1.本发明涉及防凝露材料技术领域，尤其涉及一种循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料及其制备方法。
背景技术：2.电气设备在使用过程中会发热与周围环境产生温差，在周围环境湿度较大的情况下容易产生凝露现象，凝露的产生会影响设备的绝缘性，引起电路短路，并且会腐蚀设备内部的零部件，这将严重影响设备的性能，甚至烧坏设备。所谓凝露，指的是空气中水汽含量较多，当温度达到一定值且湿度不变，则水汽达到饱和，并在温度进一步降低后冷凝析出形成露滴，也就是凝露现象。
3.目前，为了确保电气设备不受到凝露问题的影响，除了增加温湿度控制系统外，还有以下常规的改善措施。设置防水透气阀，在实现柜体内外空气流通的同时，有效隔绝潮气水分的侵入；对电缆孔进行灌封处理，保证密封性；进行双层结构设置，中间增加保温材料，减小内外温差；增加蓄水和放水结构设计，万一有积水可以随时排出；增加干燥剂。上述常规措施会增加电气设备的设计难度，增设许多防潮结构，增大电气设备的体积，而且不便维护。加干燥剂虽然可以有效解决上述问题，但是干燥剂的吸湿是不可逆的，需要定期更换，不但成本高，而且维护也不便。
4.现有技术中，有通过设计防凝露材料解决上述问题的技术方案。比如公开号为cn111704850a，发明名称为“防凝露材料及其制备方法和应用”的中国发明专利，就公开了一种防凝露材料，可以有效改善凝露问题。但是上述材料制备过程较为复杂，吸湿和放湿性能均存在缺陷，在潮湿的南方地区使用，效果并不理想。再比如公开号为cn112592655a，发明名称为“一种防火防凝露材料及其制备方法”的中国发明专利，采用制备超疏水外表面的设计，防止凝露形成，但是其不具备吸湿和放湿的功能，长时间使用会存在老化，需要更换的问题，而且制备成本也较高，制备工艺复杂。
技术实现要素：5.本发明针对现有技术中存在的至少一种技术问题，提供一种循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料及其制备方法。具有极强的吸湿性能，强度高、耐磨损、使用寿命长，而且能够较慢的释放湿气，稳定周围的温度环境，防凝露效果极佳。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料，所述防凝露材料为膜状，其内附有聚酯纤维布，外侧设有多孔高分子材料包裹聚酯纤维布；所述高分子材料包括以下原料组分，按重量百分比组成：聚醚砜60～70％，纳米氧化镁5～10％，纳米二氧化硅10～15％，醋酸钾2～5％，亲水性改性共聚物10～15％。
7.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
8.进一步，所述聚酯纤维布采用疏水性聚酯纤维。
9.进一步，所述纳米氧化镁的粒径在100～120nm。
10.进一步，所述纳米二氧化硅的粒径在60～80nm。
11.进一步，所述亲水性改性共聚物为peo-ppo-peo嵌段共聚物，其中peo含量在30％。
12.本发明还提供了上述循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料的制备方法，包括以下步骤，
13.s1.配置原料溶液：将配方量的聚醚砜加入二氯甲烷中，配制成质量百分比浓度为2～5％的溶液，而后将配方量的醋酸钾加入溶液中，搅拌均匀，制得原料溶液；
14.s2.配置乳液：向步骤s1制得的溶液，在搅拌状态下缓慢滴加配方量的亲水性改性共聚物、纳米氧化镁、纳米二氧化硅和去离子水，制成乳液；
15.s3.加聚酯纤维布：将步骤s2制得的乳液倒入玻璃容器中，然后将聚酯纤维布平铺放入乳液中并固定，聚酯纤维布的放置位置在乳液液面以下1～1.2mm处；
16.s4.制膜：将步骤s3的玻璃容器，放入超声设备中进行超声处理，至乳液表面形成高分子膜，将膜取出，洗净后干燥，制得防凝露膜。
17.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
18.进一步，所述步骤s1中，溶液浓度控制在5％。
19.进一步，所述步骤s2中，滴加的去离子水与原料溶液的体积比为6～8:1。
20.进一步，所述步骤s3中，玻璃容器选用方形玻璃槽，聚酯纤维布放入后，与槽四壁留有2mm以上间隙。
21.进一步，所述步骤s4中，超声功率控制在220～225w，时间控制在32min以上。
22.本发明的有益效果是：本发明采用疏水性聚酯纤维布外层包覆多孔聚醚砜膜材料形成的高分子材料作为抗凝露材料，并且添加了无机纳米粒子和亲水性的改性剂，吸湿性能极佳，能够有效吸收空气中的水分，防止凝露的形成；本发明采用聚醚砜，并添加了无机纳米粒子，能够极大增强高分子材料的抗氧化性能，并且添加无机纳米粒子后，能够有效增强防凝露材料的吸水性能，并且使防凝露材料的湿气释放较为缓慢、均匀；本发明增加聚酯纤维布后，强度显著提高，并且添加无机纳米粒子后，耐磨性能也能够得到有效改善，使用寿命长。
附图说明
23.图1是本发明实施例3的防凝露膜的电镜图；
24.图2是本发明实施例4的防凝露膜的电镜图。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
27.本发明设计的一种循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料，所述防凝露材料为膜状，其内附有聚酯纤维布，外侧设有多孔高分子材料包裹聚酯纤维布；所述高分子材料包括以下原料组分，按重量百分比组成：聚醚砜60～70％，纳米氧化镁5～10％，纳米二氧化硅10～15％，醋酸钾2～5％，亲水性改性共聚物10～15％。
28.优选的，本发明的聚酯纤维布选用疏水性的聚酯纤维布。
29.本发明通过在聚酯纤维布外层包裹聚醚砜多孔膜，形成一种高强度的膜材料，用于防凝露。聚醚砜多孔膜具有良好的吸湿性能，而聚酯纤维布则是疏水性材料，二者结合后，在湿度较大，水汽凝结时，可以有效吸湿，防止凝露形成；而在湿度较低时，疏水性的聚酯纤维布能够促进聚醚砜多孔膜释放出湿气，平衡周围的温差，同时使材料恢复吸水能力。聚酯纤维布的加入不但有效提高了膜的强度，而且能够起到促进放出湿气的效果，具有意料不到的技术效果。
30.本发明中，无机纳米粒子的引入，明显改善了多孔膜的性能。纳米氧化镁的引入不但提高了多孔膜的亲水性，提高了其吸湿能力，而且使其具有极强的抗氧化能力，同时还能改善膜的耐磨性能。而纳米二氧化硅则有效增强了材料的吸附能力，在吸湿时能够明显改善材料的吸湿速率，而在释放湿气时，则能够起到一定的锁水效果，使湿气能够缓慢释放。同时，纳米二氧化硅也能改善材料的耐磨性能。对于防凝露材料而言，目前现有技术均希望材料能够快速吸湿、快速放湿，但是放湿速率过快，则会导致周围环境温度发生变化，形成温差，使湿气再次凝结被材料吸收，从而导致放湿效果的变差。
31.亲水性改性共聚物的添加则是为了进一步增强材料的吸湿性能，并且延缓材料的湿气释放速率。而且采用共聚物改性，还能有效改善材料的结构强度，使其附着力提升，不易脱落。也具有意想不到的技术效果。
32.醋酸钾的加入，是为了保证在制备过程中无机纳米粒子能够具有较佳的分散性，防止团聚，并且醋酸钾并非是表面活性剂，不会影响成膜。
33.在上述实施方式的基础上，本发明还具有优选的改进方案。
34.优选的，所述纳米氧化镁的粒径在100～120nm。
35.优选的，所述纳米二氧化硅的粒径在60～80nm。
36.控制纳米粒子的粒径，一方面是成本的考虑，另一方面是基于材料性能改性的考虑。采用上述粒径，材料的耐磨性和吸湿放湿性能，能够达到综合最佳的效果。
37.在上述实施方式的基础上，本发明还具有优选的改进方案。
38.优选的，所述亲水性改性共聚物为peo-ppo-peo嵌段共聚物，其中peo含量在30％。
39.采用上述改性剂是基于发明人研究的结果。对于聚醚砜而言，能够对其亲水性进行改性的改性剂很多，引入磺酸基团的改性效果最佳。就peo-ppo-peo嵌段共聚物而言，采用peo含量在70％的共聚物，对亲水性的改性也明显强于peo含量在30％的共聚物。但是发明人针对湿热环境研究后发现，防凝露材料的放湿也是较为关键的。在湿热环境中，如果材料亲水性过强，则会导致湿气无法释放，这样就会导致湿气释放不畅，影响材料的后续防凝露性能。采用上述peo含量在30％的共聚物，能够通过改善膜接触角，从而改善材料的亲水性能，而且还能有效提高材料的结构强度，同时其亲水性改善有限，不会影响材料的放湿性能。
40.本发明还保护上述材料的制备方法。
41.本发明的上述循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料的制备方法，包括以下步骤，
42.s1.配置原料溶液：将配方量的聚醚砜加入二氯甲烷中，配制成质量百分比浓度为2～5％的溶液，而后将配方量的醋酸钾加入溶液中，搅拌均匀，制得原料溶液；
43.s2.配置乳液：向步骤s1制得的溶液，在搅拌状态下缓慢滴加配方量的亲水性改性共聚物、纳米氧化镁、纳米二氧化硅和去离子水，制成乳液；
44.s3.加聚酯纤维布：将步骤s2制得的乳液倒入玻璃容器中，然后将聚酯纤维布平铺放入乳液中并固定，聚酯纤维布的放置位置在乳液液面以下1～1.2mm处；
45.s4.制膜：将步骤s3的玻璃容器，放入超声设备中进行超声处理，至乳液表面形成高分子膜，将膜取出，洗净后干燥，制得防凝露膜。
46.本发明采用超声的方式制备聚醚砜膜材料，先制备乳液，然后放置纤维布，最后超声成膜。整个制备过程极为简单，易于操作控制。
47.在上述实施方式的基础上，本发明还具有优选的改进方案。
48.优选的，所述步骤s1中，溶液浓度控制在5％。
49.优选的，所述步骤s2中，滴加的去离子水与原料溶液的体积比为6～8:1。
50.优选的，所述步骤s3中，玻璃容器选用方形玻璃槽，聚酯纤维布放入后，与槽四壁留有2mm以上间隙。
51.进一步，所述步骤s4中，超声功率控制在220～225w，时间控制在32min以上。
52.上述优选方案，能够有效增加膜中孔的数量和孔径的一致性，而且孔径能够控制在较佳的范围。
53.以下是本发明具体实施例。
54.实施例1
55.本实施例的防凝露膜采用以下步骤制成。
56.其中，所述聚醚砜多孔高分子材料包括以下原料组分，按重量百分比组成：聚醚砜60％，纳米氧化镁10％，纳米二氧化硅15％，醋酸钾5％，亲水性改性共聚物10％。
57.s1.配置原料溶液：将配方量的聚醚砜加入二氯甲烷中，配制成质量百分比浓度为2％的溶液，而后将配方量的醋酸钾加入溶液中，搅拌均匀，制得原料溶液。
58.s2.配置乳液：取100ml步骤s1制得的溶液，在搅拌状态下缓慢滴加配方量的亲水性改性共聚物、纳米氧化镁、纳米二氧化硅和600ml去离子水，制成乳液。
59.s3.加聚酯纤维布：将步骤s2制得的乳液倒入玻璃容器中，然后将聚酯纤维布平铺放入乳液中并固定，聚酯纤维布的放置位置在乳液液面以下1mm处。
60.s4.制膜：将步骤s3的玻璃容器，放入超声设备中进行超声处理，至乳液表面形成高分子膜，将膜取出，洗净后干燥，制得防凝露膜。
61.实施例2
62.本实施例的防凝露膜采用以下步骤制成。
63.其中，所述聚醚砜多孔高分子材料包括以下原料组分，按重量百分比组成：聚醚砜67％，120nm的纳米氧化镁5％，60nm纳米二氧化硅10％，醋酸钾3％，ep2(peo含量30％的peo-ppo-peo嵌段共聚物)15％。
64.s1.配置原料溶液：将配方量的聚醚砜加入二氯甲烷中，配制成质量百分比浓度为
3％的溶液，而后将配方量的醋酸钾加入溶液中，搅拌均匀，制得原料溶液。
65.s2.配置乳液：取100ml步骤s1制得的溶液，在搅拌状态下缓慢滴加配方量的亲水性改性共聚物、纳米氧化镁、纳米二氧化硅和650ml去离子水，制成乳液。
66.s3.加聚酯纤维布：将步骤s2制得的乳液倒入方形玻璃槽中，然后将聚酯纤维布平铺放入乳液中并固定，聚酯纤维布的放置位置在乳液液面以下1.1mm处，纤维布与槽四壁留出2mm以上间隙。
67.s4.制膜：将步骤s3的玻璃容器，放入超声设备中进行超声处理，超声功率225w，时间控制在32min，将膜取出，去离子水洗净后真空干燥，制得防凝露膜。
68.实施例3
69.本实施例的防凝露膜采用以下步骤制成。
70.其中，所述聚醚砜多孔高分子材料包括以下原料组分，按重量百分比组成：聚醚砜63％，100nm的纳米氧化镁8％，80nm的纳米二氧化硅13％，醋酸钾4％，12％的ep2。
71.s1.配置原料溶液：将配方量的聚醚砜加入二氯甲烷中，配制成质量百分比浓度为5％的溶液，而后将配方量的醋酸钾加入溶液中，搅拌均匀，制得原料溶液。
72.s2.配置乳液：取100ml步骤s1制得的溶液，在搅拌状态下缓慢滴加配方量的亲水性改性共聚物、纳米氧化镁、纳米二氧化硅和800ml去离子水，制成乳液。
73.s3.加聚酯纤维布：将步骤s2制得的乳液倒入方形玻璃槽中，然后将聚酯纤维布平铺放入乳液中并固定，聚酯纤维布的放置位置在乳液液面以下1.2mm处，纤维布与槽四壁留出2mm以上间隙。
74.s4.制膜：将步骤s3的玻璃容器，放入超声设备中进行超声处理，超声功率224w，时间控制在38min，将膜取出，去离子水洗净后真空干燥，制得防凝露膜。
75.采用捷克tescan公司vega 3sbu扫描电子显微镜对本实施例的防凝露膜进行表面结构扫描，所得电镜图见图1。由图1可以看出，本实施例的多孔膜孔径一致性较佳，而且孔数也较多。
76.实施例4
77.本实施例的防凝露膜采用以下步骤制成。
78.其中，所述聚醚砜多孔高分子材料包括以下原料组分，按重量百分比组成：聚醚砜70％，110nm的纳米氧化镁6％，70nm的纳米二氧化硅11％，醋酸钾2％，11％的ep2。
79.s1.配置原料溶液：将配方量的聚醚砜加入二氯甲烷中，配制成质量百分比浓度为4％的溶液，而后将配方量的醋酸钾加入溶液中，搅拌均匀，制得原料溶液。
80.s2.配置乳液：取100ml步骤s1制得的溶液，在搅拌状态下缓慢滴加配方量的亲水性改性共聚物、纳米氧化镁、纳米二氧化硅和750ml去离子水，制成乳液。
81.s3.加聚酯纤维布：将步骤s2制得的乳液倒入方形玻璃槽中，然后将聚酯纤维布平铺放入乳液中并固定，聚酯纤维布的放置位置在乳液液面以下1.2mm处，纤维布与槽四壁留出2mm以上间隙。
82.s4.制膜：将步骤s3的玻璃容器，放入超声设备中进行超声处理，超声功率220w，时间控制在36min，将膜取出，去离子水洗净后真空干燥，制得防凝露膜。
83.采用捷克tescan公司vega 3sbu扫描电子显微镜对本实施例的防凝露膜进行表面结构扫描，所得电镜图见图2。由图2可以看出，本实施例的多孔膜孔径一致性较佳，而且孔
数也较多。
84.以实施例1～4为实施例，以公开号为cn111704850a和公开号为cn108043367a的专利技术的最优实施例为对比例，对防凝露材料进行性能测试，测试其强度、耐磨性能、吸湿和放湿性能。检测结果见表1。
85.其中，吸湿和放湿性能的检测采用公开号为cn111704850a的发明专利中所记载的检测方法，便于与对比例进行对比。而耐磨性采用往复式机械摩擦的方式，以100g材料为原料，使用塑料与之往复式摩擦24h，测量材料的减重量。
86.通过表1的数据可知，本发明的强度、耐磨性能明显优于现有技术，而且吸湿性能极佳，放湿速率明显较现有技术缓慢且均匀。
87.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0088][0089][0090]
通过表1的数据可知，本发明的强度、耐磨性能明显优于现有技术，而且吸湿性能极佳，放湿速率明显较现有技术缓慢且均匀。
[0091]
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0092]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
技术特征：1.一种循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料，其特征在于，所述防凝露材料为膜状，其内附有聚酯纤维布，外侧设有多孔高分子材料包裹聚酯纤维布；所述高分子材料包括以下原料组分，按重量百分比组成：聚醚砜60～70％，纳米氧化镁5～10％，纳米二氧化硅10～15％，醋酸钾2～5％，亲水性改性共聚物10～15％。2.根据权利要求1所述的一种循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料，其特征在于：所述聚酯纤维布采用疏水性聚酯纤维。3.根据权利要求1所述的一种循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料，其特征在于：所述纳米氧化镁的粒径在100～120nm。4.根据权利要求1所述的一种循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料，其特征在于：所述纳米二氧化硅的粒径在60～80nm。5.根据权利要求1所述的一种循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料，其特征在于：所述亲水性改性共聚物为peo-ppo-peo嵌段共聚物，其中peo含量在30％。6.一种如权利要求1～5所述的循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，s1.配置原料溶液：将配方量的聚醚砜加入二氯甲烷中，配制成质量百分比浓度为2～5％的溶液，而后将配方量的醋酸钾加入溶液中，搅拌均匀，制得原料溶液；s2.配置乳液：向步骤s1制得的溶液，在搅拌状态下缓慢滴加配方量的亲水性改性共聚物、纳米氧化镁、纳米二氧化硅和去离子水，制成乳液；s3.加聚酯纤维布：将步骤s2制得的乳液倒入玻璃容器中，然后将聚酯纤维布平铺放入乳液中并固定，聚酯纤维布的放置位置在乳液液面以下1～1.2mm处；s4.制膜：将步骤s3的玻璃容器，放入超声设备中进行超声处理，至乳液表面形成高分子膜，将膜取出，洗净后干燥，制得防凝露膜。7.根据权利要求6所述的一种人造石制备方法，其特征在于：根据权利要求6所述的循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，溶液浓度控制在5％。8.根据权利要求6所述的循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，滴加的去离子水与原料溶液的体积比为6～8:1。9.根据权利要求6所述的循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中，玻璃容器选用方形玻璃槽，聚酯纤维布放入后，与槽四壁留有2mm以上间隙。10.根据权利要求6所述的循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中，超声功率控制在220～225w，时间控制在32min以上。
技术总结本发明涉及一种循环吸收释放湿气的高分子抗氧化防凝露材料，所述防凝露材料为膜状，其内附有聚酯纤维布，外侧设有多孔高分子材料包裹聚酯纤维布；所述高分子材料包括以下原料组分，按重量百分比组成：聚醚砜60～70％，纳米氧化镁5～10％，纳米二氧化硅10～15％，醋酸钾2～5％，亲水性改性共聚物10～15％。本发明还公开了上述材料的制备方法。本发明具有极强的吸湿性能，强度高、耐磨损、使用寿命长，而且能够较慢的释放湿气，稳定周围的温度环境，防凝露效果极佳。露效果极佳。露效果极佳。
技术研发人员：徐晨晖 张磊 杜连海 陈亮 王毅强 闵立鑫 张偶 武琰 朱宏飞 关献忠 刘奇 鲍代生 邢青松 何进文
受保护的技术使用者：交邦电气科技（江苏）有限公司 吉祥新能源科技有限公司
技术研发日：2022.07.06
技术公布日：2022/11/1
