[发明专利]一种具有晶相可逆响应的钙基多孔含水材料及其制备方法

说明书

本发明属于多孔材料技术领域，特别是涉及一种具有晶相可逆响应的钙基多孔含水材料及其制备方法。所述钙基多孔含水材料的化学式为[Ca(NH₂‑mbdc)(H₂O)₄]·(H₂O)，式中NH₂‑mbdc为5‑氨基间苯二甲酸配体的阴离子。本发明提供一种原料简单易得、制备方法简单的晶相可逆响应的钙基多孔含水材料，钙基多孔含水材料含水量高，不仅能够通过自身的水动态平衡为产品提供保润的作用，而且能够通过易检测的晶相变化掌握产品的水环境变化。在卷烟产品的保润、烟草产品的包装和国内食品行业的包装等方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于多孔材料技术领域，特别是涉及一种具有晶相可逆响应的钙基多孔含水材料及其制备方法。

背景技术

目前，保润材料广泛地应用于人们的生活，对包装材料的物理保润性能的研究也成为近几年关注的热点。国内食品行业已经针对粮食作物和畜产品的包装材料的贮藏以及保鲜效果进行考察。烟草行业也对烟卷原料和包装的保润性能进行研究，保润材料能够显著改善卷烟的保润性能，对提升烟草耐加工性能和卷烟的感官品质具有重要作用。常见的保润材料有多元醇类、糖及其衍生物、有机酸及其盐类等，其中钙基保润材料也是一类重要的保润材料。考虑为了提高钙基的储水能力，需要构筑具有多孔的钙基材料以提供更大的储存水分子的空间，但是存在水分子易于获得也易于失去的问题；考虑利用裸露的钙离子为配位水提供配位空间以通过强的键合能力稳定水分子，但是金属离子的配位数有限，降低了储存水分子的能力，因此，设计跟合成有效的钙基多孔含水材料至关重要。另外考虑到钙离子不具有特征的光学、磁学等方面的表征，还需要检测钙基多孔含水材料中水分子的失去和获得。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有可逆晶相响应的钙基多孔含水材料，不仅能够通过自身的水动态平衡为产品提供保润的作用，而且能够通过易检测的晶相变化掌握产品的水环境变化。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明的一方面提供一种钙基多孔含水材料，所述钙基多孔含水材料的化学式为[Ca(NH₂-mbdc)(H₂O)₄]·(H₂O)，式中NH₂-mbdc为5-氨基间苯二甲酸配体的阴离子。

在本发明的一些实施方式中，所述钙基多孔含水材料中，一分子钙基多孔含水材料中包括四分子配位水和一分子晶格水，所述配位水在钙基多孔含水材料中的质量百分比为23.3％，所述晶格水在钙基多孔含水材料中的质量百分比为5.8％。

在本发明的一些实施方式中，所述钙基多孔含水材料中，钙离子处于八配位的配体场中，每个钙离子分别与四分子配位水中的4个氧原子和一分子NH₂-mbdc中的2个羧基中的4个氧原子配位，再通过NH₂-mbdc配体的阴离子构筑成三维网络结构。

在本发明的一些实施方式中，所述配位水是通过配位键与钙离子连接，所述晶格水是存在于孔道中通过氢键与配位水连接。

在本发明的一些实施方式中，所述钙基多孔含水材料的晶型属于三方晶系，空间群为R-3，晶胞参数为

在本发明的一些实施方式中，所述钙基多孔含水材料在40～80℃失去晶格水，80～200℃失去配位水，使晶态的钙基多孔含水材料转变成非晶态的钙基多孔材料。

在本发明的一些实施方式中，所述非晶态的钙基多孔材料在含水环境中吸收水分子转变成晶态的钙基多孔含水材料。

本发明的另一方面提供一种钙基多孔含水材料的制备方法，包括将钙盐与5-氨基间苯二甲酸在溶剂中反应制得。

在本发明的一些实施方式中，所述钙盐、5-氨基间苯二甲酸和溶剂的摩尔比为1:(1～2):(100～200)，室温搅拌5～40min，在80～140℃反应24～72h。