CN111408337A - 一种硅胶除湿转轮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅胶除湿转轮及其制备方法，其制备方法包括：1）用含有硅酸盐的第一浆料处理纤维原纸，得浸渍基质；2）将所述浸渍基质浸渍在水溶性金属盐和/或酸溶液中，然后将其加工成蜂窝状转轮体；3）将所述转轮体在190‑200℃下热处理后，再用含有氯化锂的第二浆料处理，制成所述硅胶除湿转轮；及采用上述方法制成的硅胶除湿转轮；该方法制成的硅胶除湿转轮不仅有效降低了再生温度，而且还能够在不造成蜂窝孔堵塞的前提下，仅通过一次浸渍的硅胶量提高除湿转轮的除湿能力。

Description

一种硅胶除湿转轮及其制备方法
技术领域
本发明涉及除湿转轮技术领域，具体涉及一种硅胶除湿转轮及其制备方法。
背景技术
除湿转轮主要用于需要低湿度的工业或商业应用中干燥空气等气体。除湿转轮的除湿性能主要取决于吸湿材料的吸湿性能与转轮上吸湿剂的附着量。目前常用的除湿转轮吸湿剂包括硅胶、氯化锂和分子筛，其中，硅胶作为吸湿剂的除湿转轮性价比高，适用面广，但其吸湿性能有待提高，而且再生温度较高，一般为140℃，使用较为不便。氯化锂吸湿性能优越，再生温度较低，通常为100℃，但氯化锂容易潮解，影响除湿转轮的除湿性能，缩短其使用寿命。以分子筛为吸湿剂的吸湿能力更低，再生温度也较高，该类除湿转轮应用较少。目前有将硅胶和氯化锂简单复合而结合使用的除湿转轮，这种除湿转轮虽然在一定程度上能够起到降低除湿转轮再生温度的作用，但除湿能力仍有待提高，而且为了提高除湿能力，一般通过增加硅胶的附着量的方式处理，但这种操作会造成转轮的蜂窝孔堵塞。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种改进的硅胶除湿转轮的制备方法，该方法制成的硅胶除湿转轮不仅有效降低了再生温度，而且还能够在不造成蜂窝孔堵塞的前提下，仅通过一次浸渍的硅胶量提高除湿转轮的除湿能力。
本发明同时还提供了一种上述制备方法制备的硅胶除湿转轮。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：
一种硅胶除湿转轮的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)用含有硅酸盐的第一浆料处理纤维原纸，得浸渍基质；
(2)将所述浸渍基质浸渍在水溶性金属盐和/或酸溶液中，然后将其加工成蜂窝状转轮体；
(3)将所述转轮体在190-200℃下热处理后，再用含有氯化锂的第二浆料处理，制成所述硅胶除湿转轮。
根据本发明的一些优选且具体的方面，步骤(1)中，所述第一浆料包括所述硅酸盐、复合表面活性剂和水，其中所述复合表面活性剂由聚乙烯醇、聚丙烯腈和氯乙烯构成。
根据本发明的一些优选方面，步骤(1)中，以质量百分含量计，所述第一浆料中，所述硅酸盐占15-35％、所述复合表面活性剂占3-12％和所述水占 50-85％。
根据本发明的一些具体方面，步骤(1)中，所述硅酸盐为选自硅酸钠、硅酸钾和硅酸锂中的一种或多种的组合。
根据本发明的一些优选方面，步骤(1)中，所述用含有硅酸盐的第一浆料处理纤维原纸的操作方式如下：在85-95℃下，用所述第一浆料处理所述纤维原纸后，加热至质量恒重，制得所述浸渍基质。
根据本发明的一些具体且优选的方面，步骤(1)中，所述纤维原纸由无机纤维和有机纤维构成。
根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，所述水溶性金属盐为选自硫酸铝、氯化铝、硫酸镁和氯化镁中的至少一种。
根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，所述酸溶液为磷酸和/或醋酸。
根据本发明的一些优选方面，步骤(3)中，所述热处理的步骤包括：将所述转轮体的温度以2-6℃/min的速率逐步升温至190～200℃。
根据本发明的一些优选方面，步骤(3)中，以质量百分含量计，所述第二浆料包括10-30％的氯化锂和70-90％的水。
根据本发明的一些优选方面，步骤(3)中，所述用含有氯化锂的第二浆料处理热处理后的所述转轮体的步骤包括：在60～80℃下，用所述第二浆料处理热处理后的所述转轮体后，加热至质量恒重，制成所述硅胶除湿转轮。
根据本发明的一些具体且优选的方面，所述制备方法还包括：在对所述转轮体进行所述热处理前，对所述转轮体进行水洗。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的硅胶除湿转轮的制备方法制成的硅胶除湿转轮。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明基于现有技术中存在的问题，创新地采用特定第一浆料处理纤维原纸、然后浸渍特定溶液中，制成转轮体后进行热处理，再进行复合氯化锂等步骤，进而制成硅胶除湿转轮，此方法制成的硅胶除湿转轮，无需多次增加硅胶或氯化锂的附着量即可达到较高的吸湿性能，避免现有技术中为了高吸湿性能而造成的蜂窝孔堵塞，而且降低了除湿转轮的再生温度，提高了转轮体的使用寿命，而且氯化锂的附着效果更持久。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
本发明实施例提供了一种硅胶除湿转轮的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)用含有硅酸盐的第一浆料处理纤维原纸，得浸渍基质；
(2)将所述浸渍基质浸渍在水溶性金属盐和/或酸溶液中，然后将其加工成蜂窝状转轮体；
(3)将所述转轮体在190-200℃下热处理后，再用含有氯化锂的第二浆料处理，制成所述硅胶除湿转轮。
通过使用硅胶和氯化锂复合吸附剂，提高了除湿转轮的吸湿性能，而且降低了除湿转轮的再生温度。本发明实施例的制备方法，无需多次增加硅胶或氯化锂的附着量即可达到较高的吸湿性能。先附着硅胶，加热处理后，不仅增大了硅胶内的孔径，提高硅胶吸湿能力，还有利于氯化锂更加充分的附着在基质载体和硅胶的孔隙中，进一步提高除湿能力和氯化锂的附着力。
进一步地，所述纤维原纸由无机纤维和有机纤维构成，可采用浸渍的方式处理纤维原纸。具体地，可采用抄纸工艺将无机纤维和有机纤维制成纤维原纸，无机纤维包括但不限于陶瓷纤维、玻璃纤维，有机纤维包括但不限于牛皮纸等。
在本发明的一些实施例中，所述硅酸盐包括硅酸钠、硅酸钾或硅酸锂。
在本发明的一些实施例中，所述水溶性金属盐为选自硫酸铝、氯化铝、硫酸镁和氯化镁中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，酸溶液优选采用弱酸，例如：磷酸和/或醋酸。
在本发明的一些实施例中，所述第一浆料包括：硅酸盐、聚乙烯醇、聚丙烯腈、氯乙烯和水。本发明采用聚乙烯醇作为表面活性剂的一种，不仅能够利用其分散能力，而且还可作粘接剂使用，其质量百分比含量优选为5～12％，此范围不仅能够在保证硅胶附着力的基础上，控制成本，而且对环境更加友好。
进一步地，所述第一浆料中，所述硅酸盐的质量百分比为15～35％。
在本发明的一些实施例中，所述第二浆料包括氯化锂和水。
进一步地，所述第二浆料中，所述氯化锂的质量百分比为10～30％。
在本发明的一些实施例中，用含有硅酸盐的第一浆料处理纤维原纸包括：在85～95℃下，用所述第一浆料处理所述纤维原纸后，加热至质量恒重；和/或
用含有氯化锂的第二浆料处理包括：
在60～80℃下，用所述第二浆料处理，加热至质量恒重。
在本发明的一些优选实施例中，将所述转轮体在190～200℃下热处理包括：逐步将所述转轮体的温度升温至190～200℃。进一步地，逐步升温的速率为2～6℃ /min。逐步升温有利于进一步增加硅胶的孔隙体积，增强硅胶孔隙强度，提高除湿转轮的使用寿命。
可以理解的是，蜂窝状转轮体浸渍在水溶性金属盐和/或酸溶液中产生不溶性金属硅酸盐水凝胶时，需要在加热处理前，水洗除去该反应过程中的不溶物。具体地，当所述制备方法还包括：在对所述转轮体进行所述热处理前，对所述转轮体进行水洗。
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
下述中，如无特殊说明，所有的原料均来自于商购或者通过本领域的常规方法制备而得。
实施例一
本实施例提供了一种硅胶除湿转轮的制备方法，包括如下步骤：
将2.4kg的硅酸钠、0.65kg的聚乙烯醇、0.21kg的聚丙烯腈、0.15kg的氯乙烯和8.6kg的水混合均匀，制备第一浆料，备用。
将2.5kg的氯化锂和6.9kg的水混合均匀，制备第二浆料，备用。
在85℃下，将含有陶瓷纤维的纤维原纸浸渍在第一浆料中1h后，加热至质量恒重，纤维原纸上第一浆料的涂布量为75g/m2得浸渍基质；将浸渍基质浸渍在质量百分比为12％的硫酸铝水溶液中，并加工成蜂窝状转轮体；对转轮体进行水洗，将转轮体在190℃下热处理2.5h后，在63℃下，用所述第二浆料处理 3h，加热至质量恒重，制得所述硅胶除湿转轮。
实施例二
本实施例提供了一种硅胶除湿转轮的制备方法，包括如下步骤：
将2.4kg的硅酸钠、0.65kg的聚乙烯醇、0.21kg的聚丙烯腈、0.15kg的氯乙烯和8.6kg的水混合均匀，制备第一浆料，备用。
将2.5kg的氯化锂和6.9kg的水混合均匀，制备第二浆料，备用。
在95℃下，将含有陶瓷纤维的纤维原纸浸渍在第一浆料中1.2h后，加热至质量恒重，纤维原纸上第一浆料的涂布量为80g/m2得浸渍基质；将浸渍基质浸渍在质量百分比为15％的硫酸铝水溶液中，并加工成蜂窝状转轮体；对转轮体进行水洗后，按3℃/min的升温速率将转轮体升温至195℃，并在该温度下热处理2.1h后，在68℃下，用第二浆料处理3h，加热至质量恒重，制得所述硅胶除湿转轮。
实施例三
本实施例提供了一种硅胶除湿转轮的制备方法，包括如下步骤：
将2.4kg的硅酸钠、0.65kg的聚乙烯醇、0.21kg的聚丙烯腈、0.15kg的氯乙烯和8.6kg的水混合均匀，制备第一浆料，备用。
将2.5kg的氯化锂和6.9kg的水混合均匀，制备第二浆料，备用。
在89℃下，将含有陶瓷纤维的纤维原纸浸渍在第一浆料中1h后，加热至质量恒重，纤维原纸上第一浆料的涂布量为75g/m2得浸渍基质；将浸渍基质浸渍在质量百分比为12％的硫酸铝水溶液中，并加工成蜂窝状转轮体；对转轮体进行水洗后，按4℃/min的升温速率将转轮体升温至200℃，并在该温度下热处理 1.9h后，在70℃下，用第二浆料处理3h，加热至质量恒重，制得所述硅胶除湿转轮。
实施例四
本实施例提供了一种硅胶除湿转轮的制备方法，包括如下步骤：
将2.1kg的硅酸钾、0.65kg的聚乙烯醇、0.21kg的聚丙烯腈、0.15kg的氯乙烯和5.1kg的水混合均匀，制备第一浆料，备用。
将2.5kg的氯化锂和6.9kg的水混合均匀，制备第二浆料，备用。
在88℃下，将含有陶瓷纤维的纤维原纸浸渍在第一浆料中1h后，加热至质量恒重，纤维原纸上第一浆料的涂布量为78g/m2得浸渍基质；将浸渍基质浸渍在质量百分比为16％的硫酸铝水溶液中，并加工成蜂窝状转轮体；对转轮体进行水洗，将转轮体在200℃下热处理3.5h后，在80℃下，用第二浆料处理2.5h，加热至质量恒重，制得所述硅胶除湿转轮。
实施例五
本实施例提供了一种硅胶除湿转轮的制备方法，包括如下步骤：
将2.4kg的硅酸钠、0.65kg的聚乙烯醇、0.21kg的聚丙烯腈、0.15kg的氯乙烯和8.6kg的水混合均匀，制备第一浆料，备用。
将2.5kg的氯化锂和6.9kg的水混合均匀，制备第二浆料，备用。
在95℃下，将含有玻璃纤维的纤维原纸浸渍在第一浆料中1.5h后，加热至质量恒重，纤维原纸上第一浆料的涂布量为75g/m2得浸渍基质；将浸渍基质浸渍在质量百分比为20％的硫酸铝水溶液中，并加工成蜂窝状转轮体；对转轮体进行水洗，将转轮体在200℃下热处理2.5h后，在66℃下，用第二浆料处理3h，加热至质量恒重，制得所述硅胶除湿转轮。
对比例一
本例提供了一种硅胶除湿转轮的制备方法，包括如下步骤：
将2.4kg的硅酸钠、0.65kg的聚乙烯醇、0.21kg的聚丙烯腈、0.15kg的氯乙烯和8.6kg的水混合均匀，制备第一浆料，备用。
将2.5kg的氯化锂和6.9kg的水混合均匀，制备第二浆料，备用。
在85℃下，将含有陶瓷纤维的纤维原纸浸渍在第一浆料中1h后，加热至质量恒重，纤维原纸上第一浆料的涂布量为75g/m2得浸渍基质；将浸渍基质浸渍在质量百分比为12％的硫酸铝水溶液中，并加工成蜂窝状转轮体；对转轮体进行水洗，将转轮体在280℃下热处理2.5h后，在63℃下，用所述第二浆料处理 3h，加热至质量恒重，制得所述硅胶除湿转轮。
对比例二
本例提供了一种硅胶除湿转轮的制备方法，包括如下步骤：
将2.4kg的硅酸钠、0.65kg的聚乙烯醇、0.21kg的聚丙烯腈、0.15kg的氯乙烯和8.6kg的水混合均匀，制备第一浆料，备用。
将2.5kg的氯化锂和6.9kg的水混合均匀，制备第二浆料，备用。
在85℃下，将含有陶瓷纤维的纤维原纸浸渍在第一浆料中1h后，加热至质量恒重，纤维原纸上第一浆料的涂布量为75g/m2得浸渍基质；将浸渍基质浸渍在质量百分比为12％的硫酸铝水溶液中，并加工成蜂窝状转轮体；对转轮体进行水洗，将转轮体在350℃下热处理2.5h后，在63℃下，用所述第二浆料处理 3h，加热至质量恒重，制得所述硅胶除湿转轮。
对比例三
本例提供了一种硅胶除湿转轮的制备方法，包括如下步骤：
将2.4kg的硅酸钠、0.65kg的聚乙烯醇、0.21kg的聚丙烯腈、0.15kg的氯乙烯和8.6kg的水混合均匀，制备第一浆料，备用。
将2.5kg的氯化锂和6.9kg的水混合均匀，制备第二浆料，备用。
在85℃下，将含有陶瓷纤维的纤维原纸浸渍在第一浆料中1h后，加热至质量恒重，纤维原纸上第一浆料的涂布量为75g/m2得浸渍基质；将浸渍基质浸渍在质量百分比为12％的硫酸铝水溶液中，并加工成蜂窝状转轮体；对转轮体进行水洗后，在63℃下，用第二浆料处理3h，加热至质量恒重，制得所述硅胶除湿转轮。
性能测试
将实施例一至实施例五，以及对比例一至对比例三所得除湿转轮进行除湿测试，其中，各实施例和对比例仅制备除湿转轮的上述方法不同，其余各测试条件均相同。
表1为实施例一至实施例五，以及对比例一至对比例三所得除湿转轮的特性。其中，RH(Relative Humidity)指相对湿度。
表1
Figure BDA0002413674520000071
Figure BDA0002413674520000081
需要说明的是，实施例一至实施例五，以及对比例一至对比例三所得除湿转轮的再生温度为88～100℃。
由表1可知，本发明实施例的制备方法提高了除湿转轮的除湿效果。由实施例一和对比例三相比可知，加热处理能够显著提高除湿转轮的除湿能力。由实施例一和对比例一至二相比可知，温度超过200℃不仅不利于提高除湿效果，可能还会因为温度过高降低除湿效果。而且，经实际使用效果验证，实施例一至实施例五所得除湿转轮除湿效果持久度以及除湿转轮使用寿命均高于对比例一至三。除湿转轮同样的使用时间内，对比例一至三均有氯化锂脱落的情况出现，而实施例一至实施例五均未发现氯化锂脱落的现象。本发明实施例的制备方法能够有效提高氯化锂的附着力和除湿转轮的使用寿命。
根据本发明实施例的硅胶除湿转轮的制备方法的其他操作对于本领域技术人员而言都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硅胶除湿转轮的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
（1）用含有硅酸盐的第一浆料处理纤维原纸，得浸渍基质；
（2）将所述浸渍基质浸渍在水溶性金属盐和/或酸溶液中，然后将其加工成蜂窝状转轮体；
（3）将所述转轮体在190-200℃下热处理后，再用含有氯化锂的第二浆料处理，制成所述硅胶除湿转轮。
2.根据权利要求1所述的硅胶除湿转轮的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述第一浆料包括所述硅酸盐、复合表面活性剂和水，其中所述复合表面活性剂由聚乙烯醇、聚丙烯腈和氯乙烯构成。
3.根据权利要求2所述的硅胶除湿转轮的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，以质量百分含量计，所述第一浆料中，所述硅酸盐占15-35%、所述复合表面活性剂占3-12%和所述水占50-85%。
4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的硅胶除湿转轮的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述硅酸盐为选自硅酸钠、硅酸钾和硅酸锂中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的硅胶除湿转轮的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述用含有硅酸盐的第一浆料处理纤维原纸的操作方式如下：在85-95℃下，用所述第一浆料处理所述纤维原纸后，加热至质量恒重，制得所述浸渍基质。
6.根据权利要求1所述的硅胶除湿转轮的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述纤维原纸由无机纤维和有机纤维构成；和/或，步骤（2）中，所述水溶性金属盐为选自硫酸铝、氯化铝、硫酸镁和氯化镁中的至少一种；和/或，步骤（2）中，所述酸溶液为磷酸和/或醋酸。
7.根据权利要求1所述的硅胶除湿转轮的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述热处理的步骤包括：将所述转轮体的温度以2-6℃/min的速率逐步升温至190~200℃。
8.根据权利要求1所述的硅胶除湿转轮的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，以质量百分含量计，所述第二浆料包括10-30%的氯化锂和70-90%的水；和/或，步骤（3）中，所述用含有氯化锂的第二浆料处理热处理后的所述转轮体的步骤包括：在60~80℃下，用所述第二浆料处理热处理后的所述转轮体后，加热至质量恒重，制成所述硅胶除湿转轮。
9.根据权利要求1所述的硅胶除湿转轮的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在对所述转轮体进行所述热处理前，对所述转轮体进行水洗。
10.一种权利要求1-9中任一项权利要求所述的硅胶除湿转轮的制备方法制成的硅胶除湿转轮。
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