日本对调湿材料的研究及应用
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硅藻土产品的质量和品种规格,以及相关技术指标测试方法综述前言:硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩,主要由古代硅藻遗体组成,其化学成份主要是SiO2,含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5和有机质。
SiO2通常占80%以上,最高可达94%。
优质硅藻土的氧化铁含量一般为1~1.5%,氧化铝含量为3~6%。
硅藻土的矿物成份主要是蛋白石及其变种,其次是粘土矿物—水云母、高岭石和矿物碎屑。
矿物碎屑有石英、长石、黑云母及有机质等。
有机物含量从微量到30%以上。
硅藻土的颜色为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等,有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的物性。
硅藻土中的硅藻有许多不同的形状,如圆盘状、针状、筒状、羽状等。
松散密度为0.3-0.5g/cm3,莫氏硬度为1~1.5(硅藻骨骼微粒为4.5-5μm),孔隙率达80-90%,能吸收其本身重量1.5-4倍的水,是热、电、声的不良导体,熔点1650-1750︒C,化学稳定性高,除溶于氢氟酸以外,不溶于任何强酸,但能溶于强碱溶液中。
硅藻土的氧化硅多数是非晶体,碱中可溶性硅酸含量为50~80%。
非晶型SiO2加热到800~1000︒C时变为晶型,碱中可溶性硅酸可减少到20~30%。
我国硅藻土矿床大多形成于第三纪和第四纪,且与玄武岩密切共生。
按形成条件,硅藻土矿床分为海相矿床和陆相湖泊沉积两种类型(见表1),我国绝大多数硅藻土矿属于后者。
一、硅藻土的质量硅藻土质量的划分,是从生物壳体含量、化学组分的差异及其物理特性三个方面进行综合评价。
1.1、生物壳体含量硅藻壳体含量越高,硅藻土质量越好。
一级土硅藻壳体含量应达到80%以上,硅藻壳体含量在60%以下则为质量很差的土。
1.2、化学组分与其质量的关系Si02含量是评价硅藻土质量的一个重要参数。
硅藻土中非晶质Si02含量越高,它的质量就越好。
一般情况下,硅藻土中的Si02含量达到60%以上的,均可列入开采、利用的范围。
建筑材料的发展趋势随着科学技术的发展,学科的交叉及多元化产生了新的技术和工艺。
这沿的技术、工艺越来越多的应用于建筑材料的研制开发,使得建筑材料的发展日新月异。
不仅材料原有的性能,如耐久性能、力学性能等得到了提高,而且实现了建筑材料在强度、节能、隔音、防水、美观等方面多功能的综合。
同时,社会发展对建筑材料的发展提出了更高的要求,可持续发展理念已逐渐深入到建筑材中,具有节能、环保、绿色和健康等特点的建筑材料应运而生。
建筑材料正向着追求功能多样性、全寿命周期经济性以及可循环再生利用性等方向发展。
具有功能多样性和综合性的建筑材料随着居住理念的改变,人们对建筑功能的要求日趋多样性。
建材作为建筑的基本元素,必须适应这一发展要求,除具备基本性能之外,绿色健康、节能省耗、适宜舒适等多样性功能将被综合其中。
绿色健康建筑材料绿色健康建材指的是具有对环境起到有益作用或对环境负荷很小的情况下,在使用过程中能满足舒适、健康功能的建筑材料。
绿色健康材料首先要保证其在使用过程中是无害的,并在此基础上实现其净化及改善环境的功能。
根据其作用,绿色健康材料可分为抗菌材料,净化空气材料,防噪音、防辐射材料和产生负离子材料抗菌材料的机理是抑制微生物污染。
目前研究抗菌的产品类型包括抗菌材料和抗菌剂。
我国在抗菌建筑材料领域已研制开发了保健抗菌釉面砖、纳米复合耐高温抗菌材料、抗菌卫生瓷和稀土激活保健抗菌净化功能材料等等;此外还制定出台了一系列抗菌材料、抗菌行业标准,如《抗菌陶瓷制品抗菌性能标准》、《建筑用抗细菌塑料管抗细菌性能标准》、《抗菌塑料标准》等等, 节能建筑材料建筑物的节能是世界各国建筑学、建筑技术、材料学和相应空调技术研究的重点和方向。
目前我国已经制定出台了相应的建筑节能设计标准,并对建筑物的能耗作出了相应的规定。
建筑物的能耗是由室内环境所要求的温度与室外环境温度的差异造成的,因此有效降低建筑物的能耗主要有两种途径:一是改善室内采暖、空调设备的能耗效率;二是增强建筑物围护结构的保温隔热性能。
【建材装饰】住宅与房地产2019年3月室内空气湿度自然调节机理与一体化设计方法研究进展*杨 红,赵佳佳,李佳琪(北京工业大学建筑与城市规划学院,北京 100124)摘要:空气湿度自然调节是利用水分的蒸散原理和规则,在自然条件下通过选择合理的蒸发介质对空气起到加湿作用的方法。
空气湿度自然调节的理念与室内设计相结合所产生的新型建筑室内环境设计方法,既可以提高人们居住和工作环境的品质,又可以节约空气加湿所需的能源。
本文针对室内空气湿度自然调节理念综述了当前国内外的研究现状,介绍了室内空气湿度自然调节的几种方法,并重点介绍了自然调节室内空气湿度的相关定量研究,为后续的室内加湿设计提供理论指导与设计思路。
关键词:室内空气湿度;自然调节;机理;设计中图分类号:TU834 文献标志码:A 文章编号:1006-6012(2019)03-0096-02室内空气湿度不能满足人体热舒适要求的问题在我国大范围地区、多季节性存在,人生活的大部分时间都会在室内度过,室内环境中空气温湿度的控制对于人员的舒适度和健康起着至关重要的作用。
空气湿度自然调节是利用水分的蒸散原理和规则,在自然条件下通过选择合理的蒸发介质,对空气起到加湿作用的方法。
空气湿度自然调节的理念与室内设计相结合所产生的新型建筑室内环境设计方法,既可提高人们居住和工作环境的品质,又可极大地节约空气加湿所需的能源。
近年来北京工业大学的“室内空气湿度自然调节机理与一体化设计方法研究”课题组,对室内空气温湿度的自然调节做了一定的理论与实验研究,得到了一些指导加湿设计的定量数据,提出了一些自然调节室内空气湿度的方法。
本文对课题组的相关研究成果进行梳理与提炼,为室内环境的设计与改善提供参考。
1 自然调节室内空气湿度的方法及原理1.1 调湿材料的调湿20世纪90年代,日本学者西藤宫野等提出了调湿材料的概念[1]。
调湿材料是指在不使用电能等人工能源的自然条件下,利用其自身的吸放湿性能,感应空间内空气湿度的变化,进而对室内空气湿度进行自动调节的材料。
调湿材料及其发展概况摘要:调湿材料自被提出以来,就受到了广泛的关注。
本文首先分析了调湿材料的调湿原理,其次列举了调湿材料的种类,最后通过对调湿材料市场现状、硅藻土作为调试材料的应用和调湿材料的发展前景三方面探讨了调湿材料的发展形势。
关键词:调湿材料;硅藻土;吸附性;调湿能力引言:调湿材料是一种具备自动调节空气湿度功能的材料,因为自身的优越性能被人类的生产生活广泛应用。
调湿材料的使用不仅减少能源消耗,而且能改善人类居住环境,在社会的持续健康发展上起到不可忽视的作用。
随着人类对其需求的不断增长,调湿材料也在不断的被改进和研发。
1.调湿材料的调湿原理调湿材料无论种类差异多少,它的调湿过程都是一样的,都是靠自身完成,不借助任何机械设备,凭借独特的感应能力,通过吸收放湿特性来调节所处空间的空气湿度。
调湿材料的调湿原理并不复杂,当周围环境湿度较高时,调湿材料会通过吸附水蒸气的方式使温度降低。
当周围环境湿度较低时,调湿材料又会放出之前吸收的水分,从而加湿空气,使周围湿度回升。
调湿材料就是通过这样的工作原理来调节湿度,达到空间湿度的相对恒定的。
调湿材料的调湿原理主要分为物理吸附和化学吸附。
无机材料主要是采用化学吸附的方式,用通过化学吸湿原理进行单分子层吸附,吸附较稳定。
而有机材料则是依靠物理吸附方式,极性大有机分子材料吸附性强,极性小的则吸附性弱。
2.调湿材料的种类据研究结果来看,调湿材料可分为六大种类。
第一类是硅膠,它虽然有调湿功能,但因为其在水的吸附和循环过程中经常滞后,所以并不常被应用在调湿环节中。
第二类是无机盐,常见的有、等[1]。
它在吸附水分过程中会自行潮解,对空间物品产生影响,所以它的使用也受到一定的限制。
第三类是无机矿物材料,它主要包含硅藻土、蒙脱土、膨润土等,这些材料不仅造价低,而且有较强的吸附水分的能力。
平时只需要简单加工,就可以制作出多种形状,这是人类最为常用的一种调湿材料。
第四类是有机高分子材料,如聚丙烯酸、聚乙烯醇等。
日本功能性纤维的进展及应用作者:王致诚来源:《中国纤检》2010年第01期发展功能性纤维是当前国际上的趋势。
目前,日本发展和应用的功能性纤维,主要有以下几个方面。
1.吸水、吸湿纤维疏水性本来是合成纤维易干、耐磨、防皱和免烫等长处的基础,但从吸水、吸湿和抗静电的角度来看,却变成了不利因素。
为保持合成纤维的优点,并使其具有亲水性,研制者做过多种试验,有的采取异形断面丝在纤维间形成毛细管,或在纤维内部设置空心孔构成多孔质,或使侧面龟裂。
这些特制纤维,几乎具备与棉纤维同样的吸水性与保水性,而减少了化纤的不舒适感。
因此,具有快速吸水能力的高分子化合纤维,已在限量食品中使用;作为尿布和女性卫生用品的应用,已能够吸收其自身重量50倍的水。
最近,吸水重量为自重2500倍的纤维已在日本出现。
使聚合物本身具吸水吸湿性的研究尽管已获得成功,但多数会导致物理性能恶化、成本高,缺乏实用性。
东丽公司开发的“抗托纶”便是改质聚合物实用化的典型。
今后发展期望是,改质聚合体与改良原纤维形态相结合的产品。
2.吸汗、快干纤维虽然聚合物本身不吸水,潮湿后不会像棉麻那样降低舒适感,而干燥速度又比棉纤维快,但因人在运动时会大量出汗,仍会产生闷热粘滞、沉重和缠身的感觉。
为此,帝人有限公司利用水汽含量仅0.5%的聚酯类开发出一种名为威尔基II型(Welkey-2)的吸汗快干纤维。
这是一种空心纤维,外缘有许多细微小孔穿透空心的中央,能够产生毛细管现象,以加快蒸发。
因而它具有吸湿和快干性能,穿着者会有舒适感。
3.透湿、防水织物及材料自开发出用多孔性氟树脂压延膜制成的透湿防水织物以来,运动服衣料方面不断推出新产品。
尤尼吉柯公司的被称为“游戏伴侣”的新型透湿防水织物,是一种双层针织物,里面是细纤维导管透湿层,外面是扩散防水纤维层。
它在人体出汗后,汗液和汗蒸汽由内层会迅速通过扩散蒸发,而外面的汗液及水分又不会渗入。
目前,透湿防水材料的制造技术有层压型、涂布型和高密度织物型等。
日本東洋紡公司兼具吸放濕性的Ekslive®素材介紹Ekslive®係日本東洋紡公司採用吸濕性約為乾燥劑3倍左右的粉末即其所謂之「神秘粉末」為原料,再將其練入聚酯聚合體中混合,經聚合抽絲紡成之新機能性纖維。
此纖維可以化學性方式有效消除因流汗所產生的氨氣等臭味,及抑制纖維上細菌的繁殖等機能。
Ekslive®被稱為“可呼吸聚酯織物”,是透過聚合方式,將一種吸水率達到29.0%的“神秘粉末”利用化學鍵結的方式連接到聚酯纖維(吸水率只有0.4%)上,且其吸放濕釋放性能是矽膠的3倍。
這種“神秘粉末”能夠感覺到排汗,透過吸濕排除熱量,進而改善織物的飽和吸水性;故該織物能夠維持衣服內部的溫度與濕度的平衡性,同時能夠具有很好的吸濕性,並從織物表面放熱,再將濕氣釋放出外面,進而使織物表面冷卻,藉此使纖維得以自我乾燥,以消除任何濕黏的感覺。
由於此神秘粉末是與分子呈水平的鍵接,因此Ekslive®的衣著,即使經過數次的重複洗滌也不會降低其性能,且還具有其他的一些特性,如除臭、抗菌防臭、pH控制以及抗靜電等多種性能。
Ekslive®在運動開始之前後,因吸濕而使表面溫度逐漸上昇。
接著,再透過放濕使衣料產生冷卻作用,經5分鐘的運動後,一般衣料將會殘留汗液,而使冷涼感隨之產生。
Ekslive®並不是在纖維表面採取物理鍵結合方式,而是在分子水平方向上進行化學鍵結合,該織物具有優良的吸放濕及自乾等特性。
且因其同時兼具有“超級吸濕”、“超級放濕”、“自我乾燥”等性能,故得以在衣服內創造一種極為舒適的微氣候環境。
▲超級吸濕Ekslive®乃含有高吸濕性的物質(神秘粉末),可迅速將汗液吸收。
當劇烈運動時,該素材即可發揮其最大特長,即透過吸濕而發熱,讓吸濕力得以提高,進而蓄積水分放濕的力量。
▲超級放濕將經吸濕後所蓄積的熱能,釋放轉換成氣體以作為放濕時的使用。
此種超級放濕性可製作出理想的《衣服內氣候®》衣著,其可有效控制住發汗。
调湿建材调节室内湿度的可行性分析1 调湿建材--一种新型的湿度调节方式调湿建材是一种利用调湿材料对水蒸气的自动吸放作用调节室内空气湿度的建筑墙体材料,主要成分是调湿材料+胶结料。
调湿建材对水蒸气的吸收与释放取决于于其表面的水蒸气分压力及周围环境空气的水蒸气分压力。
其调湿原理如图 1。
其中 ps>pa 时,水蒸气被释放;当 ps<pa 时,水蒸气被吸收;当 ps=pa 时,二者达到平衡。
由此可见,只要将调湿建材应用于围护结构内表面,它便能自动调节室内湿度,调湿过程连续、无能耗。
图 1 调湿建材调湿原理 2 调湿建材的适用场合对于一些夏季要求除湿,冬季要求加湿的房间,传统的空调湿处理方式是在除湿阶段将室内余湿排出;而在加湿阶段,再向室内补充所需的湿量。
事实上,对于那些全年需除湿量与加湿量相当的房间,如果房间内部能把除湿阶段的余湿储存起来,到需要加湿时再释放出去,那么该房间将不需要其它的除湿、加湿设备。
调湿建筑能起到这种蓄放湿的作用。
对于室外空气含水量湿量较低的地区,调湿建材可用于产湿量较大的建筑,相反,在气候较潮湿的地区,调湿建材只能用于室内无产湿或产湿量很小的建筑。
3 调湿建材应具备的蓄湿量估算从以上分析可知,调湿建材是通过储存与释放湿的方式调节室内湿度,那么其蓄湿量要达到多少才能满足室内的调湿要求?现在一室内尺寸为5m×5m×3m(长×宽×高)的办公室为例,计算其在北京气候条件下的全年湿负荷,并由此估算出调湿建材应具备的蓄湿量,所涉及的计算条件见表 1。
室外气象参数由供热空调能耗分析用逐时气象数据生成系统Medpha 提供。
表 1 计算条件房间体积5m×5m×3*认为室外空气只通过新风通道进入室内,无渗入;**办公室(三级)的新风量设计标准为:30 m3/ (h·人) [2]3.1 计算方法房间湿平衡方程:(1)式中:V--房间体积,m3;dr(n)--n 时刻室内空气含湿量,kg/ kg;dr(n-1)--(n-1)时刻室内空气含湿量,kg/ kg;dO(n)--n 时刻室外空气含湿量,kg/ kg;G(n)--n 时刻的新风量,m3/hW(n)--n 时刻房间的内扰散湿量;kg/ h Q(n)--n 时刻房间空调系统的湿负荷,kg/ hQ(n)>0 为除湿负荷, Q(n)<0 为加湿负荷;ρa--空气密度,kg/ m3;Δτ--时间间隔,h。
专利名称:调湿功能材料及其制造方法专利类型:发明专利
发明人:龟岛顺次,小林秀纪
申请号:CN98814089.6
申请日:19980918
公开号:CN1295493A
公开日:
20010516
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:首先,准备作为骨架材料具有特定细孔(细孔直径为约3—8nm,细孔容积为约0.4cc/g)的氧化铝粒状多孔体,将此氧化铝粒状多孔体70wt%、作为胶粘剂的玻璃釉20wt%和作为塑性成分的粘土10wt%混合。
然后,将在此混合之际进行适当的水份调整等到的泥浆压延成型作成砖形状的成型品。
于是,将这种成型品在比氧化铝熔融温度低并比上述胶粘剂(玻璃釉)的熔融温度高的温度(约850℃)烧结。
经过这样的工序,制造以具有特定细孔的氧化铝粒状多孔体为骨架材料,用使这种骨架相互熔融的玻璃釉固定的调湿砖。
对于这种调湿砖,具有上述特定细孔的粒状物氧化铝粒状多孔体与邻接的氧化铝粒状多孔体通过玻璃釉被相互固定。
这样,提供一种具有高调湿性能的调湿功能材料。
申请人:东陶机器株式会社
地址:日本福冈县
国籍:JP
代理机构:中国专利代理(香港)有限公司
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调湿板室内应用数值计算清华大学建筑环境与设备工程研究所100084黄季宜金招芬摘要:调湿板是一种利用凋湿材料对空气中水蒸气的自动吸收与释放作用调节室内湿度的建筑板材,常用于内墙表面。
本文计算的调湿扳所采用的调湿材料是高分子树脂吸收了盐溶液后形成的凝胶(Gel)。
文章对该类型调湿板在上海地区的应用效果进行了模拟计算。
关键词:调湿板凝胶数值计算变量说明:X应置(m)}l『l,对流传质系数(rrv's)X。
扳厚(m)p。
空气密度(kg/m3)sc施密特数定性尺寸(m)t温度(℃)运动粘度(m2/s)中相对湿度产湿量(kg/s)【110盐溶液初始浓度(mass%) 风速(m/s)A。
初始吸收倍数o。
u换气量(m3/s)s调湿板面积(m2)房间体积(m3)时间(s)调湿扳中干调湿材料的密度(kg dry solid/m3)竹疳水蒸气在调湿扳中的质扩散系数(m2/s)Ⅱ水蒸气在空气中的质扩散系数(m2/s)板壁含水量(埘kg ary solid),室外空气绝对含湿量(Wkg dry air)室内空气绝对含湿量(kg/kg dry air)U,%眦阢c‰X积吉廿传统的空调除湿方式低温冷凝除湿要消耗丈量能量,调漫板足利用调湿材料对水蒸气的吸收与释放作用.自动调节室内湿度.调湿过程无能耗。
日本是首先研究调湿扳的国家,己开发出多种产品,并应用于博物馆、美术馆、文物收藏库等建筑中【1】。
我国的气候特征是南方夏季多雨潮湿.北方冬季天气干燥,而现有墙体的调湿能力很差,因此开发一种具有凋湿功能的培体材料,以改善室内湿环境也是十分必要的。
二、调湿材料Gel的特性Gel是由高分子树脂吸收盐溶液后形成的凝胶.其调湿原理是利用了凝胶中的盐溶液对水蒸气的吸收与释放作用。
常用的盐溶液为CaCl2或LiCI。
金招芬等人[2,3】曾用mo=30%,A。
=15(吸收倍数=被吸收的盐溶液质量,树脂质量)的CaCI:凝胶掺混到水泥、珍珠岩等材料中,制成扳状耐火材料,并测定了其水蒸气质扩散系数De研3】。
调湿材料在地下工程湿度调节中的应用
朱明亮;罗青
【期刊名称】《制冷与空调》
【年(卷),期】2005(005)006
【摘要】简要分析调湿材料调节地下工程内部湿度的原理以及应用调湿材料的优点,介绍近年来国内、外研究开发的特种硅胶、无机盐类、蒙脱土类、有机高分子材料类这四类调湿材料以及国内、外对调湿材料的应用研究.
【总页数】3页(P65-67)
【作者】朱明亮;罗青
【作者单位】中国人民解放军理工大学;上海市结建民防设计院
【正文语种】中文
【中图分类】TB6
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聚乙烯醇在化妆品行业应用市场调研前言聚乙烯醇,有机化合物,白色片状、絮状或粉末状固体,无味。
溶于水,不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。
微溶于二甲基亚砜。
聚乙烯醇是重要的化工原料,用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼纶合成纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂等。
基本信息中文名称:聚乙烯醇中文别名聚乙烯醇浆糊; 聚乙烯醇薄膜; 维尼纶; 聚乙烯醇纤维; 聚乙烯醇(17-99型); 聚乙烯醇(17-88型)英文名称2:polyvinyl alcohol,vinylalcohol polymer,poval,简称PVA英文别名PV A; polyvinyl alcohol 28-99; polyvinyl alcohol 3-98; polyvinyl alcohol 18-88; polyvinyl alcohol standard 200000; polyvinyl alcohol 15000; polyvinyl alcohol 22000; polyvinyl alcohol 49000; polyvinyl alcohol 72000; polyvinyl alcohol 100000; MOWIOL 4-88; Poly(vinyl alcohol) (Enzyme Grade)(Fully hydrolyzed); poly(1-hydroxyethylene); Poly(vinyl alcohol) (Fully hydrolyzed-very; POLYVINYL ALCOHOL (PV A); Polyvinyl alcohol (Release agent); POL YVINYLIC ALCOHOL; Mowiol?28-99; Mowiol?4-98; Mowiol?3-96; Mowiol?40-88; Vinyl alcohol - polymerisedCAS No.:9002-89-5分子式:[C2H4O]n分子量44.05结构式:PVA无毒安全术语:S24/25 Avoid contact with skin and eyes.避免与皮肤和眼睛接触。