空氣濕度是影響建筑室內(nèi)環(huán)境舒適性的重要參數(shù)之一,對(duì)于人體健康、產(chǎn)品生產(chǎn)、物品保護(hù)等均具有重要作用[1-3]。因此研制出一種能夠依靠自身吸放濕性能感應(yīng)并自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣相對(duì)濕度的墻體調(diào)濕材料具有重要的意義和工程應(yīng)用價(jià)值。沸石孔隙率高,比表面積大,同時(shí)因有色散力和靜電力的共同作用,具有極強(qiáng)的吸附性,理論上可以吸收其自身質(zhì)量2~3倍的水。由于天然沸石孔道中含沸石水及雜質(zhì),并且相互通聯(lián)程度較差[4],故天然沸石的實(shí)際吸附能力達(dá)不到理論值,要使天然沸石具有良好的調(diào)濕性能,需對(duì)天然沸石進(jìn)行改性處理。國(guó)內(nèi)外普遍采用酸活化、熱活化等化學(xué)方法來(lái)對(duì)沸石進(jìn)行改性處理[5-8]。因此,本文提出一種通過(guò)微波輔助強(qiáng)化 NH4Cl溶液活化對(duì)沸石改性的新方法,采用熱穩(wěn)定和耐酸性良好的天然絲光沸石作為研究基料,制備出一種新型調(diào)濕材料,實(shí)驗(yàn)研究了該材料的濕容及吸、放濕速率,并分析了環(huán)境溫度、濕度等參數(shù)對(duì)其調(diào)濕性能的影響。

沸石基復(fù)合調(diào)濕材料的制備

1?沸石改性
天然沸石孔道與孔穴中存在多種陽(yáng)離子吸附水和有機(jī)雜質(zhì)利用微波加熱可帶走天然沸石表面非孔性吸附的水分子孔道內(nèi)的有機(jī)雜質(zhì)并在一定程度上擴(kuò)充孔道完成對(duì)沸石試樣的一次改性接著利用氯化銨溶液活化處理沸石同時(shí)輔以微波輔助加熱銨根離子進(jìn)入沸石孔道后會(huì)同超籠中的鈉離子鉀離子等金屬陽(yáng)離子發(fā)生交換將超籠中的金屬陽(yáng)離子擠到溶液中在微波向加熱物質(zhì)內(nèi)部輻射的微波磁場(chǎng)作用下進(jìn)入孔道
中的銨根離子發(fā)生導(dǎo)電移動(dòng)
與沸石碰撞摩擦產(chǎn)生熱效應(yīng)使得沸石骨架中部分的?Al3+?脫離銨根離子替代?
Al3+?補(bǔ)充到沸石骨架上將天然沸石改性成?NH4+?型沸石實(shí)現(xiàn)了對(duì)沸石試樣的二次改性

將天然沸石試樣放入變頻微波爐中100 W?加熱時(shí)間3min得到一次改性沸石試 樣之 后 用 利 用 質(zhì) 量 分 數(shù) 為?3%?的?NHCl?NH4+型沸石NH4+?-型沸 石 單 位 質(zhì) 量 的 孔 道 容積大表面結(jié)構(gòu)細(xì)致

2?沸石基調(diào)濕材料的復(fù)配
首先將醇酯12加入反應(yīng)釜中加水?dāng)嚢?/span>接著加入消泡劑總量的50%全部的分散劑繼續(xù)攪拌均勻硅酸鈉溶液以細(xì)流方式慢慢滴入反應(yīng)釜內(nèi)攪拌均勻加熱水溫至60℃反應(yīng)2040min用冷卻水冷卻反應(yīng)鍋使其溫度降至30 ℃沸石放入研磨機(jī)內(nèi)研磨經(jīng)100目篩網(wǎng)過(guò)濾后送至烘箱在105 ℃加熱3h將二氧化鈦和沸石粉末攪拌均勻放入研磨機(jī)研磨一定細(xì)度制得漿料將調(diào)制微堿性的丙烯酸丁酯乳液加入攪拌機(jī)內(nèi)再加入制得的漿料開(kāi)攪拌機(jī)30min加入剩余的助劑 和 適 量 水調(diào) 節(jié) 黏 度黏 度 在?60100Pa·最后將制備好的漿料投入捏合機(jī)中擠出膏體即為復(fù)合調(diào)濕材料

2?沸石基復(fù)合調(diào)濕材料的調(diào)濕性能靜態(tài)實(shí)驗(yàn)研究

1?實(shí)驗(yàn)樣品

實(shí)驗(yàn)所用天然沸石為吉林產(chǎn)絲光沸石,試劑為氯化銨。由于涂層材料的水蒸汽擴(kuò)散系數(shù)較小,為了減少樣品達(dá)到平衡時(shí)間,涂層盡量做薄,涂層尺寸分別為50mm×50mm×2mm。多塊樣品涂層涂刷均勻后,置于烘箱內(nèi),85 ℃干燥2h后放入干燥的密封容器中備用[9-10]。

2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)裝置包括:人工氣候箱,用于控制環(huán)境溫度、濕度,溫 度 精 度?±0.5 ℃,相 對(duì) 濕 度 精 度 ±5%;密封容器的容積為2L,用于放置涂層試樣;電子天平,精度10-4g;溫度、濕度數(shù)據(jù)采集裝置,如表1所示。

1?實(shí)驗(yàn)儀器參數(shù)


序號(hào) 儀器設(shè)備名稱? ? ? ? ? ? ???規(guī)格型號(hào)設(shè)備廠商主要參數(shù)


1??數(shù)據(jù)采集儀 安捷倫? ? ? ? ? ?AGILENT34970A
2??變功率微波爐? ? ? ? ? ? ? ? ??NN-S570MFS
3??電子天平? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??A&DGX-8K?
4??人工氣候箱? ? ? ? ? ? ? ? ? ??PQX-280A-3H?型?260L控 溫濕 范圍及精度5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??50℃±0.51.0℃20%95%RH±7%RH


 

實(shí)驗(yàn)過(guò)程
靜態(tài)實(shí)驗(yàn)過(guò)程分為吸濕過(guò)程和放濕過(guò)程
實(shí)驗(yàn)涂層樣品放入一定相對(duì)濕度范圍的環(huán)境中依據(jù)?ASTM1498標(biāo)準(zhǔn)對(duì)達(dá)到吸濕或放濕平衡的涂層樣 品進(jìn) 行 稱 重 分 析重 量 測(cè) 量 精 度 達(dá) 到10-4g,溫度變化最大不超過(guò)±0.5℃,根據(jù)式(1)
計(jì)算得到吸放濕率隨時(shí)間的變化曲線即等溫吸放濕曲線13為調(diào)濕性靜態(tài)實(shí)驗(yàn)原理圖

吸濕率放濕率)={(終了 -初始)/初始}×100% (1)

吸濕過(guò)程
首先將樣品干燥處理此處采用高溫干燥燥溫度為85 ℃當(dāng)間隔24h的兩個(gè)連續(xù)稱量質(zhì)量差小于0.1%時(shí) 認(rèn) 為 干 燥 充 分放 于 干 燥 后 的
密封箱內(nèi)備用接著在人工氣候箱內(nèi)布置好溫度與濕度探頭溫度調(diào)至26 ℃相對(duì)濕度分別調(diào)整65%70%75%80%),將烘干的樣品涂層放
置在人工氣候箱內(nèi)每隔一段時(shí)間稱重直到連續(xù)間隔為24h稱重的質(zhì)量變化小于0.1%分別計(jì)算不同樣品在不同相對(duì)濕度下的平衡含濕量

放濕過(guò)程
首先將樣品做吸濕飽和處理在密封 箱 中 盛?一些去離子水水面上方布置一塊隔板靜置一段時(shí)間等待其中相對(duì)濕度穩(wěn)定將涂層試樣放置于其中樣 品 大 約 放 置周 左 右每 隔 一 段 時(shí) 間 稱重直到連續(xù) 間 隔 為?24h?稱 重 的 質(zhì) 量 變 化 小 于0.1%認(rèn)為樣品達(dá)到吸濕平衡接著在人 工 氣 候箱內(nèi)布置好溫度與濕度探頭溫度調(diào)至26℃相對(duì)濕度分別調(diào)整至30%35%40%45%),將吸濕飽和的樣品涂層放置在人工氣候箱內(nèi)每隔一段時(shí)間稱重直到連續(xù)五次間隔為24h稱重的質(zhì)量變化小于0.1%分 別 計(jì) 算 不 同 樣 品 在 不 同 相對(duì)濕度下的平衡含濕量

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2.4.1?沸石基復(fù)合材料的吸放濕容量以天然沸石作為填料配置成ZBHCM二次改 性 沸 石 作 為 填 料 配 置 成?ZBHCM26 ℃?恒溫條件下將規(guī)格為?50 mm×50 mm×2mm復(fù)合調(diào)濕材料試樣放入2L的容器內(nèi)記錄容器中試樣達(dá)到平衡消耗的時(shí)間由圖可看出以改性沸石為填料配置成的乳膠吸放濕容量?都大于以天然沸石為填料配置成的乳膠在?RH80%時(shí)改 性 沸 石 復(fù) 配 乳 膠 的 最 大 吸 濕 量 為53%在?RH?30%時(shí)改 性沸石 復(fù) 配 乳 膠 的 最大放濕量為35%相比天然沸石復(fù)配乳膠吸濕量和放濕量分別增加了28%20%

結(jié) 論
本文提出一 種 通 過(guò) 微 波 輔 助 強(qiáng) 化?NHCl溶液活化對(duì)沸石改性的新方法制備出一種新型調(diào)濕材料針對(duì)ZBHCM?的調(diào)濕特性設(shè)計(jì)并搭建了一套靜態(tài)調(diào)濕特性測(cè)試系統(tǒng)基于復(fù)配好的沸石基調(diào)濕材料改變實(shí)驗(yàn)工況條件研究了?ZBH-CM?的調(diào)濕特性 及 其 與 環(huán) 境 條 件溫 度濕 度的關(guān)系研究結(jié)果表明在?ZBHCM?調(diào)濕性能靜態(tài)?實(shí)驗(yàn)中改性沸石基復(fù)合調(diào)濕材料試樣吸濕放濕容量有效提高80%相對(duì)濕度條件下40h可調(diào)濕平衡30%相 對(duì) 濕 度 條 件 下32h可 調(diào) 濕平衡在相對(duì)濕度變化±10%調(diào)控時(shí)間變化均不超過(guò)10h從 相 對(duì)濕 度 變 化 的 曲 線 看 出相 對(duì) 濕度變化越大復(fù)合調(diào)濕材料試樣的調(diào)濕速率越快隨著環(huán)境溫度的升高復(fù)合調(diào)濕材料試樣吸濕和放濕性能均有所提升溫度每升高10 ℃調(diào)控時(shí)間至少可減少5h?