日本对调湿材料的研究及应用
高分子调湿材料调湿性能的实验及应用研究
ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ， ｗ｝ｌｉｃｈ ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｃｅｎｔｒｅｌｉｎ ｃｌｏｓｅｄ ｓｐａｃｅ ａｎｄ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
北京工业大学 硕士学位论文 高分子调湿材料调湿性能的实验及应 姓名：李双林 申请学位级别：硕士 专业：热能工程 指导教师：马重芳
20040501
捅
整
摘要
空气佩度是一个与人们生活、生产密切相关的重要环境参数之一。 个合适 的湿度环境对人的健康，产品的生产以及物品的保存都具有十分重璺的作用。调 湿材料作为一种被动式调湿于段，具有调节湿度的作用，它不需要机械能源和机 械设备，依靠自身的吸湿放湿特性对空问｜＾ｊ的湿度进行调节。
Ｎｅｗ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｔｈａｔ ｃａｎ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ ｔｈｅ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｅｍ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ Ｇｏｏｄ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃａｎ ｂｅ ｓｅｅｎ ｉｎ ｔｈｅ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆｔｈｅ ｃｌｏｓｅｄ ａｐａｃｅ Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ
第１露绪论
第１章绪论
１．１课题蕾荣和研究意义
｛。｛。１湿凄的耋要性
空气激度是一个与人们生活、生产密切相关的蕙要的环境参数。外界温度变 化是弓ｌ麓湿度炎纯的主薅原因，通过对瀣度和滠凄之闻稽互关系髂研究表明：如 果在密阉系统中没有任悄吸附与解析水分的物膜存在的话，当系统在短对间内濑 发由ｌＯ℃交彳七捌４０℃，系统肉豹褶对瀑度会降低鄯原来的ｌ／６，反避来同样鲡 ｉ逆。因辩耀麓滋度还受秘赛气袋（磐蔫攀粒旱攀）澎确较大，矮赛瀑瘦舞褰或袭 气候干燥，都会导致室内相对湿度下降；相反的，如聚室外温度下降或者多雨， 舞ｌ会导数室内空气湿度壤大。
硅藻土产品的质量和品种规格,以及相关技术指标测试方法综述
硅藻土产品的质量和品种规格，以及相关技术指标测试方法综述前言：硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由古代硅藻遗体组成，其化学成份主要是SiO2，含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5和有机质。
SiO2通常占80%以上，最高可达94%。
优质硅藻土的氧化铁含量一般为1~1.5%，氧化铝含量为3~6%。
硅藻土的矿物成份主要是蛋白石及其变种，其次是粘土矿物—水云母、高岭石和矿物碎屑。
矿物碎屑有石英、长石、黑云母及有机质等。
有机物含量从微量到30%以上。
硅藻土的颜色为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等，有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的物性。
硅藻土中的硅藻有许多不同的形状，如圆盘状、针状、筒状、羽状等。
松散密度为0.3-0.5g/cm3,莫氏硬度为1~1.5（硅藻骨骼微粒为4.5-5μm），孔隙率达80-90%，能吸收其本身重量1.5-4倍的水，是热、电、声的不良导体，熔点1650-1750︒C，化学稳定性高，除溶于氢氟酸以外，不溶于任何强酸，但能溶于强碱溶液中。
硅藻土的氧化硅多数是非晶体，碱中可溶性硅酸含量为50~80%。
非晶型SiO2加热到800~1000︒C时变为晶型，碱中可溶性硅酸可减少到20~30%。
我国硅藻土矿床大多形成于第三纪和第四纪，且与玄武岩密切共生。
按形成条件，硅藻土矿床分为海相矿床和陆相湖泊沉积两种类型（见表1），我国绝大多数硅藻土矿属于后者。
一、硅藻土的质量硅藻土质量的划分,是从生物壳体含量、化学组分的差异及其物理特性三个方面进行综合评价。
1.1、生物壳体含量硅藻壳体含量越高，硅藻土质量越好。
一级土硅藻壳体含量应达到80%以上，硅藻壳体含量在60%以下则为质量很差的土。
1.2、化学组分与其质量的关系Si02含量是评价硅藻土质量的一个重要参数。
硅藻土中非晶质Si02含量越高，它的质量就越好。
一般情况下，硅藻土中的Si02含量达到60%以上的，均可列入开采、利用的范围。
建筑材料的发展趋势
建筑材料的发展趋势随着科学技术的发展,学科的交叉及多元化产生了新的技术和工艺。
这沿的技术、工艺越来越多的应用于建筑材料的研制开发,使得建筑材料的发展日新月异。
不仅材料原有的性能,如耐久性能、力学性能等得到了提高,而且实现了建筑材料在强度、节能、隔音、防水、美观等方面多功能的综合。
同时,社会发展对建筑材料的发展提出了更高的要求,可持续发展理念已逐渐深入到建筑材中,具有节能、环保、绿色和健康等特点的建筑材料应运而生。
建筑材料正向着追求功能多样性、全寿命周期经济性以及可循环再生利用性等方向发展。
具有功能多样性和综合性的建筑材料随着居住理念的改变,人们对建筑功能的要求日趋多样性。
建材作为建筑的基本元素,必须适应这一发展要求,除具备基本性能之外,绿色健康、节能省耗、适宜舒适等多样性功能将被综合其中。
绿色健康建筑材料绿色健康建材指的是具有对环境起到有益作用或对环境负荷很小的情况下,在使用过程中能满足舒适、健康功能的建筑材料。
绿色健康材料首先要保证其在使用过程中是无害的,并在此基础上实现其净化及改善环境的功能。
根据其作用,绿色健康材料可分为抗菌材料,净化空气材料,防噪音、防辐射材料和产生负离子材料抗菌材料的机理是抑制微生物污染。
目前研究抗菌的产品类型包括抗菌材料和抗菌剂。
我国在抗菌建筑材料领域已研制开发了保健抗菌釉面砖、纳米复合耐高温抗菌材料、抗菌卫生瓷和稀土激活保健抗菌净化功能材料等等;此外还制定出台了一系列抗菌材料、抗菌行业标准,如《抗菌陶瓷制品抗菌性能标准》、《建筑用抗细菌塑料管抗细菌性能标准》、《抗菌塑料标准》等等, 节能建筑材料建筑物的节能是世界各国建筑学、建筑技术、材料学和相应空调技术研究的重点和方向。
目前我国已经制定出台了相应的建筑节能设计标准,并对建筑物的能耗作出了相应的规定。
建筑物的能耗是由室内环境所要求的温度与室外环境温度的差异造成的,因此有效降低建筑物的能耗主要有两种途径:一是改善室内采暖、空调设备的能耗效率;二是增强建筑物围护结构的保温隔热性能。
调湿材料的研究及应用
湿度范 围 内， 细菌 、 病毒 、 霉菌、 生虫 寄
数 量 最 少 ， 吸道 感 染 和 过 敏 症 、 喘 呼 气
于 Ｕ ～Ｕ， 间， 内空气 相对 湿度就 之 室
自动 维 持 在 ～ （ 范 围 内 。 吸放 湿 ｂ 若
释放 一定晕 水份 的材料 。 由于这 种材 料 微观 结 构 的特 性 及 不需 要 外 来 能 源就 可 以 自动调 节环境 湿度 的特 点 ，
料料包括硅酸钙 、 人造 沸石 、 胶 等 。 硅
（ １化 学 液体 调 湿 材 料 ２
用 了“ 会呼吸” 石膏 。 的 自然界 中储有 许 多无机 矿物 质、 植物 纤维 以及 一 些
排 放 的３
化学 液体调湿材料包 括有机化合 物 和无机 化合 物两 大类 ， 原理 是利 其 用化 合物液体本身各种 不同浓度和环 境 温度 的饱 和蒸 气压 ， 根据 所需 的相
够保证空气中臭氧的一定 发生率 ， 使空
气清新净 化。 因此 ， 湿材料 的研 究与 调
Ｊ越 来 越受 到 人们 的重 视 和 青 睐 。 ＝ ｆ ｊ
２调 湿 材料 的 分 类 ．
按 照 调 湿 材 料 的 调 湿 基 材 及调 湿
人早就 无意识 的采用 了：以士质为基 材 、 了增加 其强 度添加 麦秸秆 等 纤 为 维 营造 的干打 垒住房 ， 有冬 暖夏 凉 具 之感 。 许多 木质材 料具有 较好 的调 湿
相 对 湿 度 中／ ％
湿度 能 力 ， 为 我们 开 发 、 这 利用 丰 富
的 自然 资 源 造 镅 人 类 提 供 了 大 量 的 绿 色 资 源 。 ｎ ｈ ｎ Ｖ． ｕ ｄ ｌ 。 Ａ ｔｏ ｙ Ａｒ ｎ ｅ等 撰 文 推 荐 了 人 们 适 宵 措 住 的 最 佳 相
室内空气湿度自然调节机理与一体化设计方法研究进展
【建材装饰】住宅与房地产2019年3月室内空气湿度自然调节机理与一体化设计方法研究进展*杨 红，赵佳佳，李佳琪（北京工业大学建筑与城市规划学院，北京 100124）摘要：空气湿度自然调节是利用水分的蒸散原理和规则，在自然条件下通过选择合理的蒸发介质对空气起到加湿作用的方法。
空气湿度自然调节的理念与室内设计相结合所产生的新型建筑室内环境设计方法，既可以提高人们居住和工作环境的品质，又可以节约空气加湿所需的能源。
本文针对室内空气湿度自然调节理念综述了当前国内外的研究现状，介绍了室内空气湿度自然调节的几种方法，并重点介绍了自然调节室内空气湿度的相关定量研究，为后续的室内加湿设计提供理论指导与设计思路。
关键词：室内空气湿度；自然调节；机理；设计中图分类号：TU834 文献标志码：A 文章编号：1006-6012（2019）03-0096-02室内空气湿度不能满足人体热舒适要求的问题在我国大范围地区、多季节性存在，人生活的大部分时间都会在室内度过，室内环境中空气温湿度的控制对于人员的舒适度和健康起着至关重要的作用。
空气湿度自然调节是利用水分的蒸散原理和规则，在自然条件下通过选择合理的蒸发介质，对空气起到加湿作用的方法。
空气湿度自然调节的理念与室内设计相结合所产生的新型建筑室内环境设计方法，既可提高人们居住和工作环境的品质，又可极大地节约空气加湿所需的能源。
近年来北京工业大学的“室内空气湿度自然调节机理与一体化设计方法研究”课题组，对室内空气温湿度的自然调节做了一定的理论与实验研究，得到了一些指导加湿设计的定量数据，提出了一些自然调节室内空气湿度的方法。
本文对课题组的相关研究成果进行梳理与提炼，为室内环境的设计与改善提供参考。
1 自然调节室内空气湿度的方法及原理1.1 调湿材料的调湿20世纪90年代，日本学者西藤宫野等提出了调湿材料的概念[1]。
调湿材料是指在不使用电能等人工能源的自然条件下，利用其自身的吸放湿性能，感应空间内空气湿度的变化，进而对室内空气湿度进行自动调节的材料。
调湿材料及其发展概况
调湿材料及其发展概况摘要：调湿材料自被提出以来，就受到了广泛的关注。
本文首先分析了调湿材料的调湿原理，其次列举了调湿材料的种类，最后通过对调湿材料市场现状、硅藻土作为调试材料的应用和调湿材料的发展前景三方面探讨了调湿材料的发展形势。
关键词：调湿材料；硅藻土；吸附性；调湿能力引言：调湿材料是一种具备自动调节空气湿度功能的材料，因为自身的优越性能被人类的生产生活广泛应用。
调湿材料的使用不仅减少能源消耗，而且能改善人类居住环境，在社会的持续健康发展上起到不可忽视的作用。
随着人类对其需求的不断增长，调湿材料也在不断的被改进和研发。
1.调湿材料的调湿原理调湿材料无论种类差异多少，它的调湿过程都是一样的，都是靠自身完成，不借助任何机械设备，凭借独特的感应能力，通过吸收放湿特性来调节所处空间的空气湿度。
调湿材料的调湿原理并不复杂，当周围环境湿度较高时，调湿材料会通过吸附水蒸气的方式使温度降低。
当周围环境湿度较低时，调湿材料又会放出之前吸收的水分，从而加湿空气，使周围湿度回升。
调湿材料就是通过这样的工作原理来调节湿度，达到空间湿度的相对恒定的。
调湿材料的调湿原理主要分为物理吸附和化学吸附。
无机材料主要是采用化学吸附的方式，用通过化学吸湿原理进行单分子层吸附，吸附较稳定。
而有机材料则是依靠物理吸附方式，极性大有机分子材料吸附性强，极性小的则吸附性弱。
2.调湿材料的种类据研究结果来看，调湿材料可分为六大种类。
第一类是硅膠，它虽然有调湿功能，但因为其在水的吸附和循环过程中经常滞后，所以并不常被应用在调湿环节中。
第二类是无机盐，常见的有、等[1]。
它在吸附水分过程中会自行潮解，对空间物品产生影响，所以它的使用也受到一定的限制。
第三类是无机矿物材料，它主要包含硅藻土、蒙脱土、膨润土等，这些材料不仅造价低，而且有较强的吸附水分的能力。
平时只需要简单加工，就可以制作出多种形状，这是人类最为常用的一种调湿材料。
第四类是有机高分子材料，如聚丙烯酸、聚乙烯醇等。
日本开发成功除湿地板薄膜
业 、 岛 英 博 石 业 等 一 大批 企 业 在 技 术 青
美 国 开 发 出 多功 能 的数 字化 玻 璃 陶瓷窑炉
上都 有了 各 种 突 破 ． 并形 成 了３ ～ ０ Ｏ １ 万 Ｏ
平方 米 的年 生 产 能 力 为了 满 足 在 外 墙保 温 层 面 上粘 贴 超
美 国帕 拉 刚 公 司 开发 研 制 出－ ｆ 新 － ，
以使 厚 度 为５ 米 、面 积 为 ５ 平 方 米 的 厘 Ｏ
地板湿度保持在６ ％～ ５ ０ ６ ％以 下 ．通 常 随 着 节 约 型 社 会 理 念 日渐 深 入 人 心 ， 材 资 源 的 节 约 与 充 分 利 用 成 为 近 石
段 时 间 石 材 界 的热 门话 题 ． 为 石 材 用 作
钢 筋 ， 成 模 具 １ 模 具 ２ 做 和 。
模 具 １ 用 于 水 平 缝 ． 具 ２ 用 于 适 模 适 竖 缝 ， 具 宽 度 同 墙 宽 ， 度 根 据 需 要 模 长
确 定
待 模 具 带成 后 ． 平 缝 的 施 工 方 法 ｌ ｊ 水 是 ， 模 具 内 灌 满 砂 浆 后 ． 上 层 砌 块 在 将 直接 放 置 于 上 面 砌 筑 ． 筑 后 将 模 具抽 砌 出 ， 样 ， 形 成 了 一 条 水 平 凹缝 ， 次 这 就 依 施 工 。竖 缝 的施 工 方 法 是 ， 先放 置 模 具 ， 然 后 ， 后 砌 的 砌 块 放 置 于 墙 上 ． 紧 将 夹
重庆建筑
Ｃｈ ｎ ｑｎ ｃ ｉ ｃｕ ｅ ｏ ｇ ｉ ｇＡｒ ｈｔ ｔｒ ｅ
筑外 墙 渗 水 的 质 量 问 题 中 ． 由于 砌 体 灰
缝 砂 浆 不 饱 满 而 造 成 渗 水 的 占相 当 一 部 分 ，特 别 是 对 砌 体 的 砌 块 间 的 竖 缝 ， 国 家 规 范 没 有 明 确 要 求 。 在 实 际 砌 筑 中 ．由 于填 充 墙 砌 体 的砌 块 体 积 较 大 ， 对 于 灰 缝 砂 浆 特 别 是 竖 缝 砂 浆 很 难 控 制其 饱 满 度 现 介 绍 一 种 利 用 现 场 的 钢 筋 制 作
日本功能性纤维的进展及应用
日本功能性纤维的进展及应用作者：王致诚来源：《中国纤检》2010年第01期发展功能性纤维是当前国际上的趋势。
目前,日本发展和应用的功能性纤维,主要有以下几个方面。
1.吸水、吸湿纤维疏水性本来是合成纤维易干、耐磨、防皱和免烫等长处的基础,但从吸水、吸湿和抗静电的角度来看,却变成了不利因素。
为保持合成纤维的优点,并使其具有亲水性,研制者做过多种试验,有的采取异形断面丝在纤维间形成毛细管,或在纤维内部设置空心孔构成多孔质,或使侧面龟裂。
这些特制纤维,几乎具备与棉纤维同样的吸水性与保水性,而减少了化纤的不舒适感。
因此,具有快速吸水能力的高分子化合纤维,已在限量食品中使用;作为尿布和女性卫生用品的应用,已能够吸收其自身重量50倍的水。
最近,吸水重量为自重2500倍的纤维已在日本出现。
使聚合物本身具吸水吸湿性的研究尽管已获得成功,但多数会导致物理性能恶化、成本高,缺乏实用性。
东丽公司开发的“抗托纶”便是改质聚合物实用化的典型。
今后发展期望是,改质聚合体与改良原纤维形态相结合的产品。
2.吸汗、快干纤维虽然聚合物本身不吸水,潮湿后不会像棉麻那样降低舒适感,而干燥速度又比棉纤维快,但因人在运动时会大量出汗,仍会产生闷热粘滞、沉重和缠身的感觉。
为此,帝人有限公司利用水汽含量仅0.5%的聚酯类开发出一种名为威尔基II型(Welkey-2)的吸汗快干纤维。
这是一种空心纤维,外缘有许多细微小孔穿透空心的中央,能够产生毛细管现象,以加快蒸发。
因而它具有吸湿和快干性能,穿着者会有舒适感。
3.透湿、防水织物及材料自开发出用多孔性氟树脂压延膜制成的透湿防水织物以来,运动服衣料方面不断推出新产品。
尤尼吉柯公司的被称为“游戏伴侣”的新型透湿防水织物,是一种双层针织物,里面是细纤维导管透湿层,外面是扩散防水纤维层。
它在人体出汗后,汗液和汗蒸汽由内层会迅速通过扩散蒸发,而外面的汗液及水分又不会渗入。
目前,透湿防水材料的制造技术有层压型、涂布型和高密度织物型等。