CN109453625A - 一种柔性可再生除湿复合材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合材料技术领域，具体为一种柔性可再生除湿复合材料及其制造方法，所述复合材料由内到外依次包括柔性热电材料层、绝缘层和除湿层，所述柔性热电材料层由高分子聚合物和电热材料经溶剂混合均匀后静电纺丝机纺丝、冷却、干燥获得；所述除湿层由吸湿材料和锁水材料经溶剂混合均匀后干燥获得。本发明是为了解决现有的除湿产品形状固定、不可再生等技术问题，而提供一种柔性可再生除湿复合材料及其制造方法，本发明的目的之一在于提供一种柔性可再生除湿复合材料，该材料具有较好的柔性、一体式可再生、可编织成任意的形状和尺寸；本发明的目的之二在于提供一种制造该材料的方法，该方法过程简单、容易实现，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体为一种柔性可再生除湿复合材料及其制造方法。
背景技术
空气湿度是一个与人们生活和生产有着密切关系的重要环境参数，湿度对人体舒适度、产品生产过程、产品质量和产品保存期都有重要意义。人长期在潮湿的空气环境里生活和工作，身体会受到“湿”的侵袭，人体的热平衡被破坏，不仅影响人体健康，而且影响正常的生活和工作，降低工作效率。在精密仪器、计量仪器、电子和化工等生产过程中，如不对湿度进行控制，会严重影响产品质量。因此，湿度控制无论对人体的居住环境，还是对生产和物品保护，都显得十分重要。
目前，空气除湿有冷凝、压缩、热泵、吸附、吸收、除湿、智能湿度控制等技术，以上这些技术可分为机械性和非机械性两大类。在机械性湿度控制方法中，传统的压缩式制冷技术主要存在能耗大，压缩制冷的工质对环境不友好等缺点。非机械性湿度控制方法是利用调湿材料的性质来达到控湿的目的，主要包括固体干燥剂、液体吸湿剂、复合除湿剂、除湿膜等。其中，常用的固体干燥剂有氯化锂、硅胶、分子筛和氯化铝等。氯化锂吸水量大，但吸收时放热量大，影响制冷量，同时有腐蚀性。分子筛亲水能力低，氧化铝吸湿能力仅为硅胶的50％。硅胶吸湿性能良好，经济实用，但吸附大量水后易破裂，且再生温度高，实用受到限制。液体吸湿剂存在价格昂贵，有机溶剂易挥发，再生困难的缺点。复合除湿剂是利用CaCl2、LiCl等高吸湿性盐和硅胶、活性炭等空隙发达但吸湿性小的多孔材料，通过复合，得到一类具有高吸湿量，易再生等优点的多孔材料-卤素盐复合干燥剂，是目前应用最广泛的除湿材料。目前，固体除湿材料常用的再生方法主要由加热再生、电渗再生、超声波再生和高压电场再生。相比较而言，加热再生是最经济实用、操作方便、应用最为广泛的再生方法。然而，现阶段的除湿产品，一方面是通过定期更换除湿材料或取出加热等方式进行再生，该方式存在消耗大、不经济、不易操作等缺点。另一方面是将除湿材料与加热再生设备进行二次整合，组装成可再生除湿设备，该方法虽然能将材料在设备中进行再生，无需取出，但仍存在制造成本高、占据空间大等缺点。
鉴于此，开发具有柔性可再生的一体式除湿复合材料是当前湿度控制领域面临的重大难题。本发明所述的除湿复合材料具有柔性、可再生性、易加工等特点，解决了除湿材料再生困难等关键技术问题。
发明内容
本发明是为了解决现有的除湿产品形状固定、不可再生等技术问题，而提供一种柔性可再生除湿复合材料及其制造方法。
本发明的目的之一在于提供一种柔性可再生除湿复合材料，该材料具有较好的柔性、一体式可再生、可编织成任意的形状和尺寸；本发明的目的之二在于提供一种制造该材料的方法，该方法过程简单、容易实现，具有广泛的应用前景。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种柔性可再生除湿复合材料，所述复合材料由内到外依次包括柔性热电基体、绝缘层和除湿层，
所述柔性热电基体由高分子聚合物和电热材料经溶剂混合均匀后静电纺丝机纺丝、冷却、干燥获得；
所述除湿层由吸湿材料和锁水材料经溶剂混合均匀后干燥获得，所述吸湿材料与锁水材料的质量比为(1:100)～(100:1)。
作为优选，所述高分子聚合物为热塑性聚氨酯、聚偏氟乙烯、环氧树脂、聚丙烯腈和ABS树脂中至少一种。
作为优选，所述电热材料为碳材料和导电金属材料中的至少一种。
作为优选，所述柔性热电基体中高分子聚合物和电热材料的质量比为30:70～100:1。
作为优选，所述绝缘层的材料为环氧树脂、聚酯、聚氨酯、有机硅树脂、聚酰亚胺醇酸树脂、聚酰亚胺、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯和硅橡胶中的至少一种。
作为优选，所述吸湿材料为氯化钙、氧化钙、高氯酸镁、氧化铝、氯化锂和分子筛中的至少一种。
作为优选，所述锁水材料为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇和高吸水树脂中的至少一种。
作为优选，所述溶剂为NMP、DMF、乙腈、乙醇和异丙醇中的至少一种。
一种柔性可再生除湿复合材料的制造方法，所述方法包括如下步骤：
S1、将配方量的高分子聚合物和电热材料加入溶剂中混合均匀配置成质量分数为10％～70％的柔性热电浆料，该浆料经静电纺丝机纺丝，再冷却、干燥获得柔性热电基体；
S2、将绝缘层材料与溶剂混合均匀配置成质量分数为10％～70％的绝缘高分子浆料，柔性热电基体依次通过该绝缘高分子浆料和干燥箱，获得绝缘层；
S3、将配方量的吸湿材料和锁水材料加入溶剂中混合均匀配置成质量分数为10％～70％的除湿材料浆料，步骤S2所得的中间体依次通过该除湿材料浆料和干燥箱，获得除湿层，即得柔性可再生除湿复合材料。
作为优选，干燥的方式为加热干燥、光固化和热固化中的一种或多种。
本发明的有益效果是：
1.本发明的复合材料具有较好的柔性，可编织成任意的形状和尺寸，使用携带方便，应用广泛；
2.本发明的复合材料具有一体式可再生性，仅需在低电压下即可驱动加热再生，无需将除湿材料取出干燥或替换，可循环使用，且能耗低；
3.本发明制造电热复合材料的方法简便，操作安全，容易实现。
附图说明
图1为本发明除湿复合材料制造方法的示意图；
图2为本发明经步骤S1后的中间材料的截面图；
图3为本发明经步骤S2后的中间材料的截面图；
图4为本发明柔性可再生除湿复合材料的截面图；
图5为实施例1中的柔性可再生除湿复合材料的吸湿曲线图；
图6为实施例1中的柔性可再生除湿复合材料的电加热脱湿曲线图；
图7为实施例1中的柔性可再生除湿复合材料的循环吸湿率曲线图。
图中：1-静电纺丝机；2-冷却水；3-辅助滚轮；4-干燥箱；5-绝缘材料浆料；6-除湿材料浆料；7-收集滚轮；8-柔性可再生除湿复合材料；81-柔性热电基体；82-绝缘层；83-除湿层。
具体实施方法
下面通过实施例，结合附图，对本发明的技术方案进一步阐述说明。
实施例1：
参见附图1所述的柔性可再生除湿复合材料的制造方法示意图，该方法包括如下步骤：
S1、取热塑性聚氨酯和导电炭黑按质量比1:1混合，以NMP为溶剂，混合混匀配置成质量分数为25％的柔性热电浆料，该浆料放入静电纺丝机1纺丝成型，再通过冷却水2冷却，在辅助滚轮3的牵引作用下被送入80℃鼓风干燥箱4，获得柔性热电基体81，如附图2所示；
S2、将PDMS与NMP溶液混合均匀配置成质量分数为45％的绝缘高分子浆料，柔性热电基体81依次通过该绝缘高分子浆料5和80℃鼓风干燥箱4，获得绝缘层82，如附图3所示；
S3、取氯化锂和聚丙烯酸盐按质量比为1:15混合，以NMP为溶剂，混合均匀配置成质量分数为45％的除湿材料浆料，S2所得的中间体通过该除湿材料浆料6，再在辅助滚轮3的牵引作用下被送入80℃鼓风干燥箱4，即得柔性可再生除湿复合材料8，如附图4所示。
附图5为本实施例柔性可再生除湿复合材料的吸湿曲线图；附图6为本实施例柔性可再生除湿复合材料的电加热脱湿曲线图；图7为本实施例柔性可再生除湿复合材料的循环吸湿率曲线图。
实施例2：
参见附图1所述的柔性可再生除湿复合材料的制造方法示意图，该方法包括如下步骤：
S1、取聚丙烯腈和银纳米线按质量比4:1混合，以DMF为溶剂，混合混匀配置成质量分数为25％的柔性热电浆料，该浆料放入静电纺丝机1纺丝成型，再通过冷却水2冷却，在辅助滚轮3的牵引作用下被送入100℃鼓风干燥箱4，获得柔性热电基体81，如附图2所示；
S2、将聚苯乙烯与DMF混合均匀配置成质量分数为55％的绝缘高分子浆料，柔性热电基体81依次该绝缘聚合物浆料5和80℃鼓风干燥箱4，获得绝缘层82，如附图3所示；
S3、取氧化钙和聚乙烯醇按质量比为5:4混合，以DMF为溶剂，混合均匀配置成质量分数为60％的除湿材料浆料，S2所得的中间体通过该除湿材料浆料6，再在辅助滚轮3的牵引作用下被送入80℃鼓风干燥箱4，即得柔性可再生除湿复合材料8，如附图4所示。
实施例3：
参见附图1所述的柔性可再生除湿复合材料的制造方法示意图，该方法包括如下步骤：
S1、取聚偏氟乙烯和铜纳米按质量比7:3混合，以NMP为溶剂，混合混匀配置成质量分数为20％的柔性热电浆料，该浆料放入静电纺丝机1纺丝成型，再通过冷却水2冷却，在辅助滚轮3的牵引作用下被送入120℃鼓风干燥箱4，获得柔性热电基体81，如附图2所示；
S2、将聚苯烯与NMP混合均匀配置成质量分数为50％的绝缘高分子浆料，柔性热电基体81依次通过该绝缘高分子浆料5和80℃鼓风干燥箱4，获得绝缘层82，如附图3所示；
S3、取氧化铝和聚丙烯酰胺按质量比1:10混合，以NMP为溶剂，混合均匀配置成质量分数为45％的除湿材料浆料，S2所得的中间体通过该除湿材料浆料6，再在辅助滚轮3的牵引作用下被送入紫外光固化干燥箱4，即得柔性可再生除湿复合材料8，如附图4所示。
实施例4：
参见附图1所述的柔性可再生除湿复合材料的制造方法示意图，该方法包括如下步骤：
S1、取ABS树脂和导电碳纳米管按质量比3:2混合，以DMF为溶剂，混合混匀配置成质量分数为10％的柔性热电浆料，该浆料放入静电纺丝机1纺丝成型，再通过冷却水2冷却，在辅助滚轮3的牵引作用下被送入100℃鼓风干燥箱4，获得柔性热电基体81，如附图2所示；
S2、将硅橡胶与DMF混合均匀配置成质量分数为25％的绝缘高分子浆料，柔性热电基体81依次通过该绝缘高分子浆料5和80℃鼓风干燥箱4，获得绝缘层82，如附图3所示；
S3、取氯化钙和高吸水树脂按质量比为1:50混合，以DMF为溶剂，混合均匀配置成质量分数为30％的除湿材料浆料，S2所得的中间体通过该除湿材料浆料6，再在辅助滚轮3的牵引作用下被送入80℃鼓风干燥箱4，即得柔性可再生除湿复合材料8，如附图4所示。
本发明的复合材料经静电纺丝机1纺丝成型，最后制得的复合材料具有较好的柔性，可编织成任意形状和尺寸；该复合材料还具有一体式可再生性，仅需在低电压下即可驱动加热再生，无需将除湿材料取出干燥或替换，可循环使用，且能耗低；本发明制造复合材料的方法简便，操作安全，容易实现，具有广泛的应用前景。
以上所述的实施例只是本发明的较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出千里要求所及早的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。
Claims (10)
1.一种柔性可再生除湿复合材料，其特征在于，所述复合材料由内到外依次包括柔性热电基体、绝缘层和除湿层，
所述柔性热电基体由高分子聚合物和电热材料经溶剂混合均匀后静电纺丝机纺丝、冷却、干燥获得；
所述除湿层由吸湿材料和锁水材料经溶剂混合均匀后干燥获得，所述吸湿材料与锁水材料的质量比为(1:100)～(100:1)。
2.根据权利要求1所述的一种柔性可再生除湿复合材料，其特征在于，所述高分子聚合物为热塑性聚氨酯、聚偏氟乙烯、环氧树脂、聚丙烯腈和ABS树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种柔性可再生除湿复合材料，其特征在于，所述电热材料为碳材料和导电金属材料中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种柔性可再生除湿复合材料，其特征在于，所述柔性热电基体中高分子聚合物和电热材料的质量比为30:70～100:1。
5.根据权利要求1所述的一种柔性可再生除湿复合材料，其特征在于，所述绝缘层的材料为环氧树脂、聚酯、聚氨酯、有机硅树脂、聚酰亚胺醇酸树脂、聚酰亚胺、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯和硅橡胶中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种柔性可再生除湿复合材料，其特征在于，所述吸湿材料为氯化钙、氧化钙、高氯酸镁、氧化铝、氯化锂和分子筛中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种柔性可再生除湿复合材料，其特征在于，所述锁水材料为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇和高吸水树脂中的至少一种。
8.一种权利要求1～7任意一项所述的柔性可再生除湿复合材料的制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、将配方量的高分子聚合物和电热材料加入溶剂中混合均匀配置成质量分数为10％～70％的柔性热电浆料，该浆料经静电纺丝机纺丝，再冷却、干燥获得柔性热电基体；
S2、将绝缘层材料与溶剂混合均匀配置成质量分数为10％～70％的绝缘高分子浆料，柔性热电基体依次通过该绝缘高分子浆料和干燥箱，形成绝缘层；
S3、将配方量的吸湿材料和锁水材料加入溶剂中混合均匀配置成质量分数为10％～70％的除湿材料浆料，步骤S2所得的中间体依次通过该除湿材料浆料和干燥箱，形成除湿层，即得柔性可再生除湿复合材料。
9.根据权利要求8所述的柔性可再生除湿复合材料的制造方法，其特征在于，干燥的方式为加热干燥、光固化和热固化中的一种或多种。
10.根据权利要求8所述的柔性可再生除湿复合材料的制造方法，其特征在于，所述溶剂为NMP、DMF、乙腈、乙醇和异丙醇中的至少一种。
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