空氣濕度是影響建筑室內(nèi)環(huán)境舒適性的重要參數(shù)之一，對于人體健康、產(chǎn)品生產(chǎn)、物品保護等均具有重要作用［１－３］。因此研制出一種能夠依靠自身吸放濕性能感應(yīng)并自動調(diào)節(jié)空氣相對濕度的墻體調(diào)濕材料具有重要的意義和工程應(yīng)用價值。沸石孔隙率高，比表面積大，同時因有色散力和靜電力的共同作用，具有極強的吸附性，理論上可以吸收其自身質(zhì)量２～３倍的水。由于天然沸石孔道中含沸石水及雜質(zhì)，并且相互通聯(lián)程度較差［４］，故天然沸石的實際吸附能力達不到理論值，要使天然沸石具有良好的調(diào)濕性能，需對天然沸石進行改性處理。國內(nèi)外普遍采用酸活化、熱活化等化學(xué)方法來對沸石進行改性處理［５－８］。因此，本文提出一種通過微波輔助強化 ＮＨ４Ｃｌ溶液活化對沸石改性的新方法，采用熱穩(wěn)定和耐酸性良好的天然絲光沸石作為研究基料，制備出一種新型調(diào)濕材料，實驗研究了該材料的濕容及吸、放濕速率，并分析了環(huán)境溫度、濕度等參數(shù)對其調(diào)濕性能的影響。
沸石基復(fù)合調(diào)濕材料的制備
１?沸石改性
天然Zeolite孔道與孔穴中存在多種陽離子、吸附水和有機雜質(zhì)，利用微波加熱可帶走天然沸石表面非孔性吸附的水分子、孔道內(nèi)的有機雜質(zhì)，并在一定程度上擴充孔道，完成對沸石試樣的一次改性.接著利用氯化銨溶液活化處理沸石，同時輔以微波輔助加熱，銨根離子進入沸石孔道后會同超籠中的鈉離子、鉀離子等金屬陽離子發(fā)生交換，將超籠中的金屬陽離子擠到溶液中，在微波向加熱物質(zhì)內(nèi)部輻射的微波磁場作用下，進入孔道
中的銨根離子發(fā)生導(dǎo)電移動，與沸石碰撞、摩擦產(chǎn)生熱效應(yīng)，使得沸石骨架中部分的?Ａｌ3＋?脫離，銨根離子替代?Ａｌ３＋?補充到沸石骨架上，將天然沸石改性成?ＮＨ４＋?－型沸石，實現(xiàn)了對沸石試樣的二次改性.
將天然沸石試樣放入變頻微波爐中，１００ Ｗ?加熱時間３ｍｉｎ，得到一次改性沸石試 樣，之 后 用 利 用 質(zhì) 量 分 數(shù) 為?３％?的?ＮＨ４Ｃｌ?ＮＨ４+－型沸石.ＮＨ４＋?－型沸 石 單 位 質(zhì) 量 的 孔 道 容積大，表面結(jié)構(gòu)細致.
２?沸石基調(diào)濕材料的復(fù)配
首先，將醇酯１２加入反應(yīng)釜中，加水?dāng)嚢?/span>，接著加入消泡劑總量的５０％，全部的分散劑繼續(xù)攪拌均勻.硅酸鈉溶液以細流方式慢慢滴入反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌均勻，加熱水溫至６０℃，反應(yīng)２０～４０ｍｉｎ，用冷卻水冷卻反應(yīng)鍋，使其溫度降至３０ ℃；沸石放入研磨機內(nèi)研磨，經(jīng)１００目篩網(wǎng)過濾后送至烘箱在１０５ ℃加熱２～３ｈ；將二氧化鈦和沸石粉末攪拌均勻放入研磨機，研磨一定細度，制得漿料；將調(diào)制微堿性的丙烯酸丁酯乳液加入攪拌機內(nèi)，再加入制得的漿料，開攪拌機３０ｍｉｎ后，加入剩余的助劑 和 適 量 水，調(diào) 節(jié) 黏 度，黏 度 在?６０～１００Ｐａ·ｓ，最后，將制備好的漿料投入捏合機中，擠出膏體即為復(fù)合調(diào)濕材料.
２?沸石基復(fù)合調(diào)濕材料的調(diào)濕性能靜態(tài)實驗研究
１?實驗樣品
２ 實驗系統(tǒng)
實驗裝置包括：人工氣候箱，用于控制環(huán)境溫度、濕度，溫 度 精 度?±０．５ ℃，相 對 濕 度 精 度 ±５％；密封容器的容積為２Ｌ，用于放置涂層試樣；電子天平，精度１０－４ｇ；溫度、濕度數(shù)據(jù)采集裝置，如表１所示。
表１?實驗儀器參數(shù)
序號 儀器設(shè)備名稱? ? ? ? ? ? ???規(guī)格型號、設(shè)備廠商、主要參數(shù)
１??數(shù)據(jù)采集儀 安捷倫? ? ? ? ? ?ＡＧＩＬＥＮＴ３４９７０Ａ
２??變功率微波爐? ? ? ? ? ? ? ? ??ＮＮ－Ｓ５７０ＭＦＳ型
３??電子天平? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??Ａ＆ＤＧＸ－８Ｋ?型
４??人工氣候箱? ? ? ? ? ? ? ? ? ??ＰＱＸ－２８０Ａ－３Ｈ?型?２６０Ｌ；控 溫、濕 范圍及精度５? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??～５０℃，±０．５～１．０℃；２０％～９５％ＲＨ，±７％ＲＨ
３實驗過程
靜態(tài)實驗過程分為吸濕過程和放濕過程.
實驗涂層樣品放入一定相對濕度范圍的環(huán)境中，依據(jù)?ＡＳＴＭ１４９８標準，對達到吸濕或放濕平衡的涂層樣 品，進 行 稱 重 分 析，重 量 測 量 精 度 達 到１０－４ｇ，溫度變化最大不超過±０．５℃，根據(jù)式（１）
計算得到吸放濕率隨時間的變化曲線，即等溫吸放濕曲線［１３］，圖３為調(diào)濕性靜態(tài)實驗原理圖.
吸濕率（放濕率）＝｛(ｍ終了 －ｍ初始)/ｍ初始｝×１００％ （１）
放濕過程
首先將樣品做吸濕飽和處理，在密封 箱 中 盛?一些去離子水，水面上方布置一塊隔板，靜置一段時間，等待其中相對濕度穩(wěn)定，將涂層試樣放置于其中，樣 品 大 約 放 置２周 左 右，每 隔 一 段 時 間 稱重，直到連續(xù) 間 隔 為?２４ｈ?稱 重 的 質(zhì) 量 變 化 小 于０．１％，認為樣品達到吸濕平衡；接著在人 工 氣 候箱內(nèi)，布置好溫度與濕度探頭，溫度調(diào)至２６℃，相對濕度分別調(diào)整至（３０％、３５％、４０％、４５％），將吸濕飽和的樣品涂層放置在人工氣候箱內(nèi)，每隔一段時間稱重，直到連續(xù)五次間隔為２４ｈ稱重的質(zhì)量變化小于０．１％，分 別 計 算 不 同 樣 品 在 不 同 相對濕度下的平衡含濕量.
實驗結(jié)果與討論
２．４．１?沸石基復(fù)合材料的吸、放濕容量以天然沸石作為填料配置成１＃ＺＢＨＣＭ，二次改 性 沸 石 作 為 填 料 配 置 成?２＃ＺＢＨＣＭ，在２６ ℃?恒溫條件下，將規(guī)格為?５０ ｍｍ×５０ ｍｍ×２ｍｍ復(fù)合調(diào)濕材料試樣放入２Ｌ的容器內(nèi)，記錄容器中試樣達到平衡消耗的時間.由圖４、５可看出，以改性沸石為填料配置成的乳膠吸、放濕容量?都大于以天然沸石為填料配置成的乳膠，在?ＲＨ為８０％時，改 性 沸 石 復(fù) 配 乳 膠 的 最 大 吸 濕 量 為５３％，在?ＲＨ?為３０％時，改 性沸石 復(fù) 配 乳 膠 的 最大放濕量為３５％，相比天然沸石復(fù)配乳膠，吸濕量和放濕量分別增加了２８％和２０％.
結(jié) 論
本文提出一 種 通 過 微 波 輔 助 強 化?ＮＨ４Ｃｌ溶液活化對沸石改性的新方法，制備出一種新型調(diào)濕材料.針對ＺＢＨＣＭ?的調(diào)濕特性，設(shè)計并搭建了一套靜態(tài)調(diào)濕特性測試系統(tǒng)，基于復(fù)配好的沸石基調(diào)濕材料，改變實驗工況條件，研究了?ＺＢＨ－ＣＭ?的調(diào)濕特性 及 其 與 環(huán) 境 條 件（溫 度、濕 度）的關(guān)系.研究結(jié)果表明：在?ＺＢＨＣＭ?調(diào)濕性能靜態(tài)?實驗中，改性沸石基復(fù)合調(diào)濕材料試樣吸濕、放濕容量有效提高.在８０％相對濕度條件下，４０ｈ可調(diào)濕平衡，在３０％相 對 濕 度 條 件 下，３２ｈ可 調(diào) 濕平衡；在相對濕度變化±１０％，調(diào)控時間變化均不超過１０ｈ，從 相 對濕 度 變 化 的 曲 線 看 出，相 對 濕度變化越大，復(fù)合調(diào)濕材料試樣的調(diào)濕速率越快.隨著環(huán)境溫度的升高，復(fù)合調(diào)濕材料試樣吸濕和放濕性能均有所提升，溫度每升高１０ ℃，調(diào)控時間至少可減少５ｈ.?
