高分子调湿材料调湿性能的实验及应用研究
北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室传热与能源利用北京市重点实验室

(北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室传热与能源利用北京市重点实验室,北京100022)摘要:将硅藻土做成乳胶型涂料,并得到了不同湿度下这种涂料的吸放湿性能曲线,但是吸放湿能力不是很理想。
为了提高涂料的吸放湿能力,在基料中参加无机成膜物质制成硅藻土复合涂料,结果说明,通过复合,最大吸湿能力从615%提高到11%,最大放湿能力从5%提高到10%,并且确定了无机成膜物质的比例。
复合涂料符合建筑涂料的常规性能要求,在调节湿度的同时克服了传统空调能耗高的缺点,具有很好的应用前景。
关键词:调湿涂料;乳胶型;复合型;吸放湿特性0引言空气湿度是一个与人们生活和生产有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都有重要影响。
在低湿环境下,人的呼吸系统黏膜变得枯燥,易引发呼吸系统疾病。
在许多工业部门,生产过程能否正常进行,在很大程度上取决于湿度,例如造纸、精密仪器的生产。
物品在潮湿的环境里存放,由于霉菌的侵蚀而发霉变质;使金属生锈、仪表精度下降、绝缘参数降低。
在过分枯燥的环境里存放会发生开裂变形,造成经济损失。
可见,湿度控制无论是对人类的居住环境,还是对生产和物品保护都显得十分重要。
常见的湿度控制方法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,可用空调调节建筑物室内空气环境。
但是空调要消耗大量的能源,而除湿的能耗占到空调能耗的20%~40%,因此,开发节能的湿度控制技术,对节能和环保有重要意义。
非机械性湿度控制方法是利用调湿材料的性质来到达控湿的目的。
调湿材料不需要借助任何人工能源和机械设备,依靠自身的吸放湿性能,感应所调空间空气湿度的变化,通过对空气中水分的吸附与解吸来自动调节密闭空间内的湿度,是一项可以减少空调湿负荷,实现建筑节能的重要技术。
利用调湿材料来控制调节湿度的研究,在日本已有20多年历史[1],技术领先于其他国家,尤其在机理研究方面,更是拥有相对先进的理论根底,很多调湿建材、调湿涂料已经形成市场。
硅藻土基调湿材料的制备与性能研究

调湿材料的研究现状

,
空 气 湿 度 是 表 示 空 气 中水 汽 多 少 亦 即 干 湿 程
。
细 病
菌 毒
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-
I
过高或者过低 的湿度影 响人 居 环 境 与
真 菌娄
、
对 物品 的保存 仪器 的寿命等等具 有严
。
重 的危害性
湿 度 由 过 高 (低 ) 至 过 低 ( 高 ) 交 替 变 化
。
壁
虱
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呼 吸道 簇 毒
31调湿 材料 的分 类及 作用机 理 的研究 现状 . 调 湿材 料 的作 用 机理 因种 类差 别 而不 同 , 节 调 湿度 材 料主 要 分 为 4类 : 机调 湿 材 料 、 机高 分 无 有 子 调 湿材料 、 物质调 湿材 料和 复 合调 湿材 料 。无 生 机 调 湿材料 和生 物质调 湿材料 主要 用于 建筑 材 料 , 硅 胶 和 有 机高 分 子调 湿 材 料 主要 用 于 工 业和 食 品
湿 度 的另一种 方法 , 国内早期 大 多采用 变 色硅 胶 ,
无 机 非金 属调 湿材 料 的调 湿 能 力 主要 依 靠 内
部较 多的孔道 与极 大 的 比表 面产 生 的水分 子吸 附 、 脱 附作 用。吸附现 象主要 有 3类: 物理 吸 附、 化学 吸
时 的危害 更 为严 重
过敏 及 鼻粘 腰 资
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图 1 是 加拿大学者 A n t ho
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化 学性 过 敏 臭氧 发 生
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虑 各种 因 素后 推荐 的最 佳 相 对 湿 度 范 围 相 对 湿 度在
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
高分子材料界面润湿性调控与应用分析

高分子材料界面润湿性调控与应用分析高分子材料在现代工业和科学研究中扮演着重要的角色。
其界面润湿性对于材料的应用和性能至关重要。
因此,调控高分子材料界面润湿性成为一个热门话题,并在各个领域的应用中展现出巨大潜力。
本文将介绍高分子材料界面润湿性的基本原理、调控方法以及润湿性在多个领域的应用案例。
高分子材料的界面润湿性主要指的是其与外界液体或气体接触时的表面性质。
润湿性分为疏水性和亲水性两种。
疏水性表面对液体呈现出较大的接触角,液滴不能充分接触表面;亲水性表面对液体呈现出较小的接触角,液滴可以充分接触并迅速扩展。
高分子材料的界面润湿性由其分子结构和表面处理等因素共同决定,而润湿性的调控又能够对材料的性能和应用产生巨大影响。
为了调控高分子材料的界面润湿性,可以通过多种方法实现。
一种常见的方法是表面改性处理,如化学涂覆、等离子体处理、离子束注入、溶液处理等。
这些方法能够在高分子材料表面引入亲水性或疏水性官能团,从而改变其表面性质。
另一种方法是通过调整材料的微观结构,如表面粗糙度、纹理和形貌等。
这些微观结构的变化可以影响液体在表面上的接触行为,从而调节界面润湿性。
润湿性的调控在许多领域中得到了广泛应用。
其中一个重要的领域是材料科学。
通过调控高分子材料的润湿性,可以实现材料的抗粘展、防水、润滑等性能。
例如,将疏水性高分子材料用于涂层可以实现防水和防腐蚀效果,而亲水性高分子材料的涂层可以应用于医学领域,如人工关节、药物传递系统等。
此外,界面润湿性的调控还使得高分子材料在能源领域的应用得到了大幅拓展。
例如,通过调控高分子材料与电解质的界面润湿性,可以提高电池和超级电容器等能源存储设备的性能和循环寿命。
另一个重要的领域是纳米技术和生物医学。
高分子材料在纳米领域的应用已经得到了广泛研究。
通过调控高分子材料的界面润湿性,可以实现纳米颗粒的定向组装、液体滴在纳米界面上的聚集、纳米润湿模式的控制等。
这些润湿性调控的方法对于纳米颗粒的设计和组装具有重要意义。
硅藻页岩的调湿性能的比较研究和结构分析

- 65 -硅藻页岩的调湿性能的比较研究和结构分析姜广明1,马海旭1,肖凯巍1,韩方超2,崔奕帆3,胡 水4(1.中国建筑科学研究院有限公司,北京 100013;2.山东省泥博士新型材料有限公司,山东 淮坊 262400;3.北京元晟万利通贸易有限公司,北京 100013;4.北京化工大学,北京 100029) 【摘要】 首先描述 5 种不同的硅藻页岩原矿和硅藻页岩粉体的外观和微观形貌,然后利用红外分析、X 射线衍射分析、热失重分析等手段,分析硅藻页岩的化学成分、晶体形态和组成等。
比较 5 种硅藻页岩的调湿性能,提出热失重分析方法也可以用于分辨和筛选高调湿性能的硅藻页岩。
【关键词】 硅藻页岩;硅藻土;X 射线衍射分析;热失重分析;调湿性能;调湿材料 【中图分类号】 TQ630.7+2 【文献标志码】 A 【文章编号】 1671-3702(2021)04-0065-050 引言硅藻土作为一种无机的调湿材料,现在已广泛地应用于室内装饰中[1];但是与硅藻土来源相近的硅藻页岩,目前还不为广大消费者所熟知。
硅藻页岩是由硅藻土在地球内部地核热能的作用下演化而成的矿物。
与硅藻土相比,硅藻页岩的比表面积更大,调湿能力更强[2],是更高端的无机调湿材料。
本文分析不同产地的硅藻页岩的外观、层理和微观形貌;并利用红外光谱分析、X 射线衍射分析;热失重分析等手段表征了硅藻页岩的成分、结构;对比了多种不同产地和不同处理方法的硅藻页岩的调湿性能。
1 原材料收集了产自日本北海道地区和肯尼亚的 2 种硅藻页岩原矿石,粉碎成硅藻页岩粉体(以下简称硅藻页岩),同时还收集了产自中国东北的 3 种硅藻页岩,给样品编号,其产地、颜色、处理方式和白度等信息,如表 1 所示。
作者简介:姜广明,男,高级工程师,研究方向为建筑材料检测与应用。
Comparative Study and Selection of Diatom Shalewith High Humidity Control PerformanceJIANG Guangming 1,MA Haixu 1,XIAO Kaiwei 1,HAN Fangchao 2,CUI Yifan 3,HU Shui 4(1.China Academy of Building Research ,Beijing 100013,China ;2.Shandong Ni Boss New Material Co.,Ltd.,Weifang Shandong 262400,China ;3.Beijing Yuansheng Wanlitong Trading Co.,Ltd.,Beijing 100013,China ;4.Beijing Universityof Chemical Technology ,Beijing 100029,China ) Abstract :Firstly,this article described the appearance and microscopic morphology of five different diatom shale ore and diatom shale powder,and analyzed chemical composition,crystal form and composition,etc. of diatom shale by means of infrared analysis,X-ray diffraction analysis,thermal gravity analysis. The humidity control performance of 5 kinds of diatom shale was compared,and the thermal gravity analysis method could also be used to distinguish and screen diatom shale with high humidity control performance. Keywords :diatom shale;diatomite;X-ray diffraction analysis;thermal gravity analysis;humidity control performance;humidity control material- 66 -2 实验设备SEM 使用热场发射扫描电子显微镜,样品经喷金处理。
调湿材料在地下工程湿度调节中的应用

调湿材料在地下工程湿度调节中的应用
朱明亮;罗青
【期刊名称】《制冷与空调》
【年(卷),期】2005(005)006
【摘要】简要分析调湿材料调节地下工程内部湿度的原理以及应用调湿材料的优点,介绍近年来国内、外研究开发的特种硅胶、无机盐类、蒙脱土类、有机高分子材料类这四类调湿材料以及国内、外对调湿材料的应用研究.
【总页数】3页(P65-67)
【作者】朱明亮;罗青
【作者单位】中国人民解放军理工大学;上海市结建民防设计院
【正文语种】中文
【中图分类】TB6
【相关文献】
1.调湿材料在建筑节能中的应用前景 [J], 吴宏伟;王厚华;庄燕燕
2.水压技术在木材干燥窑湿度调节中的应用 [J], 刘银水;杨友胜;李壮云;朱玉泉
3.新型硅藻土调湿材料温湿度调节效果及机制 [J], 胡明玉;刘章君;樊财进;李晔
4.我国地下工程爆破研究的又一部专著——评《地下工程爆破理论及应用》 [J], 褚建萍
5.广义回归神经网络在空调湿度调节中的应用 [J], 周枫;沙立民
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sio-2c2-气凝胶调湿材料应用于建筑墙体调湿特性分析和的研究

Fig.5·1The schenle of heat and moisture transfer process of building 5.1建筑围护结构的热湿过程分析
一些关于多孔材料的传湿模型值得借鉴。cunningh鲫汹1对板状结构中的吸湿材料建立了数学模型,假设传质系数为常数得到指数形式的方程。Kerestecioglu与Gu研究了非饱和液态阶段的蒸发与凝结现象,研究结果适于低含湿量的情况。Burch与TholIlas开发了名为MOIST的计算软件,该软件采用有限差分方法计算非等温情况下通过复合墙体的热湿传递。El Diasty等人采用分析方法进行了建筑。Liesen采用蒸发一凝结理论以及反映系数法开发了名为IBLAST的计算软件,该软件还包括了建筑负荷与系统动态分析。但是该软件忽略了热湿特性的变化,也没有考虑液态水的传递;同样,IBLAST仅适用于非常低湿的情况。事实上,这些模型几乎有着相同的起源,即热湿平衡方程、Philip与De vries 模型以及Fourier、Fick、Darcy定律,主要是假设条件不同;并且都是针对稳定传湿的情况。
第5章建筑传湿理论研究
第5章建筑传湿过程理论研究
由图5—1可见,建筑房间室内热湿环境的变化将受到来自室外环境的影响(也称外扰),同时还将受到来自室内环境内部本身的影响(也称内扰)。而外扰将通过外围护结构影响房间的热湿状态。为此,本研究通过分别分析建筑围护结构的热湿过程以及建筑房间空气的热湿平衡,进而建立建筑围护结构影响下的建筑房间热湿过程分析模型。
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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。
solve the problem ofdewing ofbuilding jnterior,but also lt call store the moisture for
later use The energy conservation carl be achieved by the coating with the natural
张瓤铆躲晷鼢一,略,7 (保密静论文在辩密居寂遵守藏疑定)
榭理量名群授符号褒
物理量名称及符号表
Rtt——Relative Humidity,%: 舻——相对湿度,%; d——漫空气的绝对湿度,kg穗g·手; d。——饱湿空气绝对湿度,kg/kg·干 q——调湿材辩的半衡含湿曩,kg/kg; A——调湿挺辩的疆湿力: u。——调湿材判平衡含湿量的误差限: 《。一~调湿丰才辩的最大平簿含潆量;
ventilation
Keywords:humidity,humidity control,humidity controlling material,complex
humidity controlling material,humidity controlling coating
独创性声明
本人声骏爨呈交懿论文怒我令人在导矮援警下进毒亍懿研畿工佟及取德瓣研 究成果。尽我所知,除了文中特别加以标淫和致谢的地方外,论文中不包含其他
1。1。2湿度攘翩调节泌手段
湿壤控制调节与温度控制调节同等熬要。按遐秀消耗人工熬源,可将湿度控
北京工业大学一【.学硕上学位论义
制调节方法分为主动式方法和被动式方法。 主动式方法主簧怒现有的空诵技术,是髫翦滠凌控翻普遍聚雳静方法n被动
式湿度控制调节即利用可再生能源成材料的吸敞瀑特性控制调节湿度,无需消耗 任何人工能源,是一耪生态性控制调节方法。
本文咀调湿材料在封闭空间和建筑环境中湿度控制的应用为研究目标,在传 统有机高分子调湿材料基础上进行改进,丌发出新型的调湿材料和调湿涂料。
从有机高分子调湿材料的调湿特性入手,通过对聚丙烯酸钠树脂的凋湿性能 进行测定.分析了各方面因素对其平衡吸湿量和吸湿和放湿速度的影响,并对其 调湿性能进行了定量的分析。
当滋壤由离(低)凳低(离)交替燮纯对,又会媲许多物麟发生疲劳形变, 褥弱是一垡艺零鑫、字蕊等发嫩糖位、撩爸或黉镶嵌物象袭疆潦,黠物鹣造或谈 窖。由J墩可见,湿度控制无论对人们的膀住环境,还怒对物品的保护都显得尤为 錾要。余遥妁稳薅湿瘦鬻萌子入髓豹鸯心健康,捷褰王作学习效率莘霾产葫质量。
国家《空气质量标溅》规定黛内相对湿度标凇值,夏季空调房间为40%~60%, 冬季采缓痨游麓30%~60%。擒拿大学者Anthony¥。Arundel簿Ⅲ在考虑了湿纛 对微生物生长、入体发瘸以及物品变质簿各秘影确蜃,推荐了一个簸饯糟对滠度 范围,如图i-i所示,从图可见,相对湿度在40%~60%间,可使细藤、病毒、 霉菌、爨生虫数量最少,将呼吸道感染_秘过敏癜、气嘣痍、纯学作鼹熬可Sl蛙降 歪最小,鼠能保证空气中舆氧的一定发生率,使窝气清新净化。
controlling material.a11 factors that influence the equilibrium moisture contenl and
sorption speed of the humidity controlling matefial were presented And the
入已经发表或撰写过的研究成果,也不包古为获褥北京工业大学或其它教育机构
懿学整或汪书莨使焉遘蟾耪辩。与我一两工佟铃鞘态对零磷究掰簸熬锰餐贡献秘 已程论文中作了明确的说明并表示了谢意。
签名:珏熔日期:逖!垒』:/j
关于论文使用授权的说明
本久宠全了锯≤£家互监大学有关保留、馒蠲学位论文的规定,鞠:学校有权 保留送交论文的复印件,允许论文被查阅秘借阕;学校可以公垮论文的全部残部 分内容,可以采用影印、缩印威其他复制手段保存论文。
空气的含激量过高,使人产生潮湿、胸闷等不适感,诱发关节炎等疾病;引 起金嚣袭嚣锈镶,导致懿器缝缘毪麓下洚;甓长器萃孛霉薤病毒大繁繁臻发育,彩 晌食品加工和保存;影响机械零件产品的生产加工质-爨。讴空气含湿撼过低,又 会使人产生皮肤过敏、限弊干燥,呼吸鬃统抵抗能力下降,致使呼吸到感染和气 喘等疾瘸侵入,另乡}湿度过低述会gi越静电现象,不利于身体鼹糍。
Bused on the complex humidity controlling material,one kind of the humidity
controlling coating was developed by adding membrane material,solvent,paint and
在理论上从热力学的角度,推导出了代表调湿材料调湿性能的特性指标;通 过实验发现复合型调湿材料在封闭空间中具有良好的调湿性能,根据其调湿特性 和封闭空间的湿度要求,可以计算出复合型调湿材料的用量,这给实际应用以很 太的指导。
以复台型调湿材料为基础,选择合适的添加物与之混和,包括成膜物质、颜 料、溶剂、表面活性剂、稳定剂和分散剂等,可以将复台型调湿材料制成新型的 调湿涂料.用于建筑物内壁、储存设备内壁的表断涂饰,从而实现建筑环境内湿 度控制的目的。调湿涂料小仅可以解决建筑物内部结露问题,结合机械通风,还 能起到蓄湿和放湿的作用,从而在很大程度上节约了空调能耗。
characteristics of the material and the requirement of the RH.the quantity of the
material carl be calculated and provide a good guidance to the practical application
与无机调湿材料相比,有机高分子材料由十分子过于规整,在低湿度环境中 的湿容量较低,吸湿和放湿速度也相对较慢。为此,选择无机盐与商分子调湿材 料进行复合,制成复合型调湿材料。实验发现.无机盐复合之后的有机高分子材 料其调湿性能有了较大的提高。通过实验测试,对复合型调湿材料中无机盐的种 类及及其浓度进行了确定。
餐窝藏小袭自 韬响磕小
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晕佳氍耘
戒蕊
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霉羹
寄生虫
桦吸惑妊
过壤气嘴
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起讯发生
关键词: 湿度;调湿;调湿材料:复合型调湿材料;调湿涂料
Abstract
Abst ract
Relative humidity is an important environmental parameter,which has close relation with daily life and manufacture work A propcr humidity is very important to human heath,product manufacturing and article conservations.As a passive humidity controlling method,the humidity controlling material carl control the humidity of the alr bv lts own characteristics without power consumption and machines
Our research begins from the characteristic ofthe organic high polymer humidity controlling material.From the experiment of the characteristic of the humidity