本文關(guān)鍵詞：雙峰孔硅鋁膠球的制備及其調(diào)濕性能研究

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【摘要】：室內(nèi)的空氣質(zhì)量直接關(guān)系到人們的身體健康,環(huán)境參數(shù)也是研究者關(guān)注的焦點,其中環(huán)境的相對濕度是重要的參數(shù)之一,相對濕度的波動變化影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)、物品的存放、能源的消耗等等。相對濕度在40%-60%RH的范圍時,無論對人還是對物品都是最佳的選擇。實施開展調(diào)濕材料的研究,對于提高人們的生活質(zhì)量、保護生態(tài)的平衡、維持生態(tài)環(huán)境的和諧、促進可持續(xù)發(fā)展都具有重要的意義。本研究根據(jù)紡織品文物的特殊存放要求,充分利用硅鋁膠的雙峰孔結(jié)構(gòu)的特點,制備出具有球形宏觀外貌的高效調(diào)濕劑,測試其調(diào)濕性能,得出預(yù)處理濕度與目標(biāo)濕度的關(guān)系。本研究以正硅酸乙酯(TEOS)、九水硝酸鋁((Al NO_3)_3·H_2O)分別為硅源、鋁源,通過溶膠凝膠(Sol-Gel)法,并在聚乙二醇(PEG)為相誘導(dǎo)劑和以液體石蠟(Liquid Paraffin)和1,2-二氯丙烷(1,2-Dichloropropane)為共溶劑的作用下來制備具有雙峰孔結(jié)構(gòu)的硅鋁膠球。大孔的結(jié)構(gòu)可以為水分子的運輸提高通道,加快硅鋁膠調(diào)濕劑對濕度的響應(yīng);介孔的存在提高了材料的比表面積,增大了調(diào)濕劑的濕含量。通過熱場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)、紅外分析(FTIR)、物理吸附測試(N2 Adsorption Isotherm)、壓汞分析(Mercury Porosimetry)、熱重分析(TG-DTA)、鋁的魔角旋轉(zhuǎn)核磁共振分析(27Al MAS NMR)等手段表征了硅鋁膠球的外觀宏貌和微觀結(jié)構(gòu)特征,并測試硅鋁膠球在特定的目標(biāo)濕度環(huán)境下預(yù)處理之后,在高濕和低濕環(huán)境下的吸放濕性能。主要研究結(jié)果如下:(1)由通過溶膠凝膠法、相分離技術(shù)制備出的硅鋁膠球的測試結(jié)果可知:鋁元素能夠均勻地分布在硅的骨架上,Si-O-Al化學(xué)鍵的形成不僅提高了硅鋁膠的熱穩(wěn)定性,而且增大了硅鋁膠的濕含量,當(dāng)聚乙二醇的分子量為10000、煅燒溫度為500oC、Si/Al=9.99時雙峰孔硅鋁膠球的調(diào)濕性能最佳,將在特定的相對濕度(40%RH、50%RH、60%RH)下預(yù)處理后可以在3h內(nèi)將高低濕環(huán)境的相對濕度控制在39.3%-40.3%RH、47.6%-50.7%RH、57.2%-60.7%RH之間的范圍。(2)采用含有NH~(4+)離子的鹽溶液(NH_4NO_3、CH_3COONH_4、NH-3·H_2O)對硅鋁膠球進行改性擴孔處理。結(jié)果表明:用氨水改性后的硅鋁膠球的介孔可以增大到9.068nm,但比表面積由620.257m2·g-1下降到253.558m2·g-1,只能將預(yù)處理濕度為50%RH的目標(biāo)濕度控制在45.5%-52.3%RH范圍之內(nèi);與未改性的硅鋁膠相比,用硝酸銨改性得到的硅鋁膠球,其孔徑、比表面積分別增大到2.847nm、718.401m2·g-1,但吸放濕性能卻有所降低;用醋酸銨改性后的硅鋁膠球的比表面積增大到826.767m2·g-1,四配體鋁的比例最大,可以將目標(biāo)濕度控制在48.5%-50.4%RH之間,目標(biāo)濕度的波動范圍由4%降到2%。本文制備的雙峰孔結(jié)構(gòu)的硅鋁膠球調(diào)濕劑具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、制備工藝簡單、調(diào)濕性能優(yōu)異、重復(fù)循環(huán)利用性好等特點。
【關(guān)鍵詞】：硅鋁膠球 雙峰孔 調(diào)濕性能 改性
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB34
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 濕度調(diào)節(jié)的重要性11
• 1.3 相對濕度波動對紡織品文物的危害11-12
• 1.4 控制相對濕度的波動對于紡織品文物保護的重要性12
• 1.5 調(diào)濕材料概況12-18
• 1.5.1 調(diào)濕材料的國內(nèi)外研究進展12-15
• 1.5.2 調(diào)濕材料的工作原理15-16
• 1.5.3 調(diào)濕材料的性能評價指標(biāo)16-17
• 1.5.4 調(diào)濕材料的分類17-18
• 1.6 硅鋁膠的概況18-19
• 1.7 選題的目的及意義19-20
• 1.8 研究的技術(shù)方案和路線、技術(shù)重點與創(chuàng)新點20-22
• 1.8.1 研究技術(shù)方案和路線20
• 1.8.2 技術(shù)的重點、難點20-21
• 1.8.3 技術(shù)創(chuàng)新點21-22
• 第二章 多孔硅鋁膠的制備及其性能研究22-39
• 2.1 引言22
• 2.2 實驗部分22-24
• 2.2.1 實驗原料及其來源22-23
• 2.2.2 實驗儀器23
• 2.2.3 硅鋁膠樣品的制備23
• 2.2.4 樣品的表征23-24
• 2.3 結(jié)果與討論24-39
• 2.3.1 硅鋁膠雙峰孔結(jié)構(gòu)形成的機理24-25
• 2.3.2 硅鋁膠制備的工藝探索25-26
• 2.3.3 FESEM和EDS分析26-27
• 2.3.4 氮的吸附脫附分析27-28
• 2.3.5 大孔和雙峰的結(jié)構(gòu)28-29
• 2.3.6 紅外分析29-30
• 2.3.7 熱重分析30-31
• 2.3.8 XRD分析31
• 2.3.9 掃描電鏡分析31-37
• 2.3.10 硅鋁膠吸放濕率的測定37
• 2.3.11 小結(jié)37-39
• 第三章 多孔硅鋁膠球的制備及其調(diào)濕性能研究39-52
• 3.1 引言39
• 3.2 實驗部分39-42
• 3.2.1 實驗原料及其來源39-40
• 3.2.2 實驗儀器40
• 3.2.3 雙峰孔硅鋁膠球的制備40-41
• 3.2.4 樣品性能表征41-42
• 3.3 結(jié)果與討論42-52
• 3.3.1 掃描電鏡分析42-44
• 3.3.2 氮氣吸附-脫附分析44-45
• 3.3.3 傅里葉紅外光譜分析45-46
• 3.3.4 熱重分析46-47
• 3.3.5 X射線衍射分析47-48
• 3.3.6 固體核磁共振分析48-49
• 3.3.7 調(diào)濕性能分析（目標(biāo)濕度范圍，，濕容量，吸放濕速率）49-50
• 3.3.8 小結(jié)50-52
• 第四章 硅鋁膠的改性及其調(diào)濕性能研究52-60
• 4.1 引言52-53
• 4.2 實驗部分53-55
• 4.2.1 實驗原料及其來源53
• 4.2.2 實驗儀器53-54
• 4.2.3 雙峰孔硅鋁膠球的改性處理54
• 4.2.4 樣品性能表征54-55
• 4.3 結(jié)果與討論55-60
• 4.3.1 掃描電鏡分析55-56
• 4.3.2 氮氣的吸脫附曲線56-57
• 4.3.3 固體核磁分析57-58
• 4.3.4 吸放濕性能分析58
• 4.3.5 小結(jié)58-60
• 第五章 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 總結(jié)60
• 5.2 展望60-62
• 參考文獻62-71
• 攻讀碩士期間取得與學(xué)位論文直接相關(guān)的成果71-73
• 致謝73

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本文編號：816538