一种功能化抗菌吸湿复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种功能化抗菌吸湿复合材料及其制备方法，该复合材料由以下重量百分比的组分组成：11％～14％基体材料，81.7％～87.56％改性材料，0.44％～4.3％功能材料；经浸渍、共混、干燥、去壳等工艺制得。本发明专利技术结合了无机吸湿材料的高吸湿速率、高吸水树脂的大吸湿容量和功能材料具有抗菌性能的优点，得到了一种综合吸湿性能优异且具有抗菌效果的复合吸湿材料。本发明专利技术制得的复合吸湿材料为直径在0.75～0.9cm的均匀白色球体，密度为0.4～0.7g/cm3，吸湿速率为130～280mg/(g·h)，较高吸水树脂增长9～20倍，具有较好的综合吸湿性能。本发明专利技术工艺简单便于操作，原料低廉易得，容易实现，同时功能材料氯化锂、溴化锂的加入使得本发明专利技术产品具有一定的杀菌性能。

A functional antibacterial moisture absorption composite material and its preparation method

The invention discloses a functional antibacterial and hygroscopic composite material and a preparation method thereof. The composite material is composed of 11%-14% matrix material, 81.7%-87.56% modified material, 0.44%-4.3% functional material, and is prepared by impregnation, blending, drying, shelling, etc. The invention combines the advantages of high hygroscopicity rate of inorganic hygroscopicity material, high hygroscopicity capacity of superabsorbent resin and antibacterial property of functional material, and obtains a composite hygroscopicity material with excellent comprehensive hygroscopicity and antibacterial effect. The composite hygroscopicity material prepared by the invention is a uniform white sphere with a diameter of 0.75-0.9 cm, a density of 0.4-0.7 g/cm 3, a hygroscopicity rate of 130-280 mg/(g.h), and a hygroscopicity of 9-20 times higher than that of the absorbent resin. The process of the invention is simple and easy to operate, the raw materials are cheap and easy to obtain, and the addition of functional materials lithium chloride and lithium bromide makes the product of the invention have certain bactericidal properties.

【技术实现步骤摘要】
一种功能化抗菌吸湿复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合吸湿材料
，尤其涉及一种功能化抗菌吸湿复合材料及其制备方法。
技术介绍
湿度是生活中较为常见的一个环境指标，建筑内相对湿度的大小对人体健康和生活舒适度影响极大。调查发现，当室内空气相对湿度低于40％或大于65％时，细菌和病毒的繁殖滋生速度大大增加，容易引发或者加重呼吸系统方面的疾病。随着人们生活水平的日益提高，人们也逐渐重视起湿度的调控问题。吸湿材料是一种能从空气中吸收湿气的物质，根据吸湿材料的状态可分为固体吸湿材料、液体吸湿材料、气体吸湿材料三类。目前，应用较多的固体吸湿材料主要有氯化镁、氯化钙等无机盐类吸湿材料和聚丙烯酸类树脂、聚乙烯醇类树脂等有机高分子类吸湿材料。单纯的无机吸湿盐类，其吸湿性能较强，与水蒸气的作用主要为化学吸附和溶液吸收，但其吸湿容量较小易发生溶液化现象，造成吸湿剂流失以及腐蚀设备等问题，所以其应用有很大的局限性。高分子类吸湿材料吸湿容量大，但是其吸湿速度较慢，响应时间长，很难及时应对较大的湿度变化情况。因此，对吸湿材料的改性研究受到了广泛的关注。此外，现有的吸湿材料功能单一，一般只能吸收湿气，无法处理潮湿空气中的霉菌、病菌，应用范围有较大局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种功能化抗菌吸湿复合材料，将无机盐和高分子吸湿材料复合，以解决现有单一吸湿材料的问题，同时具有杀菌效果。本专利技术的另一目的是提供上述功能化抗菌吸湿复合材料的制备方法，工艺简易，成本低廉。为解决上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种功能化的抗菌吸湿复合材料，由以下重量百分比的组分组成：11％～14％基体材料，81.7％～87.56％改性材料，0.44％～4.3％功能材料；其中，所述的基体材料为高吸水树脂，所述的改性材料为氯化钠、食盐、工业盐中的一种或几种的混合物，所述的功能材料为溴化锂和/或氯化锂。优选的，所述的高吸水树脂为球状聚丙烯酸钠高吸水树脂。本专利技术还提供了上述功能化抗菌吸湿复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1、浸泡：将高吸水树脂浸泡在去离子水中进行溶胀；S2、共混：将改性材料与功能材料按质量比混合形成混合盐，功能材料占混合盐的质量分数为0.5％～5％，再将溶胀后的高吸水树脂与混合盐按质量比1：20～50进行共混包覆；S3、干燥：将包覆得到的复合颗粒干燥脱水；S4、去壳：将干燥后的产物去除表面的盐壳，得到高分子/无机盐复合颗粒球，即抗菌吸湿复合材料。优选的，步骤S1中，所述高吸水树脂的溶胀时间为2～6小时，能够控制高吸水树脂溶胀至原体积的5～40倍，达到在包覆阶段更好地控制树脂和无机盐比例的目的。优选的，步骤S2中，所述共混时间控制在5分钟之内。优选的，步骤S3中，所述干燥温度为120～160℃，干燥时间为4～6小时，能够控制成品的成球效果，过高会导致成品破损率高，不利于表面孔隙结构的形成；过低则降低了干燥效率。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术利用改性材料在功能材料成品表面造孔，增大比表面积使得功能材料能与空气充分接触，同时孔隙结构还可以将无机盐吸收得到的水迅速传导至高吸水树脂中实现水的存储；(2)本专利技术制得的复合材料为均匀白色球体，内部具有孔隙结构，平均粒径为0.75～0.9cm，密度为0.4～0.7g/cm3，可根据实际需求进行成品尺寸的调整；复合材料的吸湿速率为130～280mg/(g·h)，较高吸水树脂吸湿速率增长9～20倍，具有较好的综合吸湿性能；(3)本专利技术所提供的制备工艺简单、快速、成本低，容易实现，易于操作，具有广阔的应用前景；(4)本专利技术使用的功能材料如溴化锂、氯化锂既具备较强的吸湿能力又具有杀菌效果，功能化的复合吸湿材料具有更多实用价值。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图；图2是本专利技术实施例2制得的复合材料的表面SEM图像(放大60倍)；图3是本专利技术实施例2制得的复合材料的截面SEM图像(放大300倍)；图4是本专利技术实施例1制得的复合材料与纯树脂吸湿量与吸湿率曲线对比图；图5是本专利技术实施例2制得的复合材料与纯树脂吸湿量与吸湿率曲线对比图；图6是本专利技术实施例3制得的复合材料与纯树脂吸湿量与吸湿率曲线对比图；图7是本专利技术实施例4制得的复合材料与纯树脂吸湿量与吸湿率曲线对比图；图8是本专利技术实施例5制得的复合材料与纯树脂吸湿量与吸湿率曲线对比图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。吸湿性能测试：制备好的复合颗粒球在100％湿度环境下30℃恒温静置，每隔一段时间取出测量其质量变化，计算吸湿量、吸湿率和吸湿速率，公式如下：吸湿量：ΔW＝Wx-W0吸湿率：吸湿速率：x-吸湿时长W0-平衡后复合颗粒球质量Wx-吸湿x小时后复合颗粒球质量实施例1将聚丙烯酸钠高吸水树脂球浸没在去离子水中，溶胀6小时。将氯化钠与溴化锂混合均匀得到混合盐，其中溴化锂占混合盐的质量分数为0.5％。将溶胀后的树脂球与混合盐按质量比为1：50共混，使盐均匀覆盖于小球表面，共混时间控制在5分钟之内。在120℃干燥脱水，干燥时间为5小时，然后取出并去除最外层盐壳得到W6LB0.51205复合颗粒球。经测定，复合球平均粒径为0.790cm，平均质量为0.1422g，密度为0.55g/cm3，基体材料、改性材料、功能材料的质量分数分别为12％、87.56％、0.44％。在恒温30℃湿度100％环境下，复合材料吸湿量和吸湿率与纯高吸水树脂对比在吸湿1h、3h、6h分别提高了24.63倍、30.99倍、16.33倍。如图4所示，W6LB0.51205的10h吸湿速率是树脂的9.91倍，达到133.92mg/(g·h)。实施例2将聚丙烯酸钠高吸水树脂球浸没在去离子水中，溶胀4小时。将食盐与溴化锂混合均匀得到混合盐，其中溴化锂占混合盐的质量分数为1％。将溶胀后的树脂球与混合盐按质量比为1：40共混，使盐均匀覆盖于小球表面，共混时间控制在5分钟之内。在140℃干燥脱水，干燥时间为4小时。然后取出并去除最外层盐壳得到W4LB11404复合颗粒球。图2是本实施例制得的复合颗粒球使用FEIQuantaTM250扫描电镜拍摄得到的表面SEM图像(放大60倍)；从图中可以看出本工艺制得的复合颗粒球表面较为粗糙，有大量孔洞、沟壑，增大了球体的比表面积，在一定程度上提高了复合颗粒的吸湿性能。图3是本实施例制得的复合颗粒球使用FEIQuantaTM250扫描电镜拍摄得到的截面SEM图像(放大300倍)；从图中可以看出基体材料、改性材料、功能材料三者得到了充分混合，无机材料与有机材料结合紧密，没有明显的界限，说明本工艺的复合效果较好。经测定，复合球平均粒径为0.860cm，平均质量为0.1418g，密度为0.43g/cm3，基体材料、改性材料、功能材料的质量分数分别为12％、87.12％、0.88％。在恒温30℃湿度100％环境下，复合材料吸湿量和吸湿率与纯高吸水树脂对比在吸湿1h、3h、6h分别提高了44.31倍、51.58倍、27.28倍。如图5所示，W4LB11404的10h吸湿速率是树脂的12.13倍，达到163.84本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功能化抗菌吸湿复合材料，其特征在于，其由以下重量百分比的组分组成：11％～14％基体材料，81.7％～87.56％改性材料，0.44％～4.3％功能材料；其中，所述的基体材料为高吸水树脂，所述的改性材料为氯化钠、食盐、工业盐中的一种或几种的混合物，所述的功能材料为溴化锂和/或氯化锂。

【技术特征摘要】
1.一种功能化抗菌吸湿复合材料，其特征在于，其由以下重量百分比的组分组成：11％～14％基体材料，81.7％～87.56％改性材料，0.44％～4.3％功能材料；其中，所述的基体材料为高吸水树脂，所述的改性材料为氯化钠、食盐、工业盐中的一种或几种的混合物，所述的功能材料为溴化锂和/或氯化锂。2.根据权利要求1所述的功能化抗菌吸湿复合材料，其特征在于，所述的高吸水树脂为球状聚丙烯酸钠高吸水树脂。3.一种权利要求1或2所述的功能化抗菌吸湿复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、浸泡：将高吸水树脂浸泡在去离子水中进行溶胀；S2、共混：将改性材料与功能材料按质量比混合形成混合盐，功能材料占...

【专利技术属性】
技术研发人员：张生辉，王力，邱实，陈辉，欧雪梅，凌意翰，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32