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CN115403836A - 多孔型控湿材料及其生产方法和免维护干燥组件 - Google Patents

多孔型控湿材料及其生产方法和免维护干燥组件 Download PDF

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CN115403836A
CN115403836A CN202110582521.2A CN202110582521A CN115403836A CN 115403836 A CN115403836 A CN 115403836A CN 202110582521 A CN202110582521 A CN 202110582521A CN 115403836 A CN115403836 A CN 115403836A
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polymer
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Huizhou Voir Science & Technology Co ltd
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Abstract

本发明涉及一种多孔型控湿材料及其生产方法，按质量份包括：合成橡胶80~110份、高吸水性聚合物50~100份、色粉1~5份、硫化剂1~10份，颗粒状润滑剂1~10份，本发明还涉及一种采用多孔型控湿材料制作的免维护干燥组件，包括分隔室，所述分隔室包括独立的第一腔体和第二腔体，第一腔体与外界连通，所述第二腔体与需要除湿的环境连通，所述第一腔体和第二腔体之间通过多孔型控湿材料制作的控湿片分隔，所述第一腔体内设有干燥装置，高吸水性聚合物具有很强的吸放湿特性，利用渗透压的原理，当聚合物外部湿度高于内部时，聚合物会进行吸湿，直至聚合物内外湿度一致；当聚合物外部湿度低于内部时，聚合物会进行放湿，直至直至聚合物内外湿度一致。

Description

多孔型控湿材料及其生产方法和免维护干燥组件
技术领域
本发明涉及控湿材料及设备领域，特别是涉及一种多孔型控湿材料及其生产方法和免维护干燥组件。
背景技术
目前博物馆、收藏柜、雪茄盒、机柜等需要保持一定湿度的环境的领域中，主流的处理方案为使用冷凝除湿机、干燥剂、高分子聚合物控湿片等方法，以上方案会造成以下缺陷：1、干燥剂因为其本身的吸附特性，在其达到吸附极限后便无法继续工作，需要定期更换，使用时受到限制；2、加热风扇需要较高的功耗，同时在工作时无可避免的会产生噪音，且长期保持工作的风扇会带来不定时损坏因素；3、片状高分子聚合物控湿片因工作原理和材料特性，其表面积因形状受到限制，使其吸放湿速率受到限制，同时接触液态水后内部关键材料会析出到表面掉落。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中的问题，提供一种多孔型控湿材料及其生产方法和免维护干燥组件。
一种多孔型控湿材料，按质量份包括如下：合成橡胶80~110份、高吸水性聚合物50~100份、色粉1~5份、硫化剂1~10份，颗粒状润滑剂1~10份。
在其中一个实施例中，合成橡胶90~100份、高吸水性聚合物70~80份、色粉2~3份、硫化剂4~6份，颗粒状润滑剂4~6份。
在其中一个实施例中，所述合成橡胶为丁腈橡胶、丙烯酸型橡胶、乙丙橡胶、顺丁橡胶的一种或多种；
所述高吸水性聚合物为聚乙烯盐系聚合物、聚乙烯醇系聚合物、聚丙烯盐系聚合物、聚氧乙烯系聚合物的一种或多种；
所述颗粒状润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、硬脂酸的一种或多种。
上述的多孔型控湿材料，高吸水性聚合物具有很强的吸放湿特性，利用渗透压的原理，当高吸水性聚合物外部湿度高于内部时，高吸水性聚合物会进行吸湿，直至高吸水性聚合物内外湿度一致；当高吸水性聚合物外部湿度低于内部时，高吸水性聚合物会进行放湿，直至高吸水性聚合物内外湿度一致。
一种多孔型控湿材料的生产工艺，包括如下步骤：
S1:将颗粒状润滑剂投入开炼机，碾压10s~20s；
S2: 投入合成橡胶，碾压60s~120s后，用铲子铲下胶料，然后再重新投入开炼机，碾压60s~120s；
S3: 投入高吸水性聚合物，碾压10min~30min，铲下后再重新投入开炼机重复此步骤3~6次；
S4: 投入色粉，碾压10min~15min，铲下后重新投入开炼机，重复此步骤1~3次；
S5: 投入硫化剂，碾压10min~15min，铲下后重新投入开炼机，重复此步骤1~3次；
S6: 将步骤S5得到的混合物铲下，放入挤出机或压延机，控制挤出机或压延机温度，使产品处于半硫化；
S7: 将步骤S6中得到的产品加工成粒径为2mm~5mm的不规则颗粒；
S8: 将步骤S7中得到的不规则颗粒放入模具中，将产品彻底硫化烧结，得到烧结多孔型控湿材料。
在其中一个实施例中，所述步骤S6中挤出机的温度为50℃~100℃，或所述压延机的温度为50℃~90℃。
在其中一个实施例中，所述步骤S8中硫化烧结是在温度150℃~180℃，压力1MPa~5MPa环境下进行的。
上述的多孔型控湿材料生产方法，为加强高吸水性聚合物的吸放湿效果，将控湿材料做成烧结多孔型控湿材料，可以大幅增加其比表面积，使其充分与空气接触，从而提高吸放湿速率，同时内部孔隙结构，能对浸水后关键材料析出脱落的问题起到一定的改善作用。
一种免维护干燥组件，采用上述的多孔型控湿材料。
在其中一个实施例中，所述免维护干燥组件包括分隔室，所述分隔室包括独立的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体与外界连通，所述第二腔体与需要除湿的环境连通，所述第一腔体和第二腔体之间通过多孔型控湿材料制作的控湿片分隔，所述第一腔体内设有干燥装置。
在其中一个实施例中，所述干燥装置包括导热片，所述导热片固定在第一腔体内，所述导热片穿过第一腔体至第一腔体外侧，所述第一腔体外侧的导热片与电源或热源连接。
在其中一个实施例中，所述第一腔体通过防水透气平衡阀与外界连通。
上述免维护干燥组件，在第一腔体内安装干燥装置使内部长期保持干燥，此时第一腔体处的控湿片不断放湿，而控湿片另一面与第二腔体接触，在第二腔体高湿环境下会不断吸湿，但由于第一腔体内干燥装置的作用使得控湿片持续放湿，因此，控湿片不会达到饱和状态，控湿片可以对需要除湿的第二腔体长期产生作用，从而保持第二腔体内的干燥程度。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种多孔型控湿材料，按质量份包括如下：合成橡胶80~110份、高吸水性聚合物50~100份、色粉1~5份、硫化剂1~10份，颗粒状润滑剂1~10份。
在其中一个实施例中，合成橡胶90~100份、高吸水性聚合物70~80份、色粉2~3份、硫化剂4~6份，颗粒状润滑剂4~6份。
在其中一个实施例中，所述合成橡胶为丁腈橡胶、丙烯酸型橡胶、乙丙橡胶、顺丁橡胶的一种或多种；
所述高吸水性聚合物为聚乙烯盐系聚合物、聚乙烯醇系聚合物、聚丙烯盐系聚合物、聚氧乙烯系聚合物的一种或多种；
所述颗粒状润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、硬脂酸的一种或多种。
上述的多孔型控湿材料，高吸水性聚合物具有很强的吸放湿特性，利用渗透压的原理，当高吸水性聚合物外部湿度高于内部时，高吸水性聚合物会进行吸湿，直至高吸水性聚合物内外湿度一致；当高吸水性聚合物外部湿度低于内部时，高吸水性聚合物会进行放湿，直至高吸水性聚合物内外湿度一致。
一种多孔型控湿材料的生产工艺，包括如下步骤：
S1:将颗粒状润滑剂投入开炼机，碾压10s~20s；
S2: 投入合成橡胶，碾压60s~120s后，用铲子铲下胶料，然后再重新投入开炼机，碾压60s~120s；
S3: 投入高吸水性聚合物，碾压10min~30min，铲下后再重新投入开炼机重复此步骤3~6次；
S4: 投入色粉，碾压10min~15min，铲下后重新投入开炼机，重复此步骤1~3次；
S5: 投入硫化剂，碾压10min~15min，铲下后重新投入开炼机，重复此步骤1~3次；
S6: 将步骤S5得到的混合物铲下， 放入挤出机或压延机，控制挤出机或压延机温度，使产品处于半硫化；
S7: 将步骤S6中得到的产品加工成粒径为2mm~5mm的不规则颗粒；
S8: 将步骤S7中得到的不规则颗粒放入模具中，将产品彻底硫化烧结，得到烧结多孔型控湿材料。
在其中一个实施例中，所述步骤S6中挤出机的温度为50℃~100℃，或所述压延机的温度为50℃~90℃。
在其中一个实施例中，所述步骤S8中硫化烧结是在温度150℃~180℃，压力1MPa~5MPa环境下进行的。
上述的多孔型控湿材料生产方法，为加强聚合物的吸放湿效果，将控湿材料做成烧结多孔型控湿材料，可以大幅增加其比表面积，使其充分与空气接触，从而提高吸放湿速率，同时内部孔隙结构，能对浸水后关键材料析出脱落的问题起到一定的改善作用。
实施例1：
S1：将1份的颗粒状的润滑剂（硬脂酸锌）投入开炼机，碾压10s；
S2：投入80份合成橡胶，碾压60s后，用铲子铲下胶料，然后再重新投入开炼机，碾压60s；
S3：投入50份高吸水性聚合物，碾压10min，铲下后再重新投入开炼机重复此步骤3次；
S4：投入1份色粉，碾压10min，铲下后重新投入开炼机，重复此步骤2次；
S5：投入1份硫化剂，碾压10min，铲下后重新投入开炼机，重复此步骤2次；
S6：将步骤S5得到的混合物铲下，放入挤出机，控制挤出机温度为50℃，使产品处于半硫化；
S7：将步骤S6中得到的产品加工成粒径为2mm的不规则颗粒；
S8：将步骤S7中得到的不规则颗粒放入模具中，将产品彻底硫化烧结，所述硫化温度为150℃，压力为2MPa，硫化时间为5min，在模具的作用下得到烧结多孔型控湿材料。此时的模具为普通模具，仅用于成型。
实施例2：
S1：将4份的颗粒状的润滑剂（硬脂酸锌）投入开炼机，碾压10s；
S2：投入90份合成橡胶，碾压90s后，用铲子铲下胶料，然后再重新投入开炼机，碾压90s；
S3：投入70份高吸水性聚合物，碾压10min，铲下后再重新投入开炼机重复此步骤3次；
S4：投入2份色粉，碾压10min，铲下后重新投入开炼机，重复此步骤2次；
S5：投入4份硫化剂，碾压12min，铲下后重新投入开炼机，重复此步骤2次；
S6：将步骤S5得到的混合物铲下，放入挤出机，控制挤出机温度为70℃，使产品处于半硫化；
S7：将步骤S6中得到的产品加工成粒径为3mm的不规则颗粒；
S8：将步骤S7中得到的不规则颗粒放入模具中，将产品彻底硫化烧结，所述硫化温度为160℃，压力为2MPa，硫化时间为6min，在模具的作用下得到烧结多孔型控湿材料。此时的模具为普通模具，仅用于成型。
实施例3：
S1：将6份的颗粒状的润滑剂（硬脂酸锌）投入开炼机，碾压15s；
S2：投入100份合成橡胶，碾压1000s后，用铲子铲下胶料，然后再重新投入开炼机，碾压100s；
S3：投入80份高吸水性聚合物，碾压15min，铲下后再重新投入开炼机重复此步骤4次；
S4：投入3份色粉，碾压12min，铲下后重新投入开炼机，重复此步骤2次；
S5：投入6份硫化剂，碾压12min，铲下后重新投入开炼机，重复此步骤2次；
S6：将步骤S5得到的混合物铲下，放入挤出机，控制挤出机温度为80℃，使产品处于半硫化；
S7：将步骤S6中得到的产品加工成粒径为2mm的不规则颗粒；
S8：将步骤S7中得到的不规则颗粒放入模具中，将产品彻底硫化烧结，所述硫化温度为170℃，压力为3MPa，硫化时间为7min，在模具的作用下得到烧结多孔型控湿材料。此时的模具为普通模具，仅用于成型。
实施例4
S1：将10份的颗粒状的润滑剂（硬脂酸锌）投入开炼机，碾压20s；
S2：投入110份合成橡胶，碾压120s后，用铲子铲下胶料，然后再重新投入开炼机，碾压120s；
S3：投入100份高吸水性聚合物，碾压25min，铲下后再重新投入开炼机重复此步骤5次；
S4：投入5份色粉，碾压15min，铲下后重新投入开炼机，重复此步骤3次；
S5：投入10份硫化剂，碾压15min，铲下后重新投入开炼机，重复此步骤3次；
S6：将步骤S5得到的混合物铲下，放入挤出机，控制挤出机温度为100℃，使产品处于半硫化；
S7：将步骤S6中得到的产品加工成粒径为5mm的不规则颗粒；
S8：将步骤S7中得到的不规则颗粒放入模具中，将产品彻底硫化烧结，所述硫化温度为180℃，压力为4MPa，硫化时间为9min，在模具的作用下得到烧结多孔型控湿材料。此时的模具为普通模具，仅用于成型。
对比例1：
取40%的合成橡胶、30%的高吸水树脂和30%硬脂酸，一起放入70℃密炼机内进行20min的混炼，其中密炼机的转速比为1:1.25，上顶栓压力为0.2MPa，经混炼后形成聚合物，将聚合物传送至压延机进行压延，再将压延后的聚合物放入高温模具内进行200℃的热硫化，且硫化时间为3min，以形成不同形状规格的聚合物，最后将硫化成型的聚合物进行冷却直至室温后，进行裁切成所需大小或形状，达到控湿亲水聚合物。
对比例2：
取50%的合成橡胶、20%的高吸水树脂和30%硬脂酸，一起放入90℃密炼机内进行40min的混炼，其中密炼机的转速比为1:1.25，上顶栓压力为0.2MPa，经混炼后形成聚合物，将聚合物传送至压延机进行压延，再将压延后的聚合物放入高温模具内进行230℃的热硫化，且硫化时间为6min，以形成不同形状规格的聚合物，最后将硫化成型的聚合物进行冷却直至室温后，进行裁切成所需大小或形状，达到控湿亲水聚合物。
将上述实施例和对比例进行测试，主要是测试吸湿和放湿效率，具体测试数据如 下：
吸湿 放湿
实施例1 50x50x50mm18H@30℃95%rh 120mg/8H/64cm³
实施例2 50x50x50mm28H@30℃95%rh 100mg/8H/64cm³
实施例3 50x50x50mm50H@30℃95%rh 90mg/8H/64cm³
实施例4 50x50x50mm60H@30℃95%rh 70mg/8H/64cm³
对比例1 50x50x50mm80H@30℃95%rh 50mg/8H/64cm³
对比例2 50x50x50mm85H@30℃95%rh 43mg/8H/64cm³
对于吸湿，主要是检测由多孔控湿材料（或对比例材料）制作的50*50*50mm控湿片，在环境为30℃，95%湿度的条件下，达到饱和状态的时间。对于放湿，主要是检测由多孔控湿材料（或对比例材料）制作的体积为64cm³控湿片，在吸水饱和之后，8小时所释放出水的质量。
经过试验对比，可以看出，在采用本发明中涉及到的材料和工艺制作的控湿材料时，可以有效的降低达到饱和状态下的时间，增加放湿过程中所释放出水的质量。即本申请中高吸水性聚合物具有很强的吸放湿特性，利用渗透压的原理，当高吸水性聚合物外部湿度高于内部时，高吸水性聚合物会进行吸湿，直至高吸水性聚合物内外湿度一致；当高吸水性聚合物外部湿度低于内部时，高吸水性聚合物会进行放湿，直至聚合物内外湿度一致。
为加强聚合物的吸放湿效果，将控湿材料做成烧结多孔型控湿材料，可以大幅增加其比表面积，使其充分与空气接触，从而提高吸放湿速率，同时其内部有孔隙结构，能减少浸水后关键材料析出脱落，从而保证控湿材料工作的稳定性，延长使用寿命。
一种免维护干燥组件，采用上述的多孔型控湿材料。
具体的，此时所述免维护干燥组件包括分隔室，所述分隔室包括独立的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体与外界连通，所述第二腔体与需要除湿的环境连通，所述第一腔体和第二腔体之间通过多孔型控湿材料制作的控湿片分隔，所述第一腔体内设有干燥装置。
在第一腔体内安装干燥装置使内部长期保持干燥，此时第一腔体处的控湿片不断放湿，而控湿片另一面与第二腔体接触，在第二腔体高湿环境下会不断吸湿，但由于第一腔体内干燥装置的作用使得控湿片持续放湿，因此，控湿片不会达到饱和状态，从而可以对需要除湿的第二腔体长期产生作用，保持第二腔体内的干燥程度。
此时，为了保证控湿片对于第二腔体的吸湿，需要使得第一腔体内的控湿片处于放湿状态，从而需要对第一空间内的温度进行控制，使得控湿片处于放湿状态，具体的，在本实施例中，在第一空间内采用干燥装置，将第一空间内的温度升高，从而使得第一空间内的控湿片处于放湿状态，具体的，在本实施例中，所述干燥装置包括导热片，所述导热片固定在第一腔体内，所述导热片穿过第一腔体至第一腔体外侧，所述第一腔体外侧的导热片与电源或热源连接，此时第一腔体外的导热片与。
由于第一腔体内设置了干燥组件，因此，在使用的过程中，第一腔体内温度会增加，且会有形成的高温蒸汽，因此，为了避免影响免维护干燥装置的正常运行，在本实施例中，所述第一腔体通过防水透气平衡阀与外界连通，在第一腔体内产生高温蒸汽时，可以通过防水透气平衡阀进行泄压，从而将第一腔体内的高温蒸汽排出，保持第一腔体内的压强与外界的平衡。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多孔型控湿材料，其特征在于，按质量份包括如下：合成橡胶80~110份、高吸水性聚合物50~100份、色粉1~5份、硫化剂1~10份，颗粒状润滑剂1~10份。
2.根据权利要求1所述的多孔型控湿材料，其特征在于，按质量份包括如下：合成橡胶90~100份、高吸水性聚合物70~80份、色粉2~3份、硫化剂4~6份，颗粒状润滑剂4~6份。
3.根据权利要求1或2所述的多孔型控湿材料，其特征在于，所述合成橡胶为丁腈橡胶、丙烯酸型橡胶、乙丙橡胶、顺丁橡胶的一种或多种；
所述高吸水性聚合物为聚乙烯盐系聚合物、聚乙烯醇系聚合物、聚丙烯盐系聚合物、聚氧乙烯系聚合物的一种或多种；
所述颗粒状润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、硬脂酸的一种或多种。
4.一种生产权利要求1-3中任一项所述的多孔型控湿材料的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1:将颗粒状润滑剂投入开炼机，碾压10s~20s；
S2: 投入合成橡胶，碾压60s~120s后，用铲子铲下胶料，然后再重新投入开炼机，碾压60s~120s；
S3: 投入高吸水性聚合物，碾压10min~30min，铲下后再重新投入开炼机重复此步骤3~6次；
S4: 投入色粉，碾压10min~15min，铲下后重新投入开炼机，重复此步骤1~3次；
S5: 投入硫化剂，碾压10min~15min，铲下后重新投入开炼机，重复此步骤1~3次；
S6：将步骤S5得到的混合物铲下，放入挤出机或压延机，控制挤出机或压延机温度，使产品处于半硫化；
S7: 将步骤S6中得到的产品加工成粒径为2mm~5mm的不规则颗粒；
S8: 将步骤S7中得到的不规则颗粒放入模具中，将产品彻底硫化烧结，得到烧结多孔型控湿材料。
5.根据权利要求4所述的多孔型控湿材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤S6中挤出机的温度为50℃~100℃，或所述压延机的温度为50℃~90℃。
6.根据权利要求4所述的多孔型控湿材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤S8中硫化烧结是在温度150℃~180℃，压力1MPa~5MPa环境下进行的。
7.一种免维护干燥组件，采用权利要求1-6中任一项所述的多孔型控湿材料。
8.根据权利要求7所述的免维护干燥组件，其特征在于，包括分隔室，所述分隔室包括独立的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体与外界连通，所述第二腔体与需要除湿的环境连通，所述第一腔体和第二腔体之间通过多孔型控湿材料制作的控湿片分隔，所述第一腔体内设有干燥装置。
9.根据权利要求7所述的免维护干燥组件，其特征在于，所述干燥装置包括导热片，所述导热片固定在第一腔体内，所述导热片穿过第一腔体至第一腔体外侧，所述第一腔体外侧的导热片与电源或热源连接。
10.根据权利要求7所述的免维护干燥组件，其特征在于，所述第一腔体通过防水透气平衡阀与外界连通。
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