[发明专利]一种高效吸湿活性炭纤维复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效吸湿材料及其制备方法，用于空调设备及密闭空间室内除湿、吸附制冷领域。

背景技术

在闷热的夏天，有时除湿比降温更加有效，但压缩机制冷除湿需要消耗大量的能源。在坑道、矿山避难仓等密闭空间，人员呼吸及皮肤蒸发会产生大量水气，空气除湿是提高人员生存质量的重要措施。无耗能的高效吸湿材料是必不可少的。在当今能源短缺、环境污染日益严重的情况下，吸附除湿系统具有无污染、可再生、可利用绿色能源等独特的优点。吸附除湿系统是利用吸湿剂吸收和解吸空气中的水分的过程，其核心是吸湿剂。因此，开发用于除湿系统的高效吸湿剂有十分重要的意义。

目前，用于除湿系统的吸湿剂，主要有氯化锂、氯化钙、硅胶、氧化铝、分子筛、活性炭等。除湿系统进行除湿、加湿的过程中，更重要的是应对水具有强的吸附能力并方便再生，现有吸湿剂均存在吸水速度慢或吸湿能力低等问题。硅胶系列和氧化铝系列吸附水气的效率低，容量小，易破裂等缺点。其中吸湿速度最快的是氯化锂、氯化钙等金属盐类，但氯化锂、氯化钙虽然吸湿快，却存在腐蚀性高、易潮解的问题。通常在吸收自重90％左右的水气后即溶解为液态的浓溶液。虽然此浓溶液还有吸水能力，但已不方便使用和再生。活性炭虽然具有很高的比表面积和孔隙率，但它对气态水的吸附等温线是S型的，即低水气分压下吸附量很小。吸附的速率也比较低。

许多人都在研究复合吸湿材料，如在无机多孔材料上负载聚苯乙烯磺酸钠或由羟基丁二酸交联的聚乙烯醇；申请号：93111754.2，以γ-Al₂O₃球为骨架，浸渍由氯化钴、硫代氰酸钾配成的水溶液，可以通过变色指示吸湿剂失效；申请号：201110165375.X，将吸湿剂MgSO4·nH2O(0≤n≤3)表示的硫酸镁吸湿剂分散到热塑性树脂中；能够使平衡湿度保持一定给定的值；申请号：200810199158.0公开了一种具有壳-核结构的高选择性吸湿剂及其制备方法；该吸湿剂是以表面含羟基的无机多孔材料为内核、亲水性聚合物超薄膜为外壳的有机-无机复合吸附剂；申请号：201010245238.2公开了一种一种除湿、除异味的干燥剂及其制备方法，是一种：超高分子量聚乙烯40％～75％；吸水剂20％～55％；活性炭5％～40％的粉末混合物，通过烧结工艺使粉末载体成块。由于载体材料的水容量有限，这些复合吸湿剂的吸湿量一般在60-80％，不超过100％。许多改性淀粉聚合物类吸水剂，如婴儿尿裤中使用的材料，其吸收液态水量可以达到自重的几百倍，但在空气中几乎不能吸附气态水，也不能吸附浓的盐溶液。

发明内容

本发明的目的是解决空调设备及密闭空间室内除湿等问题，提供一种高效吸湿活性炭纤维复合材料及其制备方法。

本发明的高效吸湿活性炭纤维复合材料质量百分组成如下：

活性炭纤维制品    30％～80％

金属盐吸湿剂      20％～70％

分散剂            0.2％～5％

以上各组分之和为100％；活性炭纤维制品为活性炭纤维布、活性炭纤维毡或活性炭纤维制成的成形体，活性炭纤维制品的BET比表面积为1000～2000m²/g，中孔容积为0.2～0.5cm³/g；余属盐吸湿剂为Mgso₄、CaCl₂、LiCl、LiBr中一种以上；分散剂为阴离子表面活性剂、阳离于表面活性剂或非离子表面活性剂。

本发明的复合材料制备方法如下：

a)将活性炭纤维制品烘干待用；烘干温度120～150℃，烘干时间1～3小时；

b)将金属盐吸湿剂、分散剂按质量百分比10％～40％∶0.2％～3％配比制成水溶液待用；

c)取1份烘干的活性炭纤维制品，浸渍于10份配好的吸湿剂溶液中，放置2～12小时，取出压干剩余的溶液；

d)将浸渍好的活性炭纤维制品放到烘箱中烘干，烘干温度120～150℃，烘干时间2～4小时，得到高效吸湿活性炭纤维复合材料成品；

e)将烘干的活性炭纤维复合材料快速密封包装，避免吸入空气中的湿气。

本发明的高效吸湿活性炭纤维复合材料饱和吸湿容量为活性炭纤维材料自身重量的500％。

本发明的高效吸湿活性炭纤维复合材料吸湿饱和后通过烘干、晾干或晒干方式去除所吸收的水分，恢复原始吸湿性能。