多孔礦物基復(fù)合調(diào)濕材料的制備及性能.pdf

1、調(diào)濕材料是指依靠自身吸放濕性能，自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣相對(duì)濕度的材料，調(diào)濕材料的研究和應(yīng)用對(duì)改善人居環(huán)境、提高物品的保存質(zhì)量、降低能耗有著重要的意義。
　　本文以硅藻土、沸石、海泡石等天然多孔礦物材料為基礎(chǔ)，通過(guò)無(wú)機(jī)鹽改性和PAA復(fù)合的方式制備多孔礦物基復(fù)合調(diào)濕材料。通過(guò)干燥器法測(cè)定各復(fù)合材料在不同相對(duì)濕度下的最大平衡含濕量和吸放濕動(dòng)力學(xué)曲線，并采用BET、SEM、XRD、IR等手段表征分析多孔材料的孔結(jié)構(gòu)、微觀形貌、晶相結(jié)構(gòu)及官能團(tuán)，探討

2、多孔礦物材料的改性及調(diào)濕機(jī)制。
　　選取CaCl2、 MgCl2和NaCl三種無(wú)機(jī)氯鹽分別對(duì)硅藻土、沸石、海泡石進(jìn)行改性，考察無(wú)機(jī)鹽種類、無(wú)機(jī)鹽濃度及礦物種類對(duì)復(fù)合材料調(diào)濕性能的影響。結(jié)果表明，經(jīng)無(wú)機(jī)鹽改性后多孔礦物的吸放濕量和吸放濕速度均明顯提高，選擇CaCl2改性多孔礦物能獲得最優(yōu)的調(diào)濕性能，其中CaCl2改性對(duì)海泡石的調(diào)濕效果最優(yōu)，在同一相對(duì)濕度下復(fù)合材料的吸放濕量隨CaCl2含量的增加而增大。未經(jīng)改性前，硅藻土、沸石、海泡

3、石在相對(duì)濕度為75％的環(huán)境下的最大平衡含濕量為0.32％、3.51％、0.39％，經(jīng)濃度為20 wt％的CaCl2改性后三者在相對(duì)濕度為75％的環(huán)境下的最大平衡含濕量分別為為88.59％、82.96％、98.12％，在相對(duì)濕度為33％的環(huán)境下的飽和放濕率為29.12％、27.68％、30.46％。改性后樣品表面包覆了一層連續(xù)均勻的顆粒，比表面積和孔容有所下降，平均孔徑增大，這些結(jié)構(gòu)上的變化導(dǎo)致了材料調(diào)濕性能的提高。無(wú)機(jī)鹽改性多孔礦物在吸

4、濕過(guò)程中發(fā)生多孔礦物的物理吸附和無(wú)機(jī)鹽的化學(xué)吸附，物理吸附和化學(xué)吸附相互促進(jìn)，從而導(dǎo)致了吸附量的提高。無(wú)機(jī)鹽改性多孔礦物兼具了無(wú)機(jī)鹽廣濕度范圍調(diào)節(jié)和多孔礦物較好的放濕能力。
　　選取以不同方法改性的多孔礦物和丙烯酸為原料，通過(guò)反相懸浮聚合的方法制備出多孔礦物/聚丙烯酸鈉復(fù)合調(diào)濕材料，研究了改性礦物含量、分散劑和中和度等變量因素對(duì)產(chǎn)物的吸放濕速度以及吸放濕容量的影響。結(jié)果表明，硅藻土、沸石和海泡石復(fù)合了聚丙烯酸鈉后濕容量和吸放濕速度

5、得到提高，三者復(fù)合后的最優(yōu)配方分別為硅藻土40 wt％、司班15 wt％、中和度90％，沸石10 wt％、司班10 wt％、中和度80％，海泡石10 wt％、司班5wt％、中和度90％。三種配方在相對(duì)濕度為75％的環(huán)境下的飽和吸濕率為50.12％、51.55％、58.91％，在相對(duì)濕度為33％的環(huán)境下的飽和放濕率為29.14％、32.38％、38.69％。復(fù)合多孔礦物材料表面存在凹坑狀并覆蓋有高分子聚合物，礦物材料的晶體結(jié)構(gòu)并沒有被破壞

6、，有機(jī)高分子與多孔礦物發(fā)生了聚合反應(yīng)。多孔礦物和聚丙烯酸鈉的復(fù)合結(jié)合了多孔礦物優(yōu)良的放濕性能和有機(jī)高分子聚丙烯樹脂的高吸濕性能，聚合物包裹下的礦物材料起到了水蒸氣通道的作用，有利于水分子的進(jìn)出，提高了調(diào)濕容量和吸放濕速率。
　　本文還初步研究了多孔礦物材料在水泥砂漿中的應(yīng)用。制備了沸石含量分別為0、10％、20％、30％的干混砂漿，在保證稠度基本一致的條件下，測(cè)試了砂漿的施工性能、力學(xué)性能和調(diào)濕性能。結(jié)果表明，沸石摻量增大了砂漿的

7、用水量和2h稠度損失，對(duì)保水性影響不大，粘結(jié)強(qiáng)度、28 d抗折抗壓強(qiáng)度均在沸石含量為20％時(shí)最大。對(duì)沸石含量為0和20％的砂漿進(jìn)行模擬室內(nèi)調(diào)濕實(shí)驗(yàn)，并與涂料進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明:在濕度急劇變化的條件下，涂料沒有調(diào)濕效果，水泥砂漿則可以通過(guò)吸收或釋放水蒸氣起到良好的調(diào)濕作用，摻入沸石后調(diào)濕效果更好。
　　通過(guò)無(wú)機(jī)鹽改性和有機(jī)復(fù)合的方式，可以對(duì)硅藻土、沸石、海泡石等天然多孔材料進(jìn)行改性，這是提高其調(diào)濕性能的有效途徑。多孔礦物調(diào)濕材料有望