溫度響應(yīng)性吸濕材料及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種溫度響應(yīng)性吸濕材料及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在干燥劑式的除濕機(jī)和空調(diào)機(jī)中，使用具有根據(jù)溫度變化而吸收和放出空 氣中的水蒸氣的特性的溫度響應(yīng)性吸濕材料。溫度響應(yīng)性吸濕材料即使在吸收水蒸氣而吸 濕性降低的情況下，也可以在規(guī)定條件下放出水蒸氣而使吸濕性回復(fù)，因此作為可再生的 除濕材料而被重復(fù)使用。
[0003] 作為這樣的溫度響應(yīng)性吸濕材料，例如在非專利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了一種將感溫性 高分子與介孔硅膠（Silica gel)復(fù)合化的復(fù)合硅膠，公開(kāi)了與感溫性高分子的相轉(zhuǎn)變溫度 相比成為高溫時(shí)，其水分吸附量降低。該復(fù)合硅膠可通過(guò)如下制作：在將介孔氧化硅浸漬在 感溫性高分子的單體與聚合引發(fā)劑的混合溶液中之后進(jìn)行加熱聚合。
[0004] 予以說(shuō)明，在專利文獻(xiàn)1中，雖然公開(kāi)了具有在多孔質(zhì)層的細(xì)孔內(nèi)化學(xué)鍵合溫度 響應(yīng)性材料的溫度響應(yīng)性層的膜電極復(fù)合體，以及作為該溫度響應(yīng)性層的制造方法的活性 自由基聚合，但記載了：在多孔質(zhì)層的平均細(xì)孔徑小于50nm的情況下，細(xì)孔過(guò)小，變得難以 使溫度響應(yīng)性材料浸透或保持在多孔質(zhì)層的細(xì)孔內(nèi)。在專利文獻(xiàn)2中，公開(kāi)了如下的感溫 性吸附材料：在多孔氧化硅的外表面（細(xì)孔的內(nèi)壁以外的表面）均勻且少量地被覆感溫性 高分子，可通過(guò)溫度控制來(lái)控制多孔氧化硅的細(xì)孔入口直徑。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 非專利文獻(xiàn)
[0007] 非專利文獻(xiàn)1:市橋利夫，中野義夫，"感溫性?shī)Y有玄§ y y示一歹只シy力y少/ 高分子y?水蒸気吸脫著特性"，化學(xué)工學(xué)論文集，第34卷，2008年，第471-476頁(yè)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2013-131290號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2012-035179號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明所要解決的課題
[0012] 根據(jù)非專利文獻(xiàn)1中所公開(kāi)的復(fù)合硅膠，由于水蒸氣的吸附量在低于感溫性聚合 物相對(duì)于水的下限臨界溶液溫度（Lower Critical Solution temperature，LCST)的溫度 下增大，在高于LCST的溫度下減少，因此可使再生溫度降低，可使再生需要的能量降低。但 是，非專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的復(fù)合硅膠存在著由溫度變化引起的吸濕特性的變化小的問(wèn)題。
[0013] 因此，本發(fā)明的課題在于，提供一種由溫度變化引起的吸濕特性的變化大的溫度 響應(yīng)性吸濕材料、以及溫度響應(yīng)性吸濕材料的制造方法。
[0014] 用于解決課題的手段
[0015] 本發(fā)明人進(jìn)行了專心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：通過(guò)使感溫性分子單體預(yù)先進(jìn)行聚合來(lái)制 作感溫性分子，使該感溫性分子的官能團(tuán)與具有規(guī)定的平均細(xì)孔徑的介孔體的表面的官能 團(tuán)進(jìn)行化學(xué)鍵合，可將感溫性分子均勻且多于以往地保持在介孔體的細(xì)孔內(nèi)，使由溫度變 化引起的吸濕特性的變化大于以往的材料。
[0016] 本發(fā)明是基于該見(jiàn)解而完成的。
[0017] 為了解決上述課題，本發(fā)明采用以下的手段。艮口，
[0018] 本發(fā)明的第1方式為溫度響應(yīng)性吸濕材料，其中，在平均細(xì)孔徑為2nm以上且小于 50nm的介孔體的細(xì)孔內(nèi)部化學(xué)鍵合有感溫性分子。
[0019] 在本發(fā)明中，"感溫性分子"是指具有相對(duì)于水的LCST、在相對(duì)于LCST的低溫側(cè)顯 示親水性、在相對(duì)于LCST的高溫側(cè)顯示疏水性的分子。
[0020] 在本發(fā)明的第1方式和以下不出的第2方式中，感溫性分子的數(shù)均分子量?jī)?yōu)選為 2000以上5000以下。
[0021] 在本發(fā)明的第1方式中，感溫性分子的導(dǎo)入量?jī)?yōu)選為5. 2質(zhì)量％以上21. 4質(zhì)量％ 以下。
[0022] 本發(fā)明的第2方式為溫度響應(yīng)性吸濕材料的制造方法，其具有如下工序：使平均 細(xì)孔徑為2nm以上且小于50nm、表面具有官能團(tuán)的介孔體和具有可與上述官能團(tuán)偶聯(lián)反應(yīng) 的官能團(tuán)的感溫性分子在含有活化劑和偶聯(lián)劑的溶劑中進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)。
[0023] 在本發(fā)明的第2方式中，可與上述介孔體表面的上述官能團(tuán)進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)的上述 感溫性分子的上述官能團(tuán)可以為預(yù)先賦予的、上述感溫性分子本來(lái)不具有的官能團(tuán)。另外， 上述感溫性分子優(yōu)選在上述感溫性分子的端部具有可與上述介孔體表面的上述官能團(tuán)進(jìn) 行偶聯(lián)反應(yīng)的上述官能團(tuán)。
[0024] 發(fā)明效果
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種感溫性分子均勻地保持在介孔體的細(xì)孔內(nèi)，由溫度變 化引起的吸濕特性的變化大的溫度響應(yīng)性吸濕材料、以及溫度響應(yīng)性吸濕材料的制造方 法。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1 (a)是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的溫度響應(yīng)性吸濕材料的一次粒子（溫度響 應(yīng)性吸濕材料粒子10)的示意圖，圖1 (b)是沿圖1 (a)的Ib-Ib線的截面圖。
[0027] 圖2 (a)是圖1 (b)中由Ila表示的區(qū)域的放大圖，圖2 (b)是從與介孔體粒子1的 圖2(a)相同的視點(diǎn)觀察的圖，圖2(c)是示出在與圖2(a)和（b)相同的視點(diǎn)中，在細(xì)孔3 內(nèi)導(dǎo)入有感溫性高分子4、活化劑5和偶聯(lián)劑6的情形的圖，圖2 (d)是示意性地示出在與圖 2(a)~（c)相同的視點(diǎn)中，偶聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行了一部分時(shí)的情形的圖。
[0028] 圖3是概念性地示出本發(fā)明的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式的圖。
[0029] 圖4是示出實(shí)施例1的水蒸氣吸附等溫線的測(cè)定結(jié)果的圖。
[0030] 圖5是示出實(shí)施例2的水蒸氣吸附等溫線的測(cè)定結(jié)果的圖。
[0031] 圖6是示出實(shí)施例3的水蒸氣吸附等溫線的測(cè)定結(jié)果的圖。
[0032] 圖7是示出比較例1的水蒸氣吸附等溫線的測(cè)定結(jié)果的圖。
[0033] 圖8是示出比較例2的水蒸氣吸附等溫線的測(cè)定結(jié)果的圖。
[0034] 圖9是根據(jù)實(shí)施例2的溫度響應(yīng)性吸濕材料的一次粒子的切斷面的SEM圖像。
[0035] 圖10 (a)是根據(jù)實(shí)施例2的溫度響應(yīng)性吸濕材料的一次粒子的切斷面的全部離子 物質(zhì)的T0F-S頂S圖像，圖10(b)是相同切斷面的 42CN0離子的T0F-S頂S圖像，圖10(c)是 示出實(shí)施例中使用的感溫性分子中的42CN0結(jié)構(gòu)的位置的圖。
[0036] 圖11 (a)是根據(jù)實(shí)施例2的溫度響應(yīng)性吸濕材料的一次粒子的切斷面的T0F-S頂S 光譜，圖11(b)是示出感溫性分子中的羧基的位置的圖。
[0037] 圖12是對(duì)根據(jù)實(shí)施例1~3和比較例1、2的溫度響應(yīng)性吸濕材料，相對(duì)于感 溫性分子的導(dǎo)入量，繪制了吸附最大吸附量的50%時(shí)的相對(duì)濕度Rh 5。根據(jù)溫度的變化量 (Rh50(H) - Rh50(L))的圖。
[0038] 附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0039] 1…介孔體粒子
[0040] 2…粒子骨架
[0041] 2a…官能團(tuán)
[0042] 3…細(xì)孔
[0043] 4…感溫性高分子
[0044] 4a…官能團(tuán)
[0045] 5…活化劑
[0046] 6…偶聯(lián)劑
[0047] 7…脫離基團(tuán)
[0048] 10…溫度響應(yīng)性吸濕材料粒子
【具體實(shí)施方式】
[0049] 以下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。予以說(shuō)明，以下示出的實(shí)施方式為本發(fā)明的例示，本發(fā) 明并不限于以下示出的實(shí)施方式。
[0050] 1.溫度響應(yīng)性吸濕材料
[0051 ] 本發(fā)明的第1方式為溫度響應(yīng)性吸濕材料，其中，在平均細(xì)孔徑為2nm以上且小于 50nm的介孔體的細(xì)孔內(nèi)部化學(xué)鍵合有感溫性分子。
[0052] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的溫度響應(yīng)性吸濕材料的一次粒子（溫度響應(yīng) 性吸濕材料粒子10)的示意圖。溫度響應(yīng)性吸濕材料粒子10是在介孔體的一次粒子（介 孔體粒子1)的細(xì)孔3內(nèi)部化學(xué)鍵合有感溫性分子4(圖1中未圖示）而成