CN116159546A - 一种高吸湿型树脂干燥剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及干燥剂的技术领域，公开了一种高吸湿型树脂干燥剂及其制备方法。一种高吸湿型树脂干燥剂由吸水性树脂与金属盐溶液通过离子交换的方式制备得到；所述吸水性树脂选自聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、海藻酸钠、海藻酸钾中的一种或多种。一种高吸湿型树脂干燥剂的制备方法，包括如下步骤：S1、取十一分之一~七分之二质量冷却后的金属盐溶液，加入吸水性树脂，搅拌，过滤；S2、过滤完全后，取出未能过滤的凝胶物质再加入十一分之一~七分之一冷却后的金属盐溶液，搅拌，过滤；S3、重复S2步骤5~8次；S4、用蒸馏水洗涤干净，干燥。本申请提高了树脂型干燥剂在空气中的吸湿率。
Description
技术领域
本发明涉及干燥剂的技术领域，尤其是涉及一种高吸湿型树脂干燥剂及其制备方法。
背景技术
常用干燥剂主要分为化学型干燥剂、物理型干燥剂和树脂型干燥剂。现有的化学型干燥剂吸湿率较大，但吸湿后呈液体，有泄露腐蚀货物的危险。现有的物理型干燥剂，例如蒙脱石，硅胶等，虽然吸湿前后都是表面干燥的固体，但是吸湿率太小。树脂型干燥剂在液体中吸湿率比化学型干燥剂和物理型干燥剂大，但是在常温或者货运海运等运输环境下对水汽的主动吸收很微弱，几乎不主动吸收空气中的水汽，吸湿速率较慢、吸湿容量较小，树脂型干燥剂本身不具备自主吸湿能力，无法满足人们对高吸湿材料的需要。
为了提高树脂型干燥剂在空气中的吸湿性，申请人在先研究公开了一种自主吸湿型树脂与干燥剂，在引发剂与交联剂的作用下，丙烯酰胺与碱金属盐溶液或碱土金属盐溶液发生聚合反应，生成的树脂为网状分枝结构聚合物，既可以自动吸收空气中的水汽，又可以自主的将水分锁在自身的结构中，提高了树脂在空气中的吸湿率。
针对上述相关技术，申请人认为上述碱金属盐溶液或碱土金属盐溶液是与丙烯酰胺发生聚合反应得到自主吸湿型树脂，自主吸湿型树脂外包裹海泡石粉的方式得到干燥剂，而不是通过离子交换的方式。本申请人未见通过离子交换的方式得到可自主吸湿树脂干燥剂的报道。
发明内容
为了提高树脂型干燥剂在空气中的吸湿性，本申请提供一种高吸湿型树脂干燥剂及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种高吸湿型树脂干燥剂，采用如下技术方案实现：
一种高吸湿型树脂干燥剂，所述高吸湿型树脂干燥剂由吸水性树脂与金属盐溶液通过离子交换的方式制备得到；所述吸水性树脂选自聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、海藻酸钠、海藻酸钾中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，吸水性树脂与金属盐溶液通过离子交换的方式得到新的聚合物大分子结构，经过干燥得到高吸湿型树脂干燥剂，是一种新型树脂干燥剂，放在常温环境下或者货运海运等运输的高温高湿环境下，均可自主吸湿，在平均温度35℃、湿度90％RH的环境下20天吸湿率高，干燥剂表面无水，挤压不出水。
优选的，所述金属盐溶液选自氯化锂溶液、溴化锂溶液、碘化锂溶液、氯化锌溶液中的一种或多种。
更优选的，所述金属盐溶液为氯化锂溶液。
锂元素作为目前自然界最轻的金属元素，化学活性很强，氯化锂能通过自身一价离子的特性，作为离子交换的金属化合物，且氯化锂溶液与聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、海藻酸钠、海藻酸钾等吸水性树脂的离子交换能力强，提高了高吸湿型树脂干燥剂的自主吸湿性，在平均温度35℃、湿度90％RH的环境下吸湿率高。
优选的，所述金属盐溶液的浓度为1mol/L～10mol/L。
随着金属盐溶液浓度的升高，吸水性树脂与金属盐溶液的离子交换的效率提高，高吸湿型树脂干燥剂的吸湿率也随着金属盐溶液浓度的升高而升高，但金属盐溶液浓度进一步升高，吸水性树脂与金属盐溶液的离子交换能力达到饱和后吸湿率升高不明显，甚至有下降趋势。
优选的，所述氯化锂溶液的浓度为2mol/L～5mol/L。
更优选的，所述氯化锂溶液的浓度为2.5mol/L。
氯化锂溶液的浓度升高至2.5mol/L，高吸湿型树脂干燥剂在平均温度35℃、湿度90％RH的环境下的吸湿率达1512％，氯化锂溶液浓度升高至5mol/L之后，吸湿率有下降的趋势。
优选的，所述吸水性树脂与金属盐溶液的质量比为(3～10):(70～110)。
优选的，所述吸水性树脂为聚丙烯酸钠。
聚丙烯酸钠与氯化锂溶液的离子交换能力更强，得到自主吸湿性更强的新型高吸湿型树脂干燥剂，在平均温度35℃、湿度90％RH的环境下20天吸湿率高。
优选的，所述聚丙烯酸钠的聚合度为1800。
聚合度为1800的聚丙烯酸钠对应聚合物分子结构更稳定，与氯化锂溶液发生离子交换得到的树脂干燥剂的自主吸湿性更好，有利于自动吸收空气中的水汽，又可以自主的将水分锁在自身的结构中，从而提高了树脂干燥剂的吸湿率。
第二方面，本申请提供一种高吸湿型树脂干燥剂的制备方法，采用如下技术方案实现：
一种高吸湿型树脂干燥剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将金属盐溶液冷却，取十一分之一～七分之二质量冷却后的金属盐溶液，加入吸水性树脂，搅拌，过滤，过滤完全后弃去过滤后的溶液，取不能过滤的凝胶物质收集待用；
S2、向不能过滤的凝胶物质中加入十一分之一～七分之一冷却后的金属盐溶液，搅拌，过滤，过滤完全后弃去过滤后的溶液，继续取不能过滤的凝胶物质收集待用；
S3、重复S2步骤5～8次；
S4、用蒸馏水将凝胶物质中残留的金属盐溶液洗涤干净，将凝胶物质干燥，得高吸湿型树脂干燥剂。
通过采用上述技术方案，分批加入金属盐溶液并重复搅拌可以使吸水性树脂与金属盐溶液充分进行离子交换反应，使离子交换完全，从而提高了树脂型干燥剂在空气中的吸湿性。
优选的，所述S1步骤搅拌的转速为150r/min～250r/min，搅拌时间为1h～1.5h。
优选的，所述S2步骤搅拌的转速为150r/min～250r/min，搅拌时间为1～2h。
优选的，所述S4步骤干燥的温度为70℃～100℃、干燥的时间为24h～48h。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请吸水性树脂与金属盐溶液通过离子交换的方式制备得到高吸湿型树脂干燥剂，可自主吸湿，在空气中的吸湿率高。
2、本申请优选采用氯化锂溶液与聚丙烯酸钠进行离子交换制得高吸湿型树脂干燥剂，提高了高吸湿型树脂干燥剂的自主吸湿性。
3、本申请优选采用2.5mol/L的氯化锂溶液，高吸湿型树脂干燥剂在平均温度35℃、湿度90％RH的环境下的吸湿率达1500％。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1-15提供了一种高吸湿型树脂干燥剂，以下以实施例1为例进行说明。
实施例1提供的高吸湿型树脂干燥剂，其制备步骤为：
S1、将1mol/L的氯化锂溶液冷却至25℃，取10kg冷却后的氯化锂溶液，加入3kg聚丙烯酸钠(聚合度为10)，混合均匀后得混合溶液，将混合溶液以250r/min的转速搅拌1.5h，过滤，弃去过滤后的溶液，保留不能过滤的凝胶物质；
S2、向不能过滤的凝胶物质中加入10kg冷却后的氯化锂溶液，以250r/min的转速搅拌1h，过滤，弃去过滤后的溶液，继续保留不能过滤的凝胶物质；
S3、重复S2步骤5次；
S4、向最后保留的滤渣中加入30kg蒸馏水，以250r/min的转速搅拌1h，过滤，弃去过滤后的溶液，保留不能过滤的凝胶物质；重复用蒸馏水洗涤滤渣中残留的氯化锂溶液2次；将洗涤干净的凝胶物质平铺在玻璃板上，放入烘箱中，75℃烘烤48h，得高吸湿型树脂干燥剂。
实施例2，与实施例1不同之处仅在于：聚丙烯酸钠等质量替换为聚丙烯酸钾。
实施例3，与实施例1不同之处仅在于：聚丙烯酸钠等质量替换为海藻酸钠。
实施例4，与实施例1不同之处仅在于：氯化锂溶液等质量替换为溴化锂溶液，溴化锂溶液的浓度为1mol/L。
实施例5，与实施例1不同之处仅在于：氯化锂溶液等质量替换为碘化锂溶液，碘化锂溶液的浓度为1mol/L。
实施例6，与实施例1不同之处仅在于：氯化锂溶液等质量替换为氯化锌溶液，氯化锌溶液的浓度为1mol/L。
实施例7，与实施例1不同之处仅在于：聚丙烯酸钠的质量为10kg。
实施例8，与实施例7不同之处仅在于：S1步骤氯化锂溶液的质量为20kg。
实施例9，与实施例8不同之处仅在于：重复S2步骤8次。
实施例10，与实施例1不同之处仅在于：氯化锂溶液的浓度为2mol/L。
实施例11，与实施例1不同之处仅在于：氯化锂溶液的浓度为2.5mol/L。
实施例12，与实施例1不同之处仅在于：氯化锂溶液的浓度为3mol/L。
实施例13，与实施例1不同之处仅在于：氯化锂溶液的浓度为5mol/L。
实施例14，与实施例1不同之处仅在于：氯化锂溶液的浓度为10mol/L。
实施例15，与实施例11不同之处仅在于：聚丙烯酸钠的聚合度为1800。
对比例
对比例1，与实施例3不同之处仅在于：海藻酸钠等质量替换为聚丙烯酰胺。
性能检测试验
针对本申请实施例1-15和对比例1制备的干燥剂，进行如下的性能检测。
吸湿率测定：将5g实施例1-15和对比例1制备的干燥剂置于35℃、90％RH的环境中放置20天，然后计算吸湿率，结果见表1，吸湿率＝(最终重量-初始重量)/初始重量×100％。
表1测试结果
以下针对表1的测试数据，详细说明本申请。
从实施例1-3和对比例1的测试数据可知，本申请吸水性树脂与金属盐溶液通过离子交换的方式制备得到高吸湿型树脂干燥剂，可自主吸湿，在空气中的吸湿率高。对比例1聚丙烯酰胺没有金属离子，不能与金属盐溶液发生离子交换，对比例1中聚丙烯酰胺与金属盐溶液仅是物理混合，不能得到具备自主吸湿能力的树脂型干燥剂，在空气中的吸湿率仅53％。而实施例1-3中分别是聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、海藻酸钠，具有金属离子Na+、K+，聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、海藻酸钠与金属盐溶液中离子发生离子交换反应，得到一种新型高吸湿型树脂干燥剂，可自主吸湿，实施例1-3对应高吸湿型树脂干燥剂在平均温度35℃、湿度90％RH的环境下20天的吸湿率分别为1053％、1022％、856％。
从实施例1与实施例2-3的实验数据可知，吸水性树脂为聚丙烯酸钠时，与金属盐溶液的离子交换能力更强，得到新的聚合物大分子结构，经过烘干得到新型树脂干燥剂，可自主吸湿性强，在平均温度35℃、湿度90％RH的环境下20天吸湿率更高。
从实施例1与实施例4-6的实验数据可知，实施例1中金属盐溶液为氯化锂溶液，实施例4是溴化锂溶液、实施例5是碘化锂溶液、实施例6是氯化锌溶液，实施例1对应吸湿率最高(1053％)，实施例4对应吸湿率次之(1032％)、实施例5对应吸湿率为961％、实施例6对应吸湿率最低(837％)，说明锂离子与聚丙烯酸钠的离子交换能力强于锌离子与聚丙烯酸钠的离子交换能力，且氯化锂溶液与聚丙烯酸钠的离子交换能力强于溴化锂溶液与聚丙烯酸钠的离子交换能力，氯化锂溶液与聚丙烯酸钠的离子交换能力更强于碘化锂液与聚丙烯酸钠的离子交换能力。
从实施例1、10-14的实验数据可知，氯化锂溶液的浓度从1mol/L升高至2.5mol/L，氯化锂溶液与聚丙烯酸钠的离子交换能力提高，离子交换效率也随着提高，高吸湿型树脂干燥剂的吸湿率也随之提高，氯化锂溶液的浓度为2.5mol/L，高吸湿型树脂干燥剂在平均温度35℃、湿度90％RH的环境下的吸湿率达1512％。但氯化锂溶液浓度升高至5mol/L之后，吸湿率有明显的下降趋势，氯化锂溶液浓度为10mol/L，对应高吸湿型树脂干燥剂在平均温度35℃、湿度90％RH的环境下的吸湿率仅896％。
从实施例14和实施例11的实验数据可知，实施例11聚丙烯酸钠的聚合度为10，实施例14聚丙烯酸钠的聚合度为1800，聚合度高的聚丙烯酸钠与氯化锂溶液发生离子交换得到的树脂干燥剂的吸湿率高，这是由于聚合度高的聚丙烯酸钠对应聚合物分子结构更稳定，不仅有利于树脂干燥剂自动吸收空气中的水汽，又有利于树脂干燥剂自主的将水分锁在自身的结构中。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种高吸湿型树脂干燥剂，其特征在于，所述高吸湿型树脂干燥剂由吸水性树脂与金属盐溶液通过离子交换的方式制备得到；所述吸水性树脂选自聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、海藻酸钠、海藻酸钾中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种高吸湿型树脂干燥剂，其特征在于，所述金属盐溶液选自氯化锂溶液、溴化锂溶液、碘化锂溶液、氯化锌溶液中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种高吸湿型树脂干燥剂，其特征在于，所述金属盐溶液的浓度为1mol/L~10mol/L。
4.根据权利要求2所述的一种高吸湿型树脂干燥剂，其特征在于，所述金属盐溶液为氯化锂溶液；所述氯化锂溶液的浓度为2mol/L~5mol/L。
5.根据权利要求4所述的一种高吸湿型树脂干燥剂，其特征在于，所述氯化锂溶液的浓度为2.5mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种高吸湿型树脂干燥剂，其特征在于，所述吸水性树脂与金属盐溶液的质量比为(3~10):(70~110)。
7.根据权利要求1所述的一种高吸湿型树脂干燥剂，其特征在于，所述吸水性树脂为聚丙烯酸钠。
8.根据权利要求7所述的一种高吸湿型树脂干燥剂，其特征在于，所述聚丙烯酸钠的聚合度为1800。
9.一种权利要求1-8中任一项高吸湿型树脂干燥剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将金属盐溶液冷却，取十一分之一~七分之二质量冷却后的金属盐溶液，加入吸水性树脂，搅拌，过滤，过滤完全后弃去过滤后的溶液，将未能过滤的凝胶物质收集待用；
S2、向收集的凝胶物质中加入十一分之一~七分之一冷却后的金属盐溶液，搅拌，过滤，过滤完全后弃去过滤后的溶液，继续将未能过滤的凝胶物质收集待用；
S3、重复S2步骤5~8次；
S4、用蒸馏水将凝胶物质中残留的金属盐溶液洗涤干净，将凝胶物质干燥后，得到高吸湿型树脂干燥剂。
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2023
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