[发明专利]一种二氧化硅调湿材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于调湿材料领域，尤其涉及一种双峰孔洞结构的二氧化硅调湿材料的制备方法。

背景技术

湿度是人们的生活与生产密切相关的环境参数，对人体舒适度、产品生产过程与质量以及物品保存等都有重要意义。尤其对文物、药品等来说，环境相对湿度波动造成的损害很大，高湿环境往往会引起霉变、腐烂，而低湿环境会使材质变脆、断裂。一般来说，40-65%的相对湿度无论对人还是对物品而言都较为有益，而我国大部分南方地区年平均相对湿度在70-80%，有时高达95-100%，北方地区干燥时期相对湿度甚至可达10%以下，因此湿度调节极为重要。湿度的调节方式有机械调节和非机械调节。调节湿度的机械主要有去湿机、增湿机及恒湿空调等，这种方式的优点是效率高，缺点是但每天24小时连续开机调节湿度能耗大；非机械调节主要指利用调湿材料的吸放湿性能自主、自适应地调节环境湿度，这种方式无需任何机械设备和能源消耗，是一种环境友好型的控制调节方法。

调湿材料在一定程度上可以调节室内的空气湿度，调湿材料尤其在博物馆的应用更为广泛。硅胶是一种坚硬、无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒，分子式为mSiO₂nH₂0,其中的基本结构质点为Si-O四面体，系由Si-O四面体相互堆积形成硅胶的骨架。堆积过程中水溶胶中的硅酸粒子由于低分子量的硅酸成长而彼此接触形成了二次聚集体，质点之间形成间隙孔，反映了初级硅粒子的聚集态结构。其中H₂0为结构水，它以羟基的形式和硅原子相连覆盖在硅胶的表面，极易水化，这种表面的构造赋予硅胶良好的吸附性。

发明内容

本发明提供一种二氧化硅调湿材料的制备方法，从而利用二氧化硅的良好性能增加现有调湿材料的种类。

为此采用如下的技术方案：一种二氧化硅调湿材料的制备方法，其特征在于采用如下步骤：

A）按质量分数取5～8份的相对分子质量为25000聚丙烯酸和37份的质量分数为60%稀硝酸溶液于100份的去离子水中；

B）按质量分数取50～60份的硅酸钠于步骤A）配制的溶液中，充分搅拌至硅酸钠完全溶解；

C）将步骤B）得到的均一溶液置于密闭的塑料容器内，使其在25℃的烘箱中凝胶化24h；

D）用蒸馏水将C）步骤得到的湿凝胶充分洗涤，再在50℃的真空干燥箱中干燥30min；

E）将步骤D）得到的凝胶置于0.1mol/L的氨水溶液中在50～80℃条件下陈化72h；

F）将得到的干凝胶置于700℃的马弗炉中煅烧2h,得到双峰结构的二氧化硅调湿材料。

按照上述步骤将硅酸钠、聚丙烯酸、稀硝酸、去离子水等原料通过合成，复合成功能性调湿材料，以介孔材料为骨架，在此基础之上，聚丙烯酸的加入利用相分离技术在介孔材料的骨架上引入大孔道，进一步提高了二氧化硅的调湿性能，同现有的调湿材料比较，本发明的优点是：1)吸放湿响应速度快，可以高效、快速调节微环境相对湿度；2)再生、重复利用非常方便；3）硅源为硅酸钠，价格便宜，来源丰富；4）生产工艺、设备简单，易于产业化；5)生产过程不产生有害物质。

具体实施方式

实施例1：采用如下步骤：

A）按质量分数取5份的相对分子质量为25000聚丙烯酸和37份的质量分数为60%稀硝酸溶液于100份的去离子水中；

B）按质量分数取60份的硅酸钠于步骤A）配制的溶液中，充分搅拌至硅酸钠完全溶解；

C）将步骤B）得到的均一溶液置于密闭的塑料容器内，使其在25℃的烘箱中凝胶化24h；

D）用蒸馏水将C）步骤得到的湿凝胶充分洗涤，再在50℃的真空干燥箱中干燥30min；

E）将步骤D）得到的凝胶置于0.1mol/L的氨水溶液中在50℃条件下陈化72h；

F）将得到的干凝胶置于700℃的马弗炉中煅烧2h,得到双峰结构的二氧化硅。

实施例2：采用如下步骤：

A）按质量分数取8份的相对分子质量为25000聚丙烯酸和37份的质量分数为60%稀硝酸溶液于100份的去离子水中；

B）按质量分数取50份的硅酸钠于步骤A）配制的溶液中，充分搅拌至硅酸钠完全溶解；

C）将步骤B）得到的均一溶液置于密闭的塑料容器内，使其在25℃的烘箱中凝胶化24h；

D）用蒸馏水将C）步骤得到的湿凝胶充分洗涤，再在50℃的真空干燥箱中干燥30min；

E）将步骤D）得到的凝胶置于0.1mol/L的氨水溶液中在80℃条件下陈化72h；