本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)基高吸濕量復(fù)合調(diào)濕材料的制備方法，屬于調(diào)濕材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，濕度調(diào)節(jié)的主要方式是依靠空調(diào)技術(shù)，但空調(diào)系統(tǒng)耗能大、污染環(huán)境，且易引發(fā)“建筑綜合癥”，不符合建筑節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。利用調(diào)濕材料的吸放濕特性來合理調(diào)控室內(nèi)濕度，耗能低無污染，是一種生態(tài)性控制調(diào)節(jié)方式。調(diào)節(jié)濕度具有豐富的多孔結(jié)構(gòu)，可以吸附大量水蒸氣分子，在一定條件下水蒸氣分子也可以脫附離開材料，從而達到調(diào)濕效果，調(diào)濕過程伴隨有熱量傳遞，對濕度也能進行一定程度的調(diào)節(jié)。

調(diào)濕材料的具體作用機理因種類差別而不同。材料對水分子的吸附主要分為物理吸附和化學(xué)吸附兩種。物理吸附主要取決于極性的相似性，發(fā)生在固體的整個自由表面?；瘜W(xué)吸附一般為單分子層吸附，吸附穩(wěn)定，不易脫附，調(diào)濕材料經(jīng)化學(xué)吸濕過程而吸附的水分子容易滯留在結(jié)構(gòu)內(nèi)部。有機類調(diào)濕材料調(diào)濕作用主要是有機分子表面與水分子間范德華力的相互作用，如偶極-偶極作用、氫鍵作用等。水分子是極性分子，有機材料分子的極性越大，其與水分子的作用力就越大，吸濕能力越強。理論上來說，分子內(nèi)只要含有親水性基團（如胺基、羧基、羥基等）的有機類材料，都具有吸濕能力，都有可能成為調(diào)濕材料，親水性基團越多吸濕能力越強。無機礦物材料，如蒙脫土、硅藻土、海泡石等，該材料具有分布廣、成本低、加工簡單等優(yōu)點，然而濕容量低、孔道結(jié)構(gòu)以及大小的不可控等問題嚴重限制了其應(yīng)用。

生物質(zhì)材料代替石油、煤炭和礦產(chǎn)等不可再生資源，已成為世界基礎(chǔ)原料領(lǐng)域的重大課題。所謂生物質(zhì)材料是指由動物、植物及微生物等生命體衍生得到的材料，主要由有機高分子物質(zhì)組成，在化學(xué)成分上生物質(zhì)材料主要由碳、氫和氧三種元素組成。以廢棄而廉價的可再生資源作為多孔活性炭制備原料的研究工作早已引起許多學(xué)者的廣泛關(guān)注。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對目前單一的無機礦物調(diào)濕材料吸濕容量低，而有機高分子吸濕材料的放濕性能很差，被吸附的水很難脫附的缺陷，提供了一種將山竹殼用堿活化后，再經(jīng)“冰劈”作用后，經(jīng)兼氧發(fā)酵對山竹殼改性，接著與蛋白質(zhì)進行交聯(lián)獲得生物質(zhì)基高吸濕量復(fù)合調(diào)濕材料的方法，本發(fā)明首先將山竹殼粉碎后用堿活化，使其層間晶格裂開，層間距擴大，再經(jīng)“冰劈”作用進一步擴大層間距，增大吸附容量，然后再與甲醇、乙酸溶液處于兼氧狀態(tài)，使微生物生長并分泌極性物質(zhì)，并在微生物作用下，進一步增大山竹殼的孔徑、比表面積和吸附容量，再與強極性物質(zhì)一同蒸煮，使其表面負載強極性物質(zhì)，增加其極性基團，再與蛋白粉進行交聯(lián)，降低調(diào)濕材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)連續(xù)度，并增加調(diào)濕材料的極性基團，最后冷凍干燥即可得到生物質(zhì)基高吸濕量復(fù)合調(diào)濕材料。本發(fā)明制備的調(diào)濕材料含有羧基、季胺基、羥基等多種極性基團，對水的吸附能力強，且材料的吸濕容量和吸放濕速度得到明顯提升，具有極佳的調(diào)濕性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

（1）稱取500～600g山竹皮并用水清洗3～5次，將洗凈的山竹皮置于太陽下暴曬2～3天后，移入粉碎機中粉碎40～50min，將得到的粉碎物用濃度為0.5mol/L氫氧化鈉溶液浸泡1～2h，將浸泡后的粉碎物取出并用液氮進行噴淋冷凍處理30～40s，將冷凍處理后的粉碎物放入烘箱中干燥40～50min，控制烘箱溫度在80～90℃，得到預(yù)處理山竹皮顆粒；

（2）將上述預(yù)處理山竹皮顆粒加入到盛有300～400mL水的燒杯中，再加入3～5g硫代硫酸鈉，攪拌混合30～40min后，再向燒杯中加入300～400mL甲醇和400～500mL質(zhì)量分數(shù)為38%醋酸溶液，攪拌混合3～5min后，曝氣處理15～20天，使溶液中的溶解氧維持在0.5～0.8mg/L，處于兼氧狀態(tài)；

（3）待曝氣處理完成后，將燒杯中的物料過濾，收集濾渣，取3～4LN,N-二甲基甲酰胺加入到蒸鍋中，再放入蒸屜，同時向蒸屜上覆蓋一層玻纖濾紙，并將濾渣平鋪到玻纖濾紙上，再蓋上鍋蓋，并對蒸鍋大火加熱至沸騰，再用文火蒸煮30～40min；

（4）待蒸煮結(jié)束，將濾渣取出，并待其自然冷卻至室溫后，放入到盛有600～700mL水的燒杯中，再加入30～40g蛋白粉和3～5g十六烷基三甲基溴化銨，攪拌混合2～3min后，將燒杯移入超聲波振蕩器中，在40～45KHz下超聲分散30～40min，得到分散液；

（5）向上述分散液中加入5～8mL二甲氨基丙胺和1～3g硫酸鋁，并將分散液移入集熱式磁力攪拌器中，調(diào)節(jié)攪拌器溫度為50～60℃，轉(zhuǎn)速為280～300r/min，攪拌反應(yīng)2～3h，待反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)產(chǎn)物移入離心機中，以3500～4000r/min的轉(zhuǎn)速離心20～25min，收集沉淀，并將沉淀置于冷凍干燥箱中凍干，即可得到生物質(zhì)基高吸濕量復(fù)合調(diào)濕材料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法：將本發(fā)明制備的生物質(zhì)高吸濕量復(fù)合調(diào)濕材料應(yīng)用建筑內(nèi)墻粉刷涂料中，其中摻入量為涂料質(zhì)量的6～8%，然后涂抹到需要對濕度要求較高的內(nèi)墻上，晾干即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的調(diào)濕材料在相對濕度為75～80%的環(huán)境下最大平衡含濕量達到98.5%以上，在相對濕度為30～35%的環(huán)境下的飽和放濕率為33.2～35.1%，調(diào)濕速度是單一組分調(diào)濕材料的16～18倍，具有極佳的調(diào)濕效果。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明通過微生物的作用來改變山竹殼的表面性能，使其孔徑和比表面積增大，同時微生物產(chǎn)生的極性分泌物遺留在山竹殼上，增強山竹殼的吸濕能力；

（2）本發(fā)明通過強極性物質(zhì)對山竹殼進行處理，使其附著大量的羥基、氨基等極性基團，強化其調(diào)濕能力，

（3）本發(fā)明以山竹殼為原料制備調(diào)濕材料，價格低廉，經(jīng)濟實惠。

具體實施方式

首先稱取500～600g山竹皮并用水清洗3～5次，將洗凈的山竹皮置于太陽下暴曬2～3天后，移入粉碎機中粉碎40～50min，將得到的粉碎物用濃度為0.5mol/L氫氧化鈉溶液浸泡1～2h，將浸泡后的粉碎物取出并用液氮進行噴淋冷凍處理30～40s，將冷凍處理后的粉碎物放入烘箱中干燥40～50min，控制烘箱溫度在80～90℃，得到預(yù)處理山竹皮顆粒；然后將上述預(yù)處理山竹皮顆粒加入到盛有300～400mL水的燒杯中，再加入3～5g硫代硫酸鈉，攪拌混合30～40min后，再向燒杯中加入300～400mL甲醇和400～500mL質(zhì)量分數(shù)為38%醋酸溶液，攪拌混合3～5min后，曝氣處理15～20天，使溶液中的溶解氧維持在0.5～0.8mg/L，處于兼氧狀態(tài)；待曝氣處理完成后，將燒杯中的物料過濾，收集濾渣，取3～4LN,N-二甲基甲酰胺加入到蒸鍋中，再放入蒸屜，同時向蒸屜上覆蓋一層玻纖濾紙，并將濾渣平鋪到玻纖濾紙上，再蓋上鍋蓋，并對蒸鍋大火加熱至沸騰，再用文火蒸煮30～40min；待蒸煮結(jié)束，將濾渣取出，并待其自然冷卻至室溫后，放入到盛有600～700mL水的燒杯中，再加入30～40g蛋白粉和3～5g十六烷基三甲基溴化銨，攪拌混合2～3min后，將燒杯移入超聲波振蕩器中，在40～45KHz下超聲分散30～40min，得到分散液；向上述分散液中加入5～8mL二甲氨基丙胺和1～3g硫酸鋁，并將分散液移入集熱式磁力攪拌器中，調(diào)節(jié)攪拌器溫度為50～60℃，轉(zhuǎn)速為280～300r/min，攪拌反應(yīng)2～3h，待反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)產(chǎn)物移入離心機中，以3500～4000r/min的轉(zhuǎn)速離心20～25min，收集沉淀，并將沉淀置于冷凍干燥箱中凍干，即可得到生物質(zhì)基高吸濕量復(fù)合調(diào)濕材料。

實例1

首先稱取500g山竹皮并用水清洗3次，將洗凈的山竹皮置于太陽下暴曬2天后，移入粉碎機中粉碎40min，將得到的粉碎物用濃度為0.5mol/L氫氧化鈉溶液浸泡1h，將浸泡后的粉碎物取出并用液氮進行噴淋冷凍處理30s，將冷凍處理后的粉碎物放入烘箱中干燥40min，控制烘箱溫度在80℃，得到預(yù)處理山竹皮顆粒；然后將上述預(yù)處理山竹皮顆粒加入到盛有300mL水的燒杯中，再加入3g硫代硫酸鈉，攪拌混合30min后，再向燒杯中加入300mL甲醇和400mL質(zhì)量分數(shù)為38%醋酸溶液，攪拌混合3min后，曝氣處理15天，使溶液中的溶解氧維持在0.5mg/L，處于兼氧狀態(tài)；待曝氣處理完成后，將燒杯中的物料過濾，收集濾渣，取3LN,N-二甲基甲酰胺加入到蒸鍋中，再放入蒸屜，同時向蒸屜上覆蓋一層玻纖濾紙，并將濾渣平鋪到玻纖濾紙上，再蓋上鍋蓋，并對蒸鍋大火加熱至沸騰，再用文火蒸煮30min；待蒸煮結(jié)束，將濾渣取出，并待其自然冷卻至室溫后，放入到盛有600mL水的燒杯中，再加入30g蛋白粉和3g十六烷基三甲基溴化銨，攪拌混合2min后，將燒杯移入超聲波振蕩器中，在40KHz下超聲分散30min，得到分散液；向上述分散液中加入5mL二甲氨基丙胺和1g硫酸鋁，并將分散液移入集熱式磁力攪拌器中，調(diào)節(jié)攪拌器溫度為50℃，轉(zhuǎn)速為280r/min，攪拌反應(yīng)2h，待反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)產(chǎn)物移入離心機中，以3500r/min的轉(zhuǎn)速離心20min，收集沉淀，并將沉淀置于冷凍干燥箱中凍干，即可得到生物質(zhì)基高吸濕量復(fù)合調(diào)濕材料。

將本發(fā)明制備的生物質(zhì)高吸濕量復(fù)合調(diào)濕材料應(yīng)用建筑內(nèi)墻粉刷涂料中，其中摻入量為涂料質(zhì)量的6%，然后涂抹到需要對濕度要求較高的內(nèi)墻上，晾干即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的調(diào)濕材料在相對濕度為75%的環(huán)境下最大平衡含濕量達到98.6%，在相對濕度為30%的環(huán)境下的飽和放濕率為33.2%，調(diào)濕速度是單一組分調(diào)濕材料的16倍，具有極佳的調(diào)濕效果。

實例2

首先稱取600g山竹皮并用水清洗5次，將洗凈的山竹皮置于太陽下暴曬3天后，移入粉碎機中粉碎50min，將得到的粉碎物用濃度為0.5mol/L氫氧化鈉溶液浸泡2h，將浸泡后的粉碎物取出并用液氮進行噴淋冷凍處理40s，將冷凍處理后的粉碎物放入烘箱中干燥50min，控制烘箱溫度在90℃，得到預(yù)處理山竹皮顆粒；然后將上述預(yù)處理山竹皮顆粒加入到盛有400mL水的燒杯中，再加入5g硫代硫酸鈉，攪拌混合40min后，再向燒杯中加入400mL甲醇和500mL質(zhì)量分數(shù)為38%醋酸溶液，攪拌混合5min后，曝氣處理20天，使溶液中的溶解氧維持在0.8mg/L，處于兼氧狀態(tài)；待曝氣處理完成后，將燒杯中的物料過濾，收集濾渣，取4LN,N-二甲基甲酰胺加入到蒸鍋中，再放入蒸屜，同時向蒸屜上覆蓋一層玻纖濾紙，并將濾渣平鋪到玻纖濾紙上，再蓋上鍋蓋，并對蒸鍋大火加熱至沸騰，再用文火蒸煮40min；待蒸煮結(jié)束，將濾渣取出，并待其自然冷卻至室溫后，放入到盛有700mL水的燒杯中，再加入40g蛋白粉和5g十六烷基三甲基溴化銨，攪拌混合3min后，將燒杯移入超聲波振蕩器中，在45KHz下超聲分散40min，得到分散液；向上述分散液中加入8mL二甲氨基丙胺和3g硫酸鋁，并將分散液移入集熱式磁力攪拌器中，調(diào)節(jié)攪拌器溫度為60℃，轉(zhuǎn)速為300r/min，攪拌反應(yīng)3h，待反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)產(chǎn)物移入離心機中，以4000r/min的轉(zhuǎn)速離心25min，收集沉淀，并將沉淀置于冷凍干燥箱中凍干，即可得到生物質(zhì)基高吸濕量復(fù)合調(diào)濕材料。

將本發(fā)明制備的生物質(zhì)高吸濕量復(fù)合調(diào)濕材料應(yīng)用建筑內(nèi)墻粉刷涂料中，其中摻入量為涂料質(zhì)量的7%，然后涂抹到需要對濕度要求較高的內(nèi)墻上，晾干即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的調(diào)濕材料在相對濕度為78%的環(huán)境下最大平衡含濕量達到98.9%，在相對濕度為33%的環(huán)境下的飽和放濕率為34.6%，調(diào)濕速度是單一組分調(diào)濕材料的17倍，具有極佳的調(diào)濕效果。

實例3

首先稱取550g山竹皮并用水清洗4次，將洗凈的山竹皮置于太陽下暴曬2天后，移入粉碎機中粉碎45min，將得到的粉碎物用濃度為0.5mol/L氫氧化鈉溶液浸泡1h，將浸泡后的粉碎物取出并用液氮進行噴淋冷凍處理35s，將冷凍處理后的粉碎物放入烘箱中干燥45min，控制烘箱溫度在85℃，得到預(yù)處理山竹皮顆粒；然后將上述預(yù)處理山竹皮顆粒加入到盛有350mL水的燒杯中，再加入4g硫代硫酸鈉，攪拌混合35min后，再向燒杯中加入350mL甲醇和450mL質(zhì)量分數(shù)為38%醋酸溶液，攪拌混合4min后，曝氣處理18天，使溶液中的溶解氧維持在0.6mg/L，處于兼氧狀態(tài)；待曝氣處理完成后，將燒杯中的物料過濾，收集濾渣，取3LN,N-二甲基甲酰胺加入到蒸鍋中，再放入蒸屜，同時向蒸屜上覆蓋一層玻纖濾紙，并將濾渣平鋪到玻纖濾紙上，再蓋上鍋蓋，并對蒸鍋大火加熱至沸騰，再用文火蒸煮35min；待蒸煮結(jié)束，將濾渣取出，并待其自然冷卻至室溫后，放入到盛有650mL水的燒杯中，再加入35g蛋白粉和4g十六烷基三甲基溴化銨，攪拌混合2min后，將燒杯移入超聲波振蕩器中，在43KHz下超聲分散35min，得到分散液；向上述分散液中加入6mL二甲氨基丙胺和2g硫酸鋁，并將分散液移入集熱式磁力攪拌器中，調(diào)節(jié)攪拌器溫度為55℃，轉(zhuǎn)速為290r/min，攪拌反應(yīng)2h，待反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)產(chǎn)物移入離心機中，以3800r/min的轉(zhuǎn)速離心23min，收集沉淀，并將沉淀置于冷凍干燥箱中凍干，即可得到生物質(zhì)基高吸濕量復(fù)合調(diào)濕材料。

將本發(fā)明制備的生物質(zhì)高吸濕量復(fù)合調(diào)濕材料應(yīng)用建筑內(nèi)墻粉刷涂料中，其中摻入量為涂料質(zhì)量的8%，然后涂抹到需要對濕度要求較高的內(nèi)墻上，晾干即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的調(diào)濕材料在相對濕度為80%的環(huán)境下最大平衡含濕量達到99.2%，在相對濕度為35%的環(huán)境下的飽和放濕率為35.1%，調(diào)濕速度是單一組分調(diào)濕材料的18倍，具有極佳的調(diào)濕效果。