复合吸湿材料及制备方法、复合吸湿剂及制备方法、应用

专利2025-04-14  11


本申请涉及吸湿材料,具体涉及一种复合吸湿材料及制备方法、复合吸湿剂及制备方法、应用。


背景技术:

1、吸湿材料是一种能够吸收水分或湿气的材料。它们在许多领域都有广泛的应用,例如在建筑业中用于调节室内湿度,从而防止霉菌和腐蚀的产生;在医疗器械中用于吸收血液或其他体液;在食品包装中用于保持食品的新鲜度等等。

2、现有的吸湿材料的吸湿原理包括物理吸附水或化学吸附水;物理吸附是利用孔道作用进行吸附,其在平衡特定物质的吸附能力和脱附能力之间具有矛盾性,针对除湿过程,水分子在孔道中凝聚堆积,将造成孔道吸附势较高,进而传统物理吸附材料在脱附时所需的脱附温度较高;化学吸附是吸湿材料与水反应形成相应的盐或含结晶水的盐,其虽具有较高的吸附性能,但在脱附时所需要的脱附能耗较高。化学吸湿材料通常只能吸收一定量的水分或湿气,一旦达到饱和状态,就需要更换或再生,再生则需要发生化学反应使化学键断裂,化学键断裂的过程需要很高的反应温度,增加了材料的再生成本。


技术实现思路

1、为解决上述问题,本申请提出一种吸湿材料及制备方法、复合吸湿剂及制备方法和应用。所述吸湿材料采用氢键吸附水分子,脱附时只需要提供氢键“断键”的能量即可实现脱附枝状连接。因此,所述吸湿材料的最低脱附温度为70℃。

2、本申请是通过以下技术方案实现的:

3、本申请的目的之一在于提供一种复合吸湿材料,包括基材和负载在所述基材上的有机物;

4、其中,所述有机物为含氨基或磺酸基的有机物;

5、所述有机物和所述基材的质量比为1:(0.2~20)。

6、本申请提供的复合吸湿材料,所述分子筛为基材,所述有机物为吸收水分子的主要材料。所述有机物与所述基材以氢键枝状牢固连接,使所述复合吸湿材料吸附水分子时,水分子以结合水状态吸附在所述有机物主链和支链上,结合吸附的形式主要包括所述有机物中的氨基官能团和/或磺酸基官能团和水分子氢键或范德华力连接,而有机物在基材孔道中交错排布,使得结合的水分子无法在所述复合吸湿材料中凝结堆积。所述复合吸湿材料的除湿深度为-80℃~-40℃,脱附温度为70℃以上。所述复合吸湿材料对水的饱和吸附量为300g/kg~700g/kg。

7、在一些可能的实现方式中,所述基材包括介孔二氧化硅、纳米二氧化硅、介孔氧化铝、纳米氧化铝、mofs、活性炭、树脂中的一种或两种以上。

8、本申请的目的之二在于提供一种本申请提供的复合吸湿材料的制备方法,包括如下步骤:

9、将混合浆液进行干燥处理,得到所述复合吸湿材料;

10、其中,所述混合浆液中包含有机物溶液和基材。

11、本申请提供的复合吸湿材料的制备方法,所述混合浆液中所述有机物和所述基材充分得到充分混合后再进行干燥处理,以除去所述混合浆液中的溶剂,得到干燥的所述复合吸湿材料。

12、在一些可能的实现方式中,所述有机物溶液中有机物的质量分数为30%~80%。

13、在一些可能的实现方式中,所述有机物溶液和所述基材的质量比为:(1~10):3。

14、在一些可能的实现方式中,混合浆液的黏度为10mpa·s~1000mpa·s。

15、在一些可能的实现方式中,所述干燥处理步骤包括至少两次干燥。

16、本申请的目的之三在于提供一种复合吸湿剂,所述复合吸湿剂包括载体和负载在所述载体上的本申请实施例提供的复合吸湿材料;

17、所述复合吸湿材料的负载量为20kg/m3~350kg/m3。

18、本申请提供的复合吸湿剂,因包含本申请实施例提供的复合吸湿材料,其的除湿深度为-80℃~-40℃,脱附温度为70℃以上。所述复合吸湿材料负载在载体上,可以直接成形吸附,也可以用于填充床层吸附,为工程应用提供了方便。

19、在一些可能的实现方式中,所述载体包括:玻璃纤维、堇青石、蜂窝陶瓷中的一种以上。

20、在一些可能的实现方式中,所述复合吸湿剂的粒径为50nm~200nm。

21、本申请的目的之四在于提供一种复合吸湿剂的制备方法,包括如下步骤:

22、将混合浆料与载体进行负载处理后干燥处理,得到所述复合吸湿剂;

23、其中,所述混合浆料的组分包括本申请提供的复合吸湿材料、溶剂、粘结剂和助剂。

24、本申请提供的复合吸湿剂的制备方法,将混合浆料与载体进行负载处理,以便混合浆料中的复合吸湿材料均匀地负载在所述载体上;干燥除去多余的水分等杂质。

25、在一些可能的实现方式中,所述复合吸湿材料、溶剂、粘结剂和助剂的质量比为(1~4):(10~20):(3~7):0.01。

26、在一些可能的实现方式中,所述混合浆料的黏度为10mpa·s~400mpa·s。在这个黏度范围下制备的复合吸湿剂负载量高,且不易出现都堵孔现象。

27、在一些可能的实现方式中,所述载体和所述混合浆料的固液比为10g:(400ml~1000ml)。在这个固液比范围下,吸附剂负载量可以达到要求,其避免液体量较多而易发生的堵孔现象。

28、本申请的目的之五在于提供本申请提供的复合吸湿材料或本申请提供的复合吸湿剂在锂电池制备、原油提纯、燃油利用、化学药品合成、空气捕水、烟气脱水、高炉鼓风除湿、仓储物流、食品加工、汽车航空、建筑环境、电子产品加工、暖通空调、室内除湿中的至少一种领域中的应用。

29、本申请提供的复合吸湿材料或复合吸湿剂的应用,所述复合吸湿材料或所述复合吸湿剂可以实现在-80℃~-40℃露点温度(即除湿深度)需求下的常温吸附和所述复合吸湿材料或所述复合吸湿剂在最低70℃实现的低温再生(即脱附)。



技术特征:

1.一种复合吸湿材料,其特征在于,包括基材和负载在所述基材上的有机物;

2.根据权利要求1所述的复合吸湿材料,其特征在于,所述基材包括介孔二氧化硅、纳米二氧化硅、介孔氧化铝、纳米氧化铝、mofs、活性炭、树脂中的一种或两种以上。

3.一种如权利要求1或2所述的复合吸湿材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

4.根据权利要求3所述的复合吸湿材料的制备方法,其特征在于,所述有机物溶液中有机物的质量分数为20%~80%;

5.根据权利要求3或4所述的复合吸湿材料的制备方法,其特征在于,所述干燥处理步骤包括至少两次干燥。

6.一种复合吸湿剂,其特征在于,所述复合吸湿剂包括载体和负载在所述载体上的如权利要求3~5任一项所述的制备方法制备得到的复合吸湿材料;

7.根据权利要求6所述的复合吸湿剂,其特征在于,所述载体包括:玻璃纤维、堇青石、蜂窝陶瓷中的一种以上;

8.一种如权利要求6或7所述的复合吸湿剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

9.根据权利要求8所述的复合吸湿剂的制备方法,其特征在于,所述复合吸湿材料、溶剂、粘结剂和助剂的质量比为1~4:10~20:3~7:0.01;

10.一种如权利要求3~5任一项所述的制备方法制备得到的复合吸湿材料或权利要求8~9任一项所述的制备方法制备得到的复合吸湿剂在锂电池制备、原油提纯、燃油利用、化学药品合成、空气捕水、烟气脱水、高炉鼓风除湿、仓储物流、食品加工、汽车航空、建筑环境、电子产品加工、暖通空调、室内除湿中的至少一种领域中的应用。


技术总结
本申请涉及吸湿材料技术领域,具体涉及一种复合吸湿材料及制备方法、复合吸湿剂及制备方法、应用。所述复合吸湿材料,包括基材和负载在所述基材上的有机物;其中,所述有机物为含氨基或磺酸基的有机物;所述基材包括分子筛;所述吸湿材料为有机材料和无机材料复合,吸附水分子形成结合水,从而有效防止水分子在孔道中凝聚成液态水,从而实现吸湿材料在70℃时即可脱附,吸附深度‑40℃以下,吸附量300g/kg以上。

技术研发人员:李子宜,陈云播,王聪,龙鹏,杨雄,刘应书
受保护的技术使用者:北京科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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