一種能夠高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種能夠高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑的制備方法。丙烯酸加入NaOH溶液中得到調(diào)pH值后的丙烯酸溶液；再加入甲基丙烯酸、丙烯酰胺，混合均勻后得到混合溶液；置于溫水中進行充氮排氧0.5～2小時，然后加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，形成反應(yīng)溶液；置于50～70℃恒溫水浴中加熱，反應(yīng)3～6小時，獲得凝膠狀聚合產(chǎn)物，最后切片、造粒、烘干處理、粉碎、過篩，得到最終產(chǎn)品。采用該方法制備的高分子調(diào)濕劑具有調(diào)濕容量大、快速的響應(yīng)能力、成本低和可再生使用等優(yōu)點，且該制備方法具有產(chǎn)物分子量比較均勻、工藝簡單、成本低和易于控制等優(yōu)點、易于實現(xiàn)工業(yè)化的特點。
【專利說明】ー種能夠高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保建筑材料領(lǐng)域，具體涉及ー種能夠高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國南方降雨量多，尤其是毎年6月中下旬至7月上半月之間持續(xù)天明有雨的梅雨季節(jié)，空氣濕度大、氣溫高，衣物等容易發(fā)霉。例如，現(xiàn)代的建造房屋多是鑲板、預制板(或頂制品)、鋼筋混凝土、金屬框格窗等材料，故氣密性高，結(jié)露的問題多。其原因是房屋氣密性好，通風差，生活水平提高，用水増加，使用石油氣爐、煤氣爐等暖房器具等，造成結(jié)露觀象嚴重。特別是廚房、洗澡房、洗臉間、大型室內(nèi)澡堂等潮濕房屋在壁面、房頂、地面的結(jié)露更是嚴重。
[0003]調(diào)濕材料是指不需要借助任何人工能源和機械設(shè)備，依靠自身的吸放濕特性感應(yīng)所調(diào)空間空氣的濕度變化，自動調(diào)節(jié)濕度的功能材料。當濕度較高時，調(diào)濕材料能夠吸附環(huán)境中的水蒸氣，使空間的濕度降低；當濕度較低吋，材料將釋放出自身吸附的水蒸氣，増加空間的相対濕度，從而保持環(huán)境空間濕度的相對恒定。例如添加了調(diào)濕劑的壁紙可以防結(jié)露，調(diào)節(jié)房間的濕度；將添加物與調(diào)濕劑混合制備調(diào)濕涂料，用于建筑物的內(nèi)壁、儲存設(shè)備內(nèi)壁的表面涂飾，從而達到調(diào)濕的目的；將橡膠與高分子調(diào)濕劑并用做成止水(隔水)材料，常用在建筑物建造隙的填充、密封、止水及各類機器的氣密、防水等土木建筑工程領(lǐng)域中。
[0004]利用調(diào)濕材料的吸放濕特性來調(diào)節(jié)濕度，雖然是一種被動的控制措施，但它無需任何機械設(shè)備和能源消耗，因而是ー種生態(tài)性的控制調(diào)節(jié)方法。這對于改善人居環(huán)境、植物(花卉、農(nóng)作物等)的健康生長、提高物品(食品、藥品、文物)的保存質(zhì)量、儀器的正常運行、維持生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，無疑都具有重要的應(yīng)用價值和社會意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供ー種エ藝簡單、成本低廉、能源消耗低和高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑的制備方法，使之適合于除濕系統(tǒng)、止水(隔水)材料和調(diào)濕涂料等需要調(diào)節(jié)濕度的場合。
[0006]本發(fā)明方法包括以下步驟:
步驟(I).將丙烯酸加入到裝有攪拌器的反應(yīng)器中，邊攪拌邊加入濃度為14-20 %的NaOH溶液，得到丙烯酸溶液；
其中，氫氧化鈉的質(zhì)量=(丙烯酸+甲基丙烯酸)X (65 %-85 %) X40，丙烯酸和甲基丙烯酸均為物質(zhì)的量，單位為mol，40為氫氧化鈉的分子量，65 %-85 %為中和度。
[0007]步驟(I)在冰水浴中進行，防止氫氧化鈉溶液發(fā)熱會導致丙烯酸的揮發(fā)。
[0008]步驟(2).在調(diào)PH值后的丙烯酸溶液中，邊攪拌邊加入甲基丙烯酸、丙烯酰胺，混合均勻后得到混合溶液；其中，甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺的質(zhì)量比為(2-18): (I-3):1 ；
步驟(3).將步驟(2)配制的混合溶液，置于溫度為22-25°C的溫水中進行充氮排氧
0.5-2小時，然后加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，充分攪拌均勻后，最終形成反應(yīng)溶液。
[0009]其中，交聯(lián)劑的質(zhì)量=(丙烯酸+丙烯酰胺+甲基丙烯酸)X (0.2 %-2 %)，其中丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸均為質(zhì)量，單位為g ;引發(fā)劑的質(zhì)量=(丙烯酸+丙烯酰胺+甲基丙烯酸)X (0.2 %-2 %)，其中丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸均為質(zhì)量，單位為g。
[0010]所述的交聯(lián)劑為N-羥甲基丙烯酰胺、N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺或雙丙酮丙烯酰胺；
所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀、亞硫酸氫鈉/過硫酸銨、雙氧水、過硫酸銨/硫酸亞鐵或過硫酸鈉；
步驟(4).將步驟(3)得到的反應(yīng)溶液置于溫度為50-70°C的恒溫水浴中加熱，讓其充分反應(yīng)3-6小吋，獲得凝膠狀聚合產(chǎn)物。
[0011]步驟(5).將步驟(4)得到的凝膠狀聚合產(chǎn)物經(jīng)切片、造粒、烘干處理、粉碎、過篩后，即得到本發(fā)明制備的能夠高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑。
[0012]所述經(jīng)切片后的凝膠狀聚合產(chǎn)物的厚度為0.5-1.5cm ；
所述的烘干處理為80-120°C溫度下烘干4-6小時，至凝膠狀聚合產(chǎn)物的質(zhì)量不發(fā)生變化；
所述的過篩選擇45-60目。`
[0013]本發(fā)明采用丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸等為單體，通過共聚物中羧酸基團、酰胺基團等多種基團的相互協(xié)同作用，明顯地提高高分子調(diào)濕劑的調(diào)濕性能，且產(chǎn)品的形狀多祥化可適用不同的場合。相比無機類調(diào)濕材料，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
1.硅膠和分子篩類等無機類調(diào)濕劑幾十分鐘內(nèi)便達到吸濕飽和，不再發(fā)揮作用；而該高分子調(diào)濕劑7天后仍未達到吸濕飽和且調(diào)濕容量大，最高吸濕量可達0.95g/g，體現(xiàn)了長效調(diào)濕的優(yōu)越性。
[0014]2.制備エ藝簡單，采用“ー鍋法”即可實現(xiàn)。
[0015]3.再生能耗低，再生后的調(diào)濕性能下降不超過2 %。
[0016]采用該方法制備的高分子調(diào)濕劑具有調(diào)濕容量大、快速的響應(yīng)能力、成本低和可再生使用等優(yōu)點，廣泛地應(yīng)用于防結(jié)露和調(diào)濕壁紙、結(jié)露防止片與調(diào)濕片、調(diào)濕涂料、隔水材料和建筑等行業(yè)。并且該制備方法具有產(chǎn)物分子量比較均勻、エ藝簡單、成本低和易于控制等優(yōu)點、易于實現(xiàn)エ業(yè)化的特點。
【具體實施方式】
[0017]將本發(fā)明的具體實施例說明如下，但并非限制本發(fā)明所表述的范圍只為更具體說明本發(fā)明的特點。
[0018]實施例1
⑴取3g丙烯酸加入到裝有攪拌器的三ロ燒瓶中，邊攪拌邊加入濃度為18.3 %的NaOH溶液，得到丙烯酸溶液。其中，NaOH溶液中NaOH的質(zhì)量為19.lg。
[0019]⑵將第⑴步在冰水浴中進行，防止氫氧化鈉溶液發(fā)熱會導致丙烯酸的揮發(fā)。
[0020]⑶將第⑴步已調(diào)好PH值的丙烯酸溶液，邊攪拌邊加入54g甲基丙烯酸、3g丙烯酰胺，得到混合溶液。
[0021]⑷將第⑶步配好的混合溶液，置于25 °C溫水中充氮排氧0.5小吋，之后加入
0.1SgN-羥甲基丙烯酰胺和0.18g過硫酸鉀，充分攪拌后最終形成反應(yīng)溶液。
[0022](5)將第⑷步配好的反應(yīng)溶液于65°C的恒溫水浴中加熱，讓其充分反應(yīng)3小時，獲得凝膠狀聚合產(chǎn)物。
[0023](6)將第(5)步得到的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)切片、造粒、120°C下烘干處理4h、粉碎、過篩，得到高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑。
[0024](7)性能測試:
吸濕性能:將實施例1所制備的高分子調(diào)濕劑放入恒溫恒濕箱中進行吸濕，直至吸濕飽和。測試條件為:T=25°C，RH=90 %。最終測得其吸濕量為0.825g/g。
再生性能:將實施例1所制備的高分子調(diào)濕劑再生處理，再生五次后的平衡吸濕率下降也不超過2 %。
[0025]實施例2
⑴取15g丙烯酸加入到裝有攪拌器的三ロ燒瓶中，邊攪拌邊加入濃度為16 %的NaOH溶液，得到丙烯酸溶液。其中，NaOH溶液中NaOH的質(zhì)量為16.7g。
[0026]⑵將第⑴步在冰水浴中進行，防止氫氧化鈉溶液發(fā)熱會導致丙烯酸的揮發(fā)。
[0027]⑶將第⑴步已調(diào)好PH值的丙烯酸溶液，邊攪拌邊加入30g甲基丙烯酸、15g丙烯酰胺，得到混合溶液。
[0028]⑷將第⑶步配好的混合溶液，置于25°C溫水中充氮排氧0.7小吋，之后加入
0.18gN，N’_亞甲基雙丙烯酰胺和0.18g亞硫酸氫鈉/過硫酸銨，充分攪拌后最終形成反應(yīng)溶液。
[0029](5)將第⑷步配好的混合溶液于65°C的恒溫水浴中加熱，讓其充分反應(yīng)3小時，獲得凝膠狀聚合產(chǎn)物。
[0030](6)將第(5)步得到的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)切片、造粒、120°C下烘干處理4h、粉碎、過篩后，得到高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑。
[0031](7)性能測試:
吸濕性能:將實施例2所制備的高分子調(diào)濕劑放入恒溫恒濕箱中進行吸濕，直至吸濕飽和。測試條件為:T=25°C，RH=90 %。最終測得其吸濕量為0.885g/g。
再生性能:實施例2所制備的高分子調(diào)濕劑再生處理，再生五次后的平衡吸濕率下降也不超過2 %。
[0032]實施例3
⑴取5.5g丙烯酸加入到裝有攪拌器的三ロ燒瓶中，邊攪拌邊加入濃度為14 %的NaOH溶液，得到混合溶液。其中，NaOH溶液中NaOH的質(zhì)量為10.21g。
[0033]⑵將第⑴步在冰水浴中進行，防止氫氧化鈉溶液發(fā)熱會導致丙烯酸的揮發(fā)；
⑶將第⑴步已調(diào)好PH值的丙烯酸溶液，邊攪拌邊加入19.25g甲基丙烯酸、2.75g丙烯
酰胺，得到混合溶液。
[0034]⑷將第⑶步配好的混合溶液，置于25°C溫水中充氮排氧0.5小時，之后加入0.25g雙丙酮丙烯酰胺和0.35g雙氧水，充分攪拌后最終形成反應(yīng)溶液。
[0035](5)將第⑷步配好的反應(yīng)溶液于65°C的恒溫水浴中加熱，讓其充分反應(yīng)4小時，獲得凝膠狀聚合產(chǎn)物。
[0036](6)將第(5)步得到的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)切片、造粒、120°C下烘干處理4h、粉碎、過篩后，得到高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑。
[0037](7)性能測試:
吸濕性能:將實施例3所制備的高分子調(diào)濕劑放入恒溫恒濕箱中進行吸濕，直至吸濕飽和。測試條件為:T=25°C，RH=90 %。其吸濕量為0.95g/g。
再生性能:將實施例3所制備的高分子調(diào)濕劑再生處理，再生五次后的平衡吸濕率下降也不超過2 %。
[0038]實施例4
⑴取6.5g丙烯酸加入到裝有攪拌器的三ロ燒瓶中，邊攪拌邊加入濃度為14.2 %的NaOH溶液，得到丙烯酸溶液。其中，NaOH溶液中NaOH的質(zhì)量為9.52 g.⑵將第⑴步在冰水浴中進行，防止氫氧化鈉溶液發(fā)熱會導致丙烯酸的揮發(fā)。
[0039](3)將第⑴步已調(diào)好PH值的丙烯酸溶液，邊攪拌邊加入19.5g甲基丙烯酸、6.5g丙烯酰胺，得到混合溶液。
[0040]⑷將第⑶步配好的混合溶液，置于25 °C溫水中充氮排氧0.5小吋，之后加入
0.2gN-羥甲基丙烯酰胺、0.4g過硫酸銨/硫酸亞鐵，充分攪拌后最終形成混合溶液。
[0041](5)將第⑷步配好的混合溶液于65°C的恒溫水浴中加熱，讓其充分反應(yīng)3小時，獲得凝膠狀聚合產(chǎn)物。
[0042](6)將第(5)步 得到的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)切片、造粒、120°C下烘干處理4h、粉碎、過篩后，得到高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑。
[0043](7)性能測試:
吸濕性能:將實施例4所制備的高分子調(diào)濕劑放入恒溫恒濕箱中進行吸濕，直至吸濕飽和。測試條件為:T=25°C，RH=90 %。其吸濕量為0.87g/g。
再生性能:將實施例4所制備的高分子調(diào)濕劑再生處理，再生五次后的平衡吸濕率下降也不超過2 %。
[0044]實施例5
⑴取15g丙烯酸加入到裝有攪拌器的三ロ燒瓶中，邊攪拌邊加入濃度為20 %的NaOH溶液，得到丙烯酸溶液。其中，NaOH溶液中NaOH的質(zhì)量為14.5g。
[0045]⑵將第⑴步在冰水浴中進行，防止氫氧化鈉溶液發(fā)熱會導致丙烯酸的揮發(fā)。
[0046]⑶將第⑴步已調(diào)好PH值的丙烯酸溶液，邊攪拌邊加入30g甲基丙烯酸、5g丙烯酰胺，得到混合溶液。
[0047]⑷將第⑶步配好的混合溶液，置于22°C溫水中充氮排氧2小時，之后加入0.1gN,N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、0.1g過硫酸鈉，充分攪拌后最終形成混合溶液。
[0048](5)將第⑷步配好的混合溶液于50°C的恒溫水浴中加熱，讓其充分反應(yīng)6小時，獲得凝膠狀聚合產(chǎn)物。
[0049](6)將第(5)步得到的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)切片、造粒、80 V下烘干處理6h、粉碎、過篩后，得到高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑。
[0050](7)性能測試:
吸濕性能:將實施例5所制備的高分子調(diào)濕劑放入恒溫恒濕箱中進行吸濕，直至吸濕飽和。測試條件為:T=25°C, RH=90 %。其吸濕量為0.88g/g。
[0051]再生性能:將實施例5所制備的高分子調(diào)濕劑再生處理，再生五次后的平衡吸濕率下降也不超過2 %。
[0052]實施例6
⑴取6g丙烯酸加入到裝有攪拌器的三ロ燒瓶中，邊攪拌邊加入濃度為15 %的NaOH溶液，得到丙烯酸溶液。其中，NaOH溶液中NaOH的質(zhì)量為9.17 g。
[0053]⑵將第⑴步在冰水浴中進行，防止氫氧化鈉溶液發(fā)熱會導致丙烯酸的揮發(fā)。
[0054]⑶將第⑴步已調(diào)好PH值的丙烯酸溶液，邊攪拌邊加入21g甲基丙烯酸、3g丙烯酰胺，得到混合溶液。
[0055]⑷將第⑶步配好的混合溶液，置于22°C溫水中充氮排氧1.5小時，之后加入0.6g雙丙酮丙烯酰胺、0.6g過硫酸鉀，充分攪拌后最終形成混合溶液。
[0056](5)將第⑷步配好的混合溶液于70°C的恒溫水浴中加熱，讓其充分反應(yīng)3小時，獲得凝膠狀聚合產(chǎn)物。
[0057](6)將第(5)步得到的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)切片、造粒、100°C下烘干處理5h、粉碎、過篩后，得到高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑。
[0058](7)性能測試:
吸濕性能:將實施例6所制備的高分子調(diào)濕劑放入恒溫恒濕箱中進行吸濕，直至吸濕飽和。測試條件為:T=25°C，RH=90 %。其吸濕量為0.90g/g。
[0059]再生性能:將實施例6所制備的高分子調(diào)濕劑再生處理，再生五次后的平衡吸濕率下降也不超過2 %。
[0060]上述實施例第(6)步經(jīng)切片后的凝膠狀聚合產(chǎn)物的厚度為0.5-1.5cm ;過篩選擇45-60目。
[0061]上述實施例并非是對于本發(fā)明的限制，本發(fā)明并非僅限于上述實施例，只要符合本發(fā)明要求，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種能夠高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟(I).將丙烯酸加入到裝有攪拌器的反應(yīng)器中，邊攪拌邊加入濃度為14-20 %的NaOH溶液，得到丙烯酸溶液； 其中，氫氧化鈉的質(zhì)量=(丙烯酸+甲基丙烯酸)X (65 %-85 %) X40 ;丙烯酸和甲基丙烯酸均為物質(zhì)的量，單位為mol ；40為氫氧化鈉的分子量；65 %-85 %為中和度；步驟(2).在調(diào)PH值后的丙烯酸溶液中，邊攪拌邊加入甲基丙烯酸、丙烯酰胺，混合均勻后得到混合溶液；其中甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺的質(zhì)量比為(2-18):(1-3):1 ; 步驟(3).將步驟(2)配制的混合溶液，置于溫度為22-25°C的溫水中進行充氮排氧0.5-2小時，然后加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，充分攪拌均勻后，最終形成反應(yīng)溶液； 其中，交聯(lián)劑的質(zhì)量=(丙烯酸+丙烯酰胺+甲基丙烯酸)X (0.2 %-2 %)，其中丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸 均為質(zhì)量，單位為g ;引發(fā)劑的質(zhì)量=(丙烯酸+丙烯酰胺+甲基丙烯酸)X (0.2 %-2 %)，其中丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸均為質(zhì)量，單位為g; 步驟(4).將步驟(3)得到的反應(yīng)溶液置于溫度為50-70°C的恒溫水浴中加熱，讓其充分反應(yīng)3-6小吋，獲得凝膠狀聚合產(chǎn)物； 步驟(5).將步驟(4)得到的凝膠狀聚合產(chǎn)物經(jīng)切片、造粒、烘干處理、粉碎、過篩后，得到能夠高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑。
2.如權(quán)利要求1所述的ー種能夠高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑的制備方法，其特征在于步驟(I)在冰水浴中進行，防止氫氧化鈉溶液發(fā)熱會導致丙烯酸的揮發(fā)。
3.如權(quán)利要求1所述的ー種能夠高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑的制備方法，其特征在于所述的交聯(lián)劑為N-羥甲基丙烯酰胺、N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺或雙丙酮丙烯酰胺。
4.如權(quán)利要求1所述的ー種能夠高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑的制備方法，其特征在于所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀、亞硫酸氫鈉/過硫酸銨、雙氧水、過硫酸銨/硫酸亞鐵或過硫酸鈉。
5.如權(quán)利要求1所述的ー種能夠高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑的制備方法，其特征在于步驟(5)經(jīng)切片后的凝膠狀聚合產(chǎn)物的厚度為0.5-1.5cm。
6.如權(quán)利要求1所述的ー種能夠高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑的制備方法，其特征在于步驟(5)所述的烘干處理為80-120°C溫度下烘干4-6小時，至凝膠狀聚合產(chǎn)物的質(zhì)量不發(fā)生變化。
7.如權(quán)利要求1所述的ー種能夠高效調(diào)濕的高分子調(diào)濕劑的制備方法，其特征在于步驟(5)所述的過篩選擇45-60目。
【文檔編號】C08F220/06GK103450385SQ201310361423
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】張春曉, 趙紅挺, 張素玲, 姚志通 申請人:杭州電子科技大學