发明的一些实施方式中,所述丙烯酸树脂为选自聚酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或环丙烯酸酯中的一种或多种的组合。
[0014] 在本发明的一些实施方式中,所述活性稀释剂为选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸异片酯、一缩二乙二醇二丙烯酸酯、1,4‑丁二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或多种的组合。
[0015] 在本发明的一些实施方式中,所述光引发剂为选自2‑羟基‑2‑甲基‑1‑苯基‑1‑丙、2‑羟基‑4'‑(2‑羟乙氧基)‑2‑甲基苯丙酮、羟基环己烷苯酮、2,4,6‑三甲基苯甲酰基‑二苯基氧化膦和异丙基噻吨酮中的一种或多种的组合。
[0016] 在本发明的一些实施方式中,所述除湿填料包括必选的硅胶粉以及可选的分子筛粉。
[0017] 进一步地,所述硅胶粉可选A型硅胶粉、B型硅胶粉以及C型硅胶粉中的一种或多种。
[0018] 进一步地,所述分子筛粉可选4A型分子筛粉、5A型分子筛粉以及13X型分子筛粉中的一种或多种。
[0019] 根据本发明的一些具体方面,所述除湿填料由硅胶粉和分子筛粉构成,以质量百分含量计,所述分子筛粉占约10%‑40%。
[0020] 在本发明的一些实施方式中,所述致孔剂为选自氯化铵酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠、尿素和聚磷酸铵中的一种或多种的组合。
[0021] 根据本发明的一些优选方面,以质量份数计,所述混合浆料中,光固化树脂100份,光引发剂0.1‑15份,除湿填料30‑90份,致孔剂10‑50份,活性稀释剂5‑60份。
[0022] 根据本发明的一些优选方面,所述硅溶胶层通过在所述平板纸的表面涂覆硅溶胶形成,所述硅溶胶为质量浓度为10%‑30%的中性硅溶胶。
[0023] 在本发明的一些具体且优选的实施方式中,在进行所述焙烧之前,先对所述中间体进行干燥处理,所述干燥处理为将所述中间体烘干至恒重,所述烘干的温度为30‑60℃。
[0024] 在本发明的一些具体且优选的实施方式中,在进行所述焙烧之后,依次进行清洗和干燥。
[0025] 根据本发明的一些优选方面,所述焙烧的温度为300‑600℃。
[0026] 在本发明的一些实施方式中,所述焙烧的焙烧时间为0.5‑5h。
[0027] 在本发明的一些实施方式中,所述光固化通过照射紫外光进行。
[0028] 在本发明的一些实施方式中,制备所述光固化型除湿材料的实施方式包括:
[0029] 将丙烯酸酯、活性稀释剂、光引发剂、除湿填料以及致孔剂配制成均匀的浆料,以活性稀释剂的用量调节体系粘度
[0030] 将玻璃纤维纸浸渍配制好的浆料后送入瓦楞辊中压制成瓦楞状,在瓦楞辊的出口端设置紫外灯,使得纤维纸一脱离辊体便得以固化定型,制成瓦楞纸;
[0031] 另取玻璃纤维纸刷涂前述浆料后照射紫外光进行固化,制成平板纸,随后刷涂硅溶胶并与上述瓦楞纸贴合,以一层瓦楞纸一层平板纸的次序依次堆叠形成蜂窝状的体,堆叠至一定尺寸后将其低温烘干;
[0032] 将烘干后的样品放入弗炉中进行焙烧,待其冷却后使用乙醇洗去焙烧残留的游离粉尘并烘干即可得到对应光固化型除湿材料。
[0033] 本发明提供的又一技术方案:一种上述所述的光固化型除湿材料的制备方法制成的光固化型除湿材料。
[0034] 本发明提供的又一技术方案:一种上述所述的光固化型除湿材料在制备除湿转轮中的应用。
[0035] 由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
[0036] 本发明创新地以光固化树脂作为胶黏剂,在基材成型阶段就把除湿填料负载到基材表面,将基材成型与有效成分的涂覆集合到了同一道工序中,不但节省了时间,而且等同于变相减少了胶黏剂的用量,有利于提高有效成分在整个试样中的占比。此外,在后续的焙烧步骤中,大部分光固化树脂都将被烧除,配合致孔剂释放的气体,能够把原本表面光滑的涂层变为多孔结构,使其具备吸附,同时,事先加入的除湿填料以及硅溶胶在焙烧过程中也有部分能够形成具有自支撑性的二氧化硅陶瓷结构,最终得到兼具多孔结构与一定强度的吸附材料,进而使得本发明光固化型除湿材料能够兼具强度好、不易掉粉、工序简单、制备周期短等优点。附图说明
[0037] 图1为本发明实施例中瓦楞纸的制备工艺流程示意图;
[0038] 图2本发明实施例中除湿性能测试示意图。

具体实施方式

[0039] 以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明;应理解,这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点,而本发明不受以下实施例的范围限制;实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整,未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
[0040] 下述实施例中未作特殊说明,所有原料均来自于商购或通过本领域的常规方法制备而得。
[0041] 下述中,聚氨酯丙烯酸酯购自沙多玛,牌号CN981 NS;聚酯丙烯酸酯购自沙多玛,牌号CN2254 NS;环氧丙烯酸酯购自沙多玛,牌号CN104 NS;A型硅胶粉购自青岛宸容新材料有限公司;B型硅胶粉购自青岛宸容新材料有限公司;C型硅胶粉购自青岛宸容新材料有限公司;4A型分子筛粉购自阿拉丁;5A型分子筛粉购自阿拉丁;13X型分子筛粉购自阿拉丁;聚磷酸铵购自阿拉丁;中性硅溶胶购自上海源叶生物科技有限公司,使用时稀释至质量浓度为20%。
[0042] 实施例1
[0043] 本例提供一种光固化型除湿材料制备方法及其制成的光固化型除湿材料,该制备方法包括:
[0044] 取聚氨酯丙烯酸酯100质量份,一缩二乙二醇二丙烯酸酯30质量份,季戊四醇三丙烯酸酯20质量份,2‑羟基‑2‑甲基‑1‑苯基‑1‑丙酮6质量份,B型硅胶粉38质量份,氯化铵10质量份,聚磷酸铵8质量份,将所有原料混合到一起后搅拌均匀,随后超声分散30min得到所需混合浆料。
[0045] 取玻璃纤维纸浸渍混合浆料后经过瓦楞辊压制成瓦楞形,在瓦楞辊的出口处设置紫外照射区,使得玻璃纤维纸一经离开瓦楞就被固化定型,得到负载有光固化树脂的瓦楞纸(制备工艺流程示意图如图1所示)。另取玻璃纤维纸刷涂混合浆料后使用紫外灯照射固化,得到负载有光固化树脂的平板纸,随后在平板纸表面刷涂质量浓度为20%的中性硅溶胶并将其贴合到瓦楞纸上,将瓦楞纸与平板纸交替堆叠得到蜂窝状的块体,随后在40℃下烘至恒重。
[0046] 将所得块体放入马弗炉中以500℃焙烧2h,待其冷却后用无水乙醇洗去焙烧残留的游离粉尘,烘干后即得所需光固化型除湿材料。
[0047] 实施例2
[0048] 本例提供一种光固化型除湿材料的制备方法及其制成的光固化型除湿材料,该制备方法包括:
[0049] 取聚酯丙烯酸酯100质量份,甲基丙烯酸羟乙酯10质量份,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯30质量份,2‑羟基‑2‑甲基‑1‑苯基‑1‑丙酮5质量份,2‑羟基‑4'‑(2‑羟乙氧基)‑2‑甲基苯丙酮5质量份,A型硅胶粉10质量份,B型硅胶粉10质量份,4A型分子筛粉10质量份,碳酸铵5质量份,碳酸氢钠5质量份,将所有原料混合到一起后搅拌均匀,随后超声分散30min得到所需混合浆料。
[0050] 取玻璃纤维纸浸渍混合浆料后经过瓦楞辊压制成瓦楞形,在瓦楞辊的出口处设置紫外照射区,使得玻璃纤维纸一经离开瓦楞就被固化定型,得到负载有光固化树脂的瓦楞纸。另取玻璃纤维纸刷涂混合浆料后使用紫外灯照射固化,得到负载有光固化树脂的平板纸,随后在平板纸表面刷涂质量浓度为20%的中性硅溶胶并将其贴合到瓦楞纸上,将瓦楞纸与平板纸交替堆叠得到蜂窝状的块体,随后在30℃下烘至恒重。
[0051] 将所得块体放入马弗炉中以350℃焙烧4h,待其冷却后用无水乙醇洗去焙烧残留的游离粉尘,烘干后即得所需光固化型除湿材料。
[0052] 实施例3
[0053] 本例提供一种光固化型除湿材料的制备方法及其制成的光固化型除湿材料,该制备方法包括:
[0054] 取环氧丙烯酸酯100质量份,甲基丙烯酸异冰片酯25质量份,1,4‑丁二醇二丙烯酸酯30质量份,季戊四醇四丙烯酸酯25质量份,羟基环己烷苯酮12质量份,A型硅胶粉25质量份,C型硅胶粉25质量份,13X型分子筛粉10质量份,氯化铵15质量份,碳酸铵5质量份,尿素16质量份,将所有原料混合到一起后搅拌均匀,随后超声分散30min得到所需混合浆料。
[0055] 取玻璃纤维纸浸渍混合浆料后经过瓦楞辊压制成瓦楞形,在瓦楞辊的出口处设置紫外照射区,使得玻璃纤维纸一经离开瓦楞就被固化定型,得到负载有光固化树脂的瓦楞纸。另取玻璃纤维纸刷涂混合浆料后使用紫外灯照射固化,得到负载有光固化树脂的平板纸,随后在平板纸表面刷涂质量浓度为20%的中性硅溶胶并将其贴合到瓦楞纸上,将瓦楞纸平板纸交替堆叠得到蜂窝状的块体,随后在50℃下烘至恒重。
[0056] 将所得块体放入马弗炉中以600℃焙烧1h,待其冷却后用无水乙醇洗去焙烧残留的游离粉尘,烘干后即得所需光固化型除湿材料。
[0057] 对比例1
[0058] 本例提供一种除湿材料的制备方法,其基本同实施例1,其区别仅在于:不进行后续的焙烧工艺。
[0059] 具体步骤包括:
[0060] 取聚氨酯丙烯酸酯100质量份,一缩二乙二醇二丙烯酸酯30质量份,季戊四醇三丙烯酸酯20质量份,2‑羟基‑2‑甲基‑1‑苯基‑1‑丙酮6质量份,B型硅胶粉38质量份,氯化铵10质量份,聚磷酸铵8质量份,将所有原料混合到一起后搅拌均匀,随后超声分散30min得到所需混合浆料。
[0061] 取玻璃纤维纸浸渍混合浆料后经过瓦楞辊压制成瓦楞形,在瓦楞辊的出口处设置紫外照射区,使得玻璃纤维纸一经离开瓦楞就被固化定型,得到负载有光固化树脂的瓦楞纸。另取玻璃纤维纸刷涂混合浆料后使用紫外灯照射固化,得到负载有光固化树脂的平板纸,随后在平板纸表面刷涂质量浓度为20%的中性硅溶胶并将其贴合到瓦楞纸上,将瓦楞纸平板纸交替堆叠得到蜂窝状的块体,随后在40℃下烘至恒重,得到对应除湿材料。
[0062] 对比例2
[0063] 本例提供一种除湿材料的制备方法,具体步骤包括:
[0064] 取质量浓度为20%的中性硅溶胶150质量份,向其中加入B型硅胶粉38质量份,搅拌均匀后超声分散30min得到所需混合浆料。取市售蜂窝状玻璃纤维载体,浸渍混合浆料后在40℃下烘至恒重,得到对应除湿材料。
[0065] 对比例3
[0066] 本例提供一种原位合成硅胶除湿材料的制备方法,具体步骤包括:
[0067] 配制10kg质量浓度为40%的钠水玻璃(模数为3.1),取市售的蜂窝状玻璃纤维载体在不停搅拌的情况下放入水玻璃中浸泡2h,随后取出并放入烘箱中烘干。待载体完全烘干后将其放入质量浓度为20%的盐酸溶液中,于45℃下反应6h(反应过程中持续搅拌),反应完成后取出放入清水中浸泡72h进行陈化,期间每隔24h更换一次清水,将试样取出后使用流动清水冲洗10min,随后放入烘箱中以250℃烘6h得到对应除湿材料。
[0068] 性能测试
[0069] 取实施例1~3以及对比例1~3所得材料,分别裁出100mm3的试块,烘至恒重后记录其初始质量m0并放入测试机中进行除湿性能的测试(如图2所示),该测试机的腔体截面2
为100mm的正方形,将试样放入后无漏(蜂窝面为迎风面),内部通有温度为15℃,相对湿度为85%,面风速为2.0m/s的流动风,试样放入后吸附7.5min,随后取出记录其质量m1。以吸附前后的质量差,即吸附量△m表征材料的除湿性能,测试结果如表1所示。
[0070] △m=m1‑m0
[0071] 取试样放入测试腔体,将面风速调节至5.0m/s,在试样后端放置深色纸片,观察是否有粉末出现在纸片上,以此表征试样表面有效成分的粘结强度,测试结果同样被记录于表1中。
[0072] 表1各样品的性能测试结果
[0073]  吸附量△m(g) 是否掉粉
实施例1 36.1 否
实施例2 33.2 否
实施例3 35.9 否
对比例1 6.7 否
对比例2 26.3 是
对比例3 36.9 否
[0074] 实施例1与对比例1的对比表明在不进行焙烧的情况下,所得材料的除湿效果很差,分析认为应是光固化树脂将大部分除湿填料包埋在涂层内部,并且光固化树脂本身具有疏水而光滑的表面,不利于材料对于水蒸气的吸附。而焙烧之后得到的材料由于大部分光固化树脂被烧除,同时致孔剂在高温下因分解而释放出气体,在两者共同作用下形成了大量的孔洞结构,并且被包埋在内部的硅胶也得以暴露到表层,起到捕捉水蒸气的作用,因而其除湿性能得到了大幅度提升。
[0075] 实施例1与对比例2相比,不仅粉末的粘结强度更高,而且具有更好的除湿效果。对比例2由于仅仅是依靠硅溶胶的粘结性将除湿填料涂覆到基材表面,当除湿填料用量较小时其除湿性能就会下降,而一旦除湿填料的用量提升,就会导致粉料的粘结强度下降,实施例1则是先将除湿填料固定在光固化树脂内部,后续焙烧过程中硅胶本身又能够产生类似于烧结陶瓷的效果,因而其强度也得到提升,不容易产生掉粉现象。
[0076] 此外,以本发明所述方法制备的多孔材料还具有工艺流程简单,制备周期短的优点,通常效果较好的硅胶除湿材料都需要使用原位合成法进行制备,该法需先将液体硅源负载到蜂窝基材上,烘干后再进行酸化反应,后续还需进行陈化和活化等一系列步骤,其中,仅陈化一个步骤就有可能耗时超过本发明所述工艺的完整流程。实施例1与对比例3的对比显示其吸湿量相当,表明该工艺所得材料能够取得较好的除湿效果。
[0077] 综上,以本发明所述方法制备的光固化型除湿材料能够兼具制备周期短,粘结强度大以及除湿效果好的优点,在除湿转轮轮芯的制备方面拥有巨大的应用潜力。
[0078] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
[0079] 在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。