TWI381001B - 吸放濕性超微粒子及使用該超微粒子之製品 - Google Patents
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Description
本發明係關於吸濕性及放濕性能高,尤其是具有優越的吸濕速度之吸放濕性超微粒子及使用該超微粒子之製品。
在此之前,用以除去空氣中濕氣之方法,一向是使用吸濕量多,且吸濕速度又快之氯化鋰、氯化鈣、氯化鎂、五氧化二磷等之吸濕劑。然而該等吸濕劑,由於具有潮解性,導致吸濕後將液狀化而污染其他、腐蝕金屬等、形態安定性不佳,因此難以製成小成形體、吸濕性太強而放濕性差、無法重複使用之缺點。
另外,矽凝膠、沸石、硫酸鈉、活性氧化鋁、活性碳等之吸濕劑,係因兼具吸濕性及放濕性而可供重複使用,使得上述問題點之一部份已獲得解決。然而,卻有例如吸濕量少、且再生需要高溫、因重複進行吸放濕份而將造成破碎、粉末化、比重太大以致難以與樹脂混合等之缺點存在。
相對於此等無機系,有機系之吸濕劑係也有利用以聚丙烯酸鹽系為代表的吸水性樹脂之情形。然而在吸水性樹脂之情形時,液狀水之吸水能力雖然極其優越,但是對氣體狀的濕氣之吸濕性能卻低,且比上述無機系吸濕劑差。具體的問題即是水之保持性高以致不容易產生放濕作用、在大致接近飽和之相對濕度下吸濕能力雖然高,但在比其為低之相對濕度下吸濕能力卻非常低、隨著吸濕而會帶有黏
著性及產生因吸濕或吸水所引起之體積變化較大、及在此所提及為爭論點的吸濕速度卻非常慢等。該等缺點係因為本來「吸水」與「吸濕」之現象,其對象物雖然係同為「水」,但是其係會呈完全不同特性的現象,而且傳統的吸水性樹脂,其化學結構卻係以吸水為目的所設計,以致無法充分發揮吸濕性能。關於該「吸水」與「吸濕」之差別則以後再敍述。
針對於如上所述問題,近年來已有提案揭示將目標集中於「吸濕」現象之技術。例如在發明專利文獻1,則提案一種由有機系高分子所構成之高吸放濕性纖維。另外,在發明專利文獻2,則提案一種有機系吸放濕性超微粒子,以對高飽和吸濕性能之目標提供一種解決方法。然而,短時間的吸濕性能卻並未獲得改善,以致依然被指出吸濕速度太過於遲緩是問題之所在。
針對於該吸濕速度,例如在發明專利文獻3之發明中,則提案一種組合聚丙烯酸鹽與潮解性無機鹽之方法。並揭示若根據該方法時,則可改善在低濕度下之吸濕性能,且可製得並無液垂現象之高吸濕能力者。然而,關於吸濕速度,吸濕所需時間卻需耗用小時單位級(在實施例中吸濕量之顯著增加則需長達10小時之久者)之時間,因此對吸濕速度要求分鐘單位級或秒鐘單位級之用途,例如對於旋轉式除濕機等則無論如何也非為能符合其要求者。
一般而言,若欲能提高吸放濕速度時,則其有效方法是增加比表面積,為此目的,一般採取多孔質化或使用小粒
徑之方法等。然而,對於傳統具有吸放濕性之材料,如欲使其製成小粒徑時,則大都是依賴機械式粉碎法。然而,受到為研磨得極微粉所需之粉碎能力或捕捉效率上之限制,致能達成工業化者,如以平均一次粒徑計則以1微米級者為其極限。另外,在發明專利文獻4及發明專利文獻5中,一次粒徑雖然分別例示為0.4微米及0.3微米,但是該等並非為可直接以其狀態之一次粒子所能取得者,而僅能以該等所熔黏.凝聚而成的粒子之狀態取得,結果各自之表面積並未有效地發揮其功能。此外,由於凝聚體只能取得粒徑為約數10微米者,以致也有無法製造薄的膜等之問題。
此外,一般而言,粒徑愈小由於毛細管壓的粒子之間凝聚力則愈大,以致造成粒子之間之熔黏,其結果粒子表面即被封閉,使凝集體之表面積減少。例如將具有次微米以下的一次粒徑之乳膠塗佈乾燥時,由於粒徑微小,可製得非常緻密的塗膜。即使測定該塗膜之比表面積,一般仍然不到1 m2/g,使得基於次微米以下粒徑的表面積(計算上應達50 m2/g以上之值)之優點因受到熔黏.封閉而無法顯現,如此一來則造成對提高吸濕速度上是無濟於事之問題。
另外,在發明專利文獻6中已記載一種含有鉀鹽型羧基,且具有優越的吸放濕性速度之吸放濕性聚合物,雖然其能改善某一程度的吸放濕性速度,但是粒徑能製得較小者充其量僅是約數微米而已,因此對於實用上所要求之高水
準而言,並非為具有足夠的能力者。另外,在發明專利文獻7中,雖然也例示一種將吸放濕性微粒子添加於塗料之材料,但是其主要構成材料卻為塗料,而吸放濕性微粒子係用作為添加劑者。因此,吸放濕性微粒子將為塗料所覆蓋,因此直接與濕氣或再生所需之空氣的接觸即受到阻礙,以致難以顯現高吸放濕性。
〔發明專利文獻1〕特開平第5-132858號公報
〔發明專利文獻2〕特開平第8-225610號公報
〔發明專利文獻3〕特開平第5-105704號公報
〔發明專利文獻4〕特開第2000-17101號公報
〔發明專利文獻5〕特開平第10-237126號公報
〔發明專利文獻6〕特開第2001-11320號公報
〔發明專利文獻7〕特開第2003-231863號公報
本發明之目的是提供一種具有高吸濕性、放濕性,且可以短時間顯現其吸濕、放濕性能,亦即具有優越的吸放濕速度之吸放濕性超微粒子,及使用該超微粒子所構成之製品。
本發明專利之發明人、則將問題集中於吸放濕材料之吸放濕性能、特別是吸放濕速度上而繼續專心研究。其結果,著目於吸放濕材料之粒徑對吸放濕速度有重大影響之事實,而發現若將粒徑設定為特定以下之粒度,且導入能防
止會妨礙表面機能之顯現的凝聚力所引起之熔黏的交聯,藉此即可製得具有未曾有的優越吸濕.放濕速度之有機系聚合物而達成本發明。
亦即,本發明專利之上述目的,可由一種含有1.0~10.0 meq/g鹽型羧基作為極性基之交聯聚合物所構成,且平均一次粒徑為0.2微米以下,在20℃、65%RH及90%RH之飽和吸濕率係分別為20重量%以上且40重量%以上為其特徵之吸放濕性超微粒子來達成。
並且,該吸放濕性超微粒子係可作為:在基材固著該粒子所製得之吸放濕性片;積層該片所構成之吸放濕性構件;以及以該構件作為一結構單所構成之加除濕裝置而供使用於要求吸放濕速度之領域。
使用本發明之吸放濕性超微粒子及使用該超微粒子之製品,在藉由重複吸濕.放濕來進行除濕之裝置、機器、系統中,本材料之快速吸濕速度即將發揮其功能,以獲得改善除濕性能以提高效率,或實現設備小型化之功效。而且,經提高性能結果,即可使以往必須耗用大量能源者得以少量能源即可獲得與傳統相同之能力,其結果也能實現獲得節省能源之功效。
茲詳加說明本發明如下。
首先,重要的是本發明之吸放濕性超微粒子必須為含有1.0~10.0 meq/g之鹽型羧基,且由交聯聚合物,亦即由具
有交聯結構之聚合物所構成者。本發明由於有適當的交聯結構存在,可有效地發揮由超微粒子提供的廣闊表面積性之優點。另外,交聯結構之存在係可由對水的溶解性來加以確認。鹽型羧基係用作為顯現吸濕性所需之高親水性極性基,如欲製得高吸濕性能時,則較佳為儘可能含有多量之該基。然而,如欲與吸濕量同時使吸濕速度成為快速者時,則必須在與交聯結構之比率上保持適當的平衡,具體而言,若鹽型羧基量太多時,即超過10.0 meq/g時,則由於能導入的交聯結構之比率會過度減少,使得吸水性樹脂之特徵趨於顯著,以致將造成如出現上述黏著性、或吸濕速度降低等之問題,因此無法達成本發明之目的。基於如上所述觀點來考慮,則能獲得較佳的防止膨潤及成膜化結果之鹽型羧基量為9.0 meq/g以下。
相對地,若鹽型羧基量為少時,則吸濕性能將降低,特別是低於1.0 meq/g時,則所製得之吸濕性將因也比不上上述無機系吸濕劑而喪失實用價值。在鹽型羧基量為3.0 meq/g以上之情形時,如與現有之其他吸濕性材料相比較,則吸濕性能之優良性將趨於顯著,而能獲得理想結果。
該鹽型羧基的鹽之型式,係只要是能供與羧基形成鹽結構者,則並無特殊的限定,例如Li、Na、K、Rb、Cs等之鹼金屬,Be、Mg、Ca、Sr、Ba等之鹼土類金屬,Cu、Zn、Al、Mn、Ag、Fe、Co、Ni等之其他金屬,NH4 +、胺化合物等之有機陽離子等。其中,以對提高吸放濕速度上有特別功效之K為較佳。另外,上述鹽也可同時使用兩種以
上。
鹽型羧基之導入方法並無特殊的限定,可使用例如:單獨聚合具有鹽型羧基之單體、或與可供共聚合的其他單體進行共聚合以製得聚合物之方法(第一方法),先製得具有羧基之聚合物後改變成鹽型之方法(第二方法),聚合具有可衍生羧基的官能基之單體,然後使所製得聚合物之該官能基以化學改質法轉化成羧基,再予以轉化成鹽型之方法(第三方法),或以接枝聚合實施上述三種方法之方法等。
上述第一方法之聚合具有鹽型羧基之單體之方法,係包括例如:將含有丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸、依康酸、乙烯基丙酸等之羧基的單體所對應的鹽型單體,以單獨、或以將該等單體之兩種以上、或以雖為同一種但是與對應於羧酸型的鹽型之混合物予以聚合,並且與可供與該等單體進行共聚合的其他單體進行共聚合之方法。
第二方法之先製得具有羧基之聚合物後改變成鹽型之方法,係例如:含有如前所述羧基之酸型單體的單獨聚合物,或由兩種以上所構成之共聚合物,或與可共聚合的其他單體之共聚合物以聚合製得後予以轉化成鹽型之方法。將羧基轉化成鹽型之方法並無特殊的限定,可以在所製得之上述酸型聚合物使含有Li、Na、K、Rb、Cs等之鹼金屬離子,Be、Mg、Ca、Sr、Ba等之鹼土類金屬離子,Cu、Zn、Al、Mn、Ag、Fe、Co、Ni等之其他金屬離子,NH4 +、胺化合物等之有機陽離子溶液用以進行離子交換等之方法
來轉化。
第三方法之以化學改質法導入羧基之方法,係例如:聚合具有以化學改質處理可改質成羧基的官能基之單體之單獨聚合物,或由兩種以上所構成之共聚合物,或與可供共聚合的其他單體之共聚合物,然後使所製得聚合物以水解改質成羧基之方法,所製得之狀態若非為鹽型時,則可適用將經改質的羧基轉化成上述鹽型之方法。可採取此種方法之單體係包括丙烯腈、甲基丙烯腈等之具有腈基之單體;丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸、依康酸、乙烯基丙酸等之具有羧酸基的單體之酐、酯衍生物、醯胺衍生物、具有交聯性之酯衍生物等。
「酐類」係包括:順丁烯二酸酐、丙烯酸酐、甲基丙烯酸酐、依康酸酐、鄰苯二甲酸酐、N-苯基順丁烯二醯亞胺、N-環順丁烯二醯亞胺等。
酯衍生物係包括:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、庚基、丁基、辛基、月桂基、十五基、十六基、硬脂基、二十二基、2-乙基己基、異癸基、異戊基等之烷基酯衍生物;甲氧基乙二醇、乙氧基乙二醇、聚甲氧基乙二醇、聚乙氧基乙二醇、聚乙二醇、甲氧基丙二醇、丙二醇、聚甲氧基丙二醇、聚丙二醇、聚甲氧基四伸乙基二醇、聚四伸乙基二醇、聚乙二醇-聚丙二醇、聚乙二醇-聚四伸乙基二醇、聚乙二醇-聚丙二醇、聚丙二醇聚四伸乙基二醇、丁氧基乙基等之烷基醚酯衍生物;環己基、四氫呋喃甲基、苯甲基、苯氧基乙基、聚苯氧基乙二醇、異基、苯甲酸新戊
二醇酯等之環狀化合物酯衍生物;羥基乙基、羥基丙基、羥基丁基、羥基苯氧基丙基、羥基丙基鄰苯二甲醯基乙基、氯-羥基丙基等之羥基烷基酯衍生物;二甲基胺基乙基、二乙基胺基乙基、三甲基胺基乙基等之胺基烷基酯衍生物;(甲基)丙烯醯氧基乙基琥珀酸、(甲基)丙烯醯氧基乙基六羥基鄰苯二甲酸等之羧酸烷基酯衍生物;磷酸(甲基)丙烯醯氧基乙酯、磷酸(甲基)丙烯醯氧基乙酯等之含有磷酸基或磷酸酯基之烷基酯衍生物;二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、聚二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,4-丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,3-丁二醇酯、(甲基)丙烯酸1,6-己二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,9-壬二醇酯、三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷酯、四(甲基)丙烯酸新戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸二新戊四醇酯、二甲基丙烯酸甘油酯、(甲基)丙烯酸2-羥基-3-丙烯醯氧基丙酯、雙酚A之環氧乙烷加成物之二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A之環氧丙烷加成物的二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,10-癸二醇酯、二(甲基)丙烯酸二羥甲基三環癸烷酯、經環氧乙烷改質之三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷酯等之交聯性烷基酯類;三氟乙基、四氟丙基、六氟丁基、全氟辛基乙基等之氟化烷基酯衍生物。
醯胺衍生物係可例示:(甲基)丙烯醯胺、二甲基(甲基)丙烯醯胺、一乙基(甲基)丙烯醯胺、正-丁基(甲基)丙烯醯胺、三級-丁基(甲基)丙烯醯胺等之醯胺化合物
等。以化學改質方式導入羧基之其他方法也包括:烯、鹵化烷基、醇、醛等之氧化物等。
關於在上述第三方法中以聚合物之水解反應導入鹽型羧基之方法,也無特殊的限定,可利用習知的水解條件。例如對上述經使單體聚合所交聯之聚合物使用鹼金屬氫氧化物,例如氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化鈣或氨等之鹼性水溶液來導入鹽型羧基之方法,或藉由與硝酸、硫酸、鹽酸等之礦酸、或甲酸、醋酸等之有機酸進行反應,以形成羧酸基後與鹼金屬鹽類混合之以離子交換導入鹽型羧基之方法。其中較佳為可簡單地製得具有優越吸濕速度的鉀鹽型羧基之使用氫氧化鉀的水解法。至於為製得含量為1.0~10.0 meq/g所需之條件,則先由實驗了解反應溫度、濃度、時間等之反應因素與將導入的鹽型羧基量之關係即可作決定。
此外,已在上述聚合法中所提及可供與上述單體進行共聚合之其他單體,係並無特殊的限定,可使用下述化合物:氯化乙烯、溴化乙烯、氟化乙烯等之鹵化乙烯化合物;二氯亞乙烯、二溴亞乙烯、偏二氟乙烯等之亞乙烯基系單體;甲基乙烯基酮、乙基乙烯基酮、苯基乙烯基酮、甲基異丁基酮、甲基異丙烯基酮等之不飽和酮類;甲酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、一氯醋酸乙烯酯、二氯醋酸乙烯酯、三氯醋酸乙烯酯、一氟醋酸乙烯酯、二氟醋酸乙烯酯、三氟醋酸乙烯酯等之乙烯基酯類;甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚等之乙烯基醚
類;丙烯醯胺及其烷基取代物;乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、甲基烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、2-丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸、丙烯酸磺基丙基甲基酯、乙烯基硬脂酸、乙烯基亞磺酸等之含乙烯基氧化合物、或其鹽、其無水物、其衍生物等;苯乙烯、甲基苯乙烯、氯苯乙烯等之苯乙烯及其烷基或鹵素取代物;烯丙醇及其酯或醚類;N-乙烯基鄰苯二甲醯基醯亞胺、N-乙烯基琥珀醯亞胺等之乙烯基醯亞胺類;乙烯基吡啶、乙烯基咪唑、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯、乙烯基吡啶酮、N-乙烯基咔唑、乙烯基吡啶類等之鹼性乙烯化合物;丙烯醛、甲基丙烯醛等之不飽和醛類;甲基丙烯酸縮水甘油酯、N-羥甲基丙烯醯胺、甲基丙烯酸羥基乙酯、異氰脲酸三烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯、二乙烯基苯等之交聯性乙烯化合物。
在本發明中,為顯現高吸濕速度,及維持吸濕時之形狀安定性,吸放濕性超微粒子必須為具有交聯結構之交聯聚合物。該交聯結構係只要不致於影響到本發明目的之吸放濕性能、及可有效地利用該性能的製品性能,則並無特殊的限定,也可為根據共價鍵交聯、離子性交聯、根據聚合物分子之間相互作用或結晶結構的交聯等任何結構者。至於導入交聯之方法也並無特殊的限定,可使用在將使用的如上所述單體之聚合階段,使交聯性單體進行共聚合以導入交聯之方法,或先聚合如上所述之單體聚合,其後則以化學性反應、或物理性能量來導入交聯結構之後交聯法等。其中,尤其是採取在單體之聚合階段使用交聯性單體之
方法,或所製得聚合物後的化學性後交聯之方法時,由於其可導入利用共價鍵的牢固交聯,不容易受到因吸濕、放濕所帶來之物理性、化學性的改質,因此較佳。
在單體之聚合階段使用交聯性單體之方法,若使用如上所述之交聯性乙烯化合物,與具有羧基或可供改質成羧基之單體進行共聚合,則可製得具有根據共價鍵交聯結構之交聯聚合物。然而,在此種情形下,交聯性單體必須為不致於受到或難以受到單體的丙烯酸等所顯現之酸性條件、或在聚合物施加對於羧基的改質時之化學性影響(例如水解等)者。
可供使用於在單體之聚合階段使用交聯性單體之方法的交聯性單體係包括:甲基丙烯酸縮水甘油酯、N-羥甲基丙烯醯胺、異氰脲酸三烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯、二乙烯基苯、甲基丙烯酸羥基乙酯、二(甲基)丙烯酸二甘醇酯、二(甲基)丙烯酸三甘醇酯、三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷酯、亞甲基雙丙烯醯胺等之交聯性乙烯化合物,其中使用異氰脲酸三烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯、二乙烯基苯、亞甲基雙丙烯醯胺之交聯結構時,由於其在對含有該等的交聯聚合物施加為導入羧基所需之水解等時,在化學上也是穩定,因此較佳。
另外,根據後交聯之方法也並無特殊的限定,可使用例如由具有腈基的乙烯單體之含量為50重量%以上所構成之腈基系聚合物所含有之腈基,與肼(hydrazine)基系化合物或甲醛進行反應之後交聯法。其中使用肼系化合物之方
法,係對酸、鹼也是穩定,而且經形成之交聯結構本身即為親水性,因此有助於提高吸濕性,加上在能够導入可保持經賦予聚合物的多孔質等形態之牢固交聯上是極其出色。此外,關於經由該反應所製得之交聯結構,其詳細雖然並未經鑑定,但是可推測其係根據三唑環或四唑環結構者。
在此所謂之「具有腈基之乙烯單體」,只要是具有腈基,則並無特殊的限定,具體而言,係包括:丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈、α-氯丙烯腈、α-氟丙烯腈、二氰亞乙烯等。其中最佳為在成本上是有利且每單位重量之腈基量較多的丙烯腈。
以與肼系化合物之反應導入交聯之方法,係只要是能製得目的交聯結構,則並無特殊的限定,必要時可適當地選擇反應時之丙烯腈系聚合物與肼系化合物之濃度、使用之溶劑、反應時間、反應溫度等。其中,對於反應溫度,若為太低溫時,則反應速度將遲緩以致反應時間太長,相反地若太高溫時,則有可能將造成原料的丙烯腈系聚合物發生塑化,以致破壞賦予聚合物的形態之問題。因此,較佳的反應溫度為50~150℃,更佳為80℃~120℃。另外,關於供與肼系化合物進行反應之丙烯腈系聚合物部份則並無特殊的限定,可因應其用途、該聚合物之形態而適當選擇。具體而言,可適當地選擇只使該聚合物表面反應,或全體使其反應至芯部,限定特定部份以使其反應等方法。另外,在此可使用之肼系化合物是:水合肼、硫酸肼、鹽
酸肼、硝酸肼、溴酸肼、肼碳酸鹽等之肼鹽類,及伸乙基二胺、硫酸胍、鹽酸胍、硝酸胍、磷酸胍、三聚氰胺等之肼衍生物。
在本發明中,為提高吸放濕速度所需之必要條件是吸放濕性超微粒子之平均一次粒徑必須為0.2微米以下。所謂「平均一次粒徑」係意謂將吸放濕性超微粒子在未締合或凝集之狀態(一次粒子)下之粒徑予以平均所求得者。該微粒子若在溶劑中以微分散或乳膠狀存在時,則使用完全使其分散於水中而作為其平均粒徑所測得之值。
若該粒徑為大於0.2微米時,則因下述兩項理由而不佳:(1)比表面積將減小,使得最有助於提高吸濕速度的表面之吸著量降低;(2)由於半徑增大,使得水分子直至粒子中心部之移動時間增長。因此,水分子在極短時間無法移動至粒子中心部,致中心部無法參與吸濕速度之增加,導致無法顯現本來擁有之吸濕能力。
飽和吸濕率,與在短時間下之吸濕量,亦即與吸濕速度之間雖然並無完全的正比例關係存在,但是為達成本發明超微粒子之目的之具有優越的吸放濕速度、吸放濕性能,則至少飽和吸濕率必須在20℃、65%RH(相對濕度)及90%RH下分別為20重量%及40重量%以上。該飽和吸濕率之值若並未分別在上述相對濕度下符合20重量%及40重量%之條件時,則其基本性性能之吸濕性能將降低,其結果放濕性能也將惡化,以致無法達成本目的。此外在此所謂「飽和吸濕率」係意謂在一定溫濕度且在飽和狀態下
之吸濕率。
在本發明之吸放濕性超微粒子,關於同時含有上述鹽型羧基以外之極性基,則並無任何特殊的限定。非為鹽型的羧酸基當然包括例如:磺酸基、鹽型磺酸基、胺基、磷酸基、鹽型磷酸基、羥基、硝基、醛基、醯胺基、腈基、氫硫基等之極性基也可同時包含在內。其中,磺酸基和/或鹽型磺酸基(在下文中稱為「磺酸(鹽)基」),係由於有助於以水系穩定地製得吸放濕性之超微粒子、或使其存在,且對吸濕性也是適合的高親水性基,因此較佳。另外,在本發明中所記載之磺酸(鹽)基,係包含經單取代的硫酸酯及其鹽(-O-SO3H(或M:鹽))。
其中,可與鹽型羧基同時包含在內的磺酸(鹽)基之數量雖然並無特殊的限定,但是較佳為0.1~2.0 meq/g。若該基之數量為少於0.1 meq/g時,則在水系中因微粒子所具有之電荷的離子相斥將減小,以致有可能無法製得超微粒子之情形,並且有可能難以使超微粒子穩定地存在之情形。相對地,若磺(鹽)基之數量為大於2.0 meq/g時,則聚合物應有的親水性之程度將過大,致有可能顯現出與吸水性樹脂相同之狀態而造成如上所述之問題。另外,磺酸(鹽)基係與鹽型羧基相比較之下,由於每單位重量之吸濕量小,以致將因鹽型羧基減少且磺酸(鹽)基增加而導致本身吸濕能力會降低之問題。
至於該磺酸基之鹽的類型方面,只要是能與磺酸基形成鹽結構者,則並無特殊的限定,例如可包括:Li、Na、K
、Rb、Cs等之鹼金屬,Be、Mg、Ca、Sr、Ba等之鹼土類金屬,Cu、Zn、Al、Mn、Ag、Fe、Co、Ni等之其他金屬,NH4+、胺類化合物等之有機陽離子等。其中更佳為可與對提高吸放濕速度特別有功效之鉀鹽型羧基同時存在的鉀型。而且,也可同時使用一種以上的上述鹽。
該磺酸(鹽)基之導入方法並無特殊的限定,可使用將具有磺酸(鹽)基之單體加以共聚合之方法、經由引發劑或鏈轉移劑在聚合物末端導入磺酸(鹽)基之方法、使用具有酸(鹽)基之反應性乳化劑來進行聚合以在聚合物中導入磺酸(鹽)基之方法等。
可供使用於使具有磺酸(鹽)基之單體進行共聚合之方法的單體,係包括例如:乙烯基磺酸(鹽)、(甲基)烯丙基磺酸(鹽)、苯乙烯磺酸(鹽)、(甲基)丙烯酸4-磺基丁基酯及其鹽、甲基烯丙氧基苯磺酸(鹽)、烯丙氧基苯磺酸(鹽)、2-丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸(鹽)、(甲基)丙烯酸2-磺基乙基酯等。
另外,也包括一種使用可產生磺酸(鹽)自由基之「引發劑」作為引發劑末端而導入之方法等。該「引發劑」係包括例如:過硫酸銨、過硫酸鉀等之過硫酸鹽的熱分解型者;另外,氧化還原系之引發劑係包括:作為氧化劑之過硫酸鹽、過氯酸鹽、銀鹽、銅鹽、鐵(III)鹽等,與作為還原劑之亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽、連二亞硫酸鹽、焦亞硫酸鹽、三乙醇胺、鐵(II)鹽等之組合中可產生磺酸酸(鹽)自由基的任意組合之引發劑。另外,鏈轉移劑則可例
示硫乙二醇磺酸(鹽)。
在使用具有磺酸(鹽)基之「反應性乳化劑」之方法中,可供使用之反應性乳化劑並無特殊的限定,例如可使用:4-壬基-2-(1-丙烯基)苯氧基聚乙氧基乙基磺酸及其鹽、磺酸基(鹽)琥珀醯烷基-烯基-酯、磺酸基(鹽)琥珀醯烷基-芳氧基-(羥基)丙基酯、烷基-磺酸基(鹽)苯氧基-(羥基)丙基(甲基)丙烯酸酯等。
製造本發明之具有吸放濕性的超微粒子之方法並無特殊的限定,只要能製得具有上述特性的超微粒子之方法則任何方法皆可使用。例如,製造超微粒子狀聚合物之方法,可採取乳化聚合、沉澱聚合、微乳化聚合等之聚合方法,聚合之方式也可採取順相聚合,也可採取逆相聚合。其中,若根據乳化劑、引發劑之種類、數量等之選擇自由幅度較大且可製得各種不同的更多種的超微粒子狀聚合物的乳化聚合法時,則可獲得良好結果。
再者,在賦予吸放濕性上,若採用逆相聚合之方法時,則由於可直接聚合如上所述具有羧基之單體即可製得吸放濕性超微粒子,因此具有可簡化製程之效益。另一方面,若採取使用具有以化學改質即可導入羧基的官能基之單體並藉由順相聚合製得超微粒子後以水解等之方法來導入鹽型羧基之方法時,則由於溶劑係使用水,其具有操作容易且對環境保護上並無影響之優點。
本發明之吸放濕性超微粒子之使用方法,並無特殊的限定。例如可採取將該粒子直接乾燥並予以粉末化之方法,
使其固著於紙、膜、片等之適當基材以用作為吸放濕性片之方法,揉搓進入樹脂、纖維、塗料等來使用之方法等。其中用作為吸放濕性片之方法,由於其可增大作為吸放濕的成形體所需之表面積,對提高吸放濕速度上是有效。另外,在固著於基材,或揉搓進入來使用之方法,由於其也能避免隨著超微粒子的吸放濕所產生的體積變化引起之形態不穩定性問題,因此較佳。
在此所謂「固著」,係意謂吸放濕性超微粒子係被固定於基材上之狀態,至於其固定強度、固定方式並無特殊的限定,可採取以物理方式所固定化者、或以化學鍵結所固定化者等各種方式。其中吸放濕性超微粒子若為直接與基材、或經由某些化合物而與基材形成化學鍵結時,則即可獲得在耐久性上的優異結果。
另外,關於可供固著於基材的吸放濕性超微粒子之數量並無特殊的限定,可適當地選定因應使用用途之數量而使其固著。惟對基材之數量若太多時,若從基材強度無法承受之觀點來考慮,則有可能造成負面結果,相反地若太少時,則有可能無法獲得具有足夠的本來目的之吸放濕特性。具體的較佳固著量為5 g/m2~300 g/m2。
此外,關於在固著部份中對基材以外者的吸放濕性超微粒子之比率,雖然也並無特殊的限定,但是基於儘可能提高吸放濕性能為較佳之觀點而言,仍以儘可能地提高其比率為較佳。但是由於本發明之吸放濕超微粒子係親水性非常高,若以吸放濕超微粒子單獨固著於基材時,則有可能
因用途而導致耐水性不足之情形。於是必要時必須使用後述方法予以固著成更牢固。在此種情形下,則以在固著部份所佔有的吸放濕性超微粒子之比率為超過80%者即能獲得優越的吸放濕特性,因此較佳。
可供固著之基材並無特殊的限定,可因應使用用途來作適當選擇。例如可選擇具有紙、不織布、織物、編織物、纖維成型體、膜、片等之形態者,且其材料可選擇有機物或無機物等並無特殊的限定。其中紙、不織布或多孔質片等之形態者,由於其具有適度的空隙且表面呈凹凸,因此容易固著吸放性超濕微粒子,且也可以提高每單位容積的固著面之表面積,因此適合於提高吸放濕速度。
另外,在進行固著吸放濕性超微粒子時,也可以提高吸放濕性片應有之吸放濕速度為目的而與吸放濕性超微粒子一起使用多孔質物質。此等多孔質物質可使用一般所使用者,其屬「無機系」者係包括:活性碳、碳黑、石墨、碳纖維、發泡玻璃狀碳、木炭、煤炭、碳化矽、凝膠、氧化鋁、黏土系多孔質體、多孔質玻璃、多孔質磁器、燒結金屬、鋁氧粉、氣泡混凝土、珍珠岩、蛭石、白砂、氧化鎂、玻璃纖維、陶瓷纖維等。屬「有機系」者係包括:由聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚胺甲酸酯、聚酚、聚脲、聚環氧樹脂、天然橡膠、氯丁烯橡膠、氯丁烯-丁烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、聚矽氧樹脂、聚酯、丙烯酸樹脂等之材料所製成之海綿狀者、發泡狀者;由聚丙烯腈、丙烯酸樹脂、聚苯乙烯、聚氧化丙烯等所
構成之燒結體;及木材、稻草、棕櫚、海綿等之天然高分子多孔體等。其中矽凝膠、沸石、活性碳等係具有粒度、粒徑、及多孔性、細孔徑等之各式各樣者,由於其適應性高,因此有利於使用。
關於使吸放濕性超微粒子固著之方法也並無特殊的限定,可適當地使用一般所慣用之方法。一般採取使含有吸放濕性超微粒子之溶液附著或浸透於基材,然後以乾燥等處理來脫除溶劑等之方法。該含有吸放濕性超微粒子之溶液的溶劑可使用水或有機溶劑,或也可使用其等之混合物。使含有吸放濕性超微粒子之分散液附著之方法並無特殊的限定,可利用一般所使用之塗敷方法。其中較為優異的是以一次即可在兩面且可確實地附著至基材中心部之方法的浸漬塗敷法。
固著之強度雖然並無特殊的限定,但是一般在使用經固著吸放濕性超微粒子的吸放濕性片時,多半是在重複進行吸放濕下連續使用長時間,並且也會遭遇到經固著之吸放濕性超微粒子因冷凝等而暴露於水之情形,因此,較佳為在此等使用狀況下也不致於脫離而發揮吸放濕功能者。從此等觀點來考慮,若與單純地以物理方式使吸放濕性超微粒子加以固著者相比較,則以與基材化學性鍵結、經由某些化合物而化學性鍵結、進一步使吸放濕性超微粒子彼此互相鍵結、或使該鍵結者以化學性鍵結於基材者等為較佳。
本發明專利之發明人等,對於該等之固著方面也發現可
發揮使其超微粒子化所產生之另一功效。亦即,當使用粒徑較大的吸放濕性微粒子與本發明之吸放濕性超微粒子,並使其各固著於基材時,則已確認到比使用粒徑較大的吸放濕性微粒子,使用吸放濕性超微粒子者則可在較少之黏結劑(對基材的結合所需之物質而言)數量下予以固著成牢固,使得耐久性提高。由於在使用吸放濕性超微粒子時即可減少黏結劑量,其結果可提高在固著部份所佔有的吸放濕性材料之比率,以製得更高吸放濕性能。該現象係以由於改成採用超微粒子使得粒子在形成塗膜時即得以填充成緻密,及每單位重量之粒子彼此的接觸點數目增加為其理由。
關於使吸放濕性超微粒子以化學方式鍵結於基材之方法也並無特殊的限定,可適用一般慣用之方法。其中較佳為採取使用在一分子內具有兩個以上具有交聯性的官能基之化合物(包括聚合物),使基材與吸放濕性超微粒子鍵結、使吸放濕性超微粒子彼此互相鍵結、或進一步使該等加以組合之方法以使其作化學性鍵結之方法。其中具有交聯性之官能基係包括:環氧基、羧基、羥基、羥甲基、噁唑啉基、胺基、吖基(aziridinyl)、異氰酸基、嵌段化異氰酸基等。其中環氧基、吖基、噁唑啉基係反應性高、操作性也容易,因此較佳。具有該等基之「交聯性化合物」係包括例如:二縮水甘油基醚、丙三醇二縮水甘油基醚、丙三醇三縮水甘油基醚、乙二醇二縮水甘油基醚、丙二醇二縮水甘油基醚、聚乙二醇二縮水甘油基醚等之二或三
縮水甘油基化合物;乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、丙三醇等之二醇化合物;縮水甘油醇、三羥甲基丙烷、聚乙烯醇、新戊四醇等之含羥基化合物;乙醇胺、伸乙二胺、伸丙二胺、三羥甲基三聚氰胺、聚伸乙基亞胺、尿素、噁唑啉系反應性聚合物、多官能吖化合物等。另外,其他種類之交聯性化合物係也可使用鎂、鋅、鉻、鈣等之多價金屬鹽。該等交聯性化合物係可單獨或混合數種使用。另外,該等交聯性化合物之使用量雖然並無特殊的限定,但是其係將朝阻礙吸放濕性能方向而起作用,因此較佳為儘可能使用少量,實用上是相對於吸放濕超微粒子,較佳為使用0.1~20.0重量%,更佳為使用1.0~10.0重量%。
以化學方式使吸放濕性超微粒子鍵結於基材之其他方法,一種使用聚合性化合物使其聚合,以與基材形成鍵結之方法也可獲得良好結果。該方法則將以基材為起始點的接枝聚合、或以吸放濕性超微粒子為起始點之接枝聚合,使基材與吸放濕性超微粒子之間以共價鍵予以牢固地鍵結。而且,即使在基材及吸放濕性超微粒子之間並未直接鍵結之情形下,也將因聚合所形成之網絡而使基材與吸放濕性超微粒子、或微粒子彼此牢固地加以捕捉,其結果即將被固著在基材上。
使用聚合性化合物的實際固著方法係包括在基材塗佈混合吸放濕性超微粒子與聚合性化合物及聚合引發劑者,並在乾燥等之脫除溶劑時使聚合性化合物聚合以固著之方法,經塗佈並暫且脫除溶劑後使聚合性化合物聚合之方法,
或以上述交聯性化合物作化學鍵結後使聚合性化合物聚合之組合式方法等。另外,在實施該等方法時也可同時使用如前述之多孔質物質。
可供使用於該等方法之聚合性化合物,係可使用為導入羧基所使用之單體,或可進行共聚合的單體及已作為交聯性單體所例示之單體。其中較佳為環氧基、羧基、羥基等之吸放濕性超微粒子與親和性高、或具有反應性之官能基者。至於該等聚合性化合物之使用量雖然並無特殊的限定,但是由於其將朝阻礙吸放濕性能方向而起作用,因此較佳為儘可能使用少量,在實用上較佳為相對於吸放濕超微粒子使用0.1~20.0重量%,更佳為使用1.0~10.0重量%。
關於聚合聚合性化合物之方法,並無特殊的限定,可使用傳統慣用之聚合法。其中能獲得良好結果的方法是使用可有效利用在乾燥經塗佈的片時之熱的熱分解型引發劑,氧化還原型引發劑之聚合,或使用電子射線、紫外線等之能量射線之方法。
「熱分解型引發劑」係包括:過氧化苯甲醯基、過氧化二-三級-丁基、過二碳酸二異丙酯、過氧化2,4-二氯苯甲醯基、過氧化月桂醯基、過氧化環己酮、過苯甲酸三級-丁基酯、過氧化二異丙苯基、過氧化二-三級-丁基、氫過氧化對-甲烷、氫過氧化蒎烷、氫過氧化異丙苯、過氧化乙醯基、過硫酸鉀、過硫酸銨等之過氧物系引發劑、及其過硫酸鹽、偶氮雙異丁腈、偶氮雙異丁酸甲酯、偶氮雙-2,4-
二甲基戊腈、偶氮雙環己烷腈、偶氮雙異丁基脒鹽酸鹽、4,4'-偶氮雙-4-氰戊酸等之偶氮基系引發劑等。
「氧化還原型引發劑」係包括:氫過氧化異丙苯或過氧化二烷基與胺、聚胺、鐵鹽;過氧化氫與氨、乙胺、鐵鹽;過硫酸鉀或過硫酸銨與亞硫酸鈉;亞硫酸氫鈉、三乙醇胺、鐵鹽;過氯酸鈉與亞硫酸鈉;硫酸鈰與醇、胺、澱粉等之組合。
另外,在使用電子射線或紫外線等之能量線之方法,係可使用一般使用之增感劑。例如:丙酮、二乙醯基、苯甲基、苯偶姻、苯并蒽酮、二苯甲酮、環己酮、乙醯基丙酮等之羰基化合物;苯硫酚、甲苯硫酚、2-氫硫基苯并咪唑、氫硫基苯并噁唑、氫硫基苯并噻唑、二硫胺甲酸甲酯、硫化二苯基、二硫化二苯基、二硫化二苯甲醯基、二硫化二苯并噻唑、硫化四烷基秋蘭姆、二硫化四烷基秋蘭姆、9-氧硫山星(thioxanthone)、2-異丙基9-氧硫山星、2,4-二乙基9-氧硫山星等之硫化合物;溴丙烷、氯環己烷、氯甲基萘等之鹵素化合物;三乙胺、二乙胺、二乙醇胺、乙醇胺、二甲基胺基苯甲酸、二甲基胺基苯甲酸甲酯等之胺化合物;前述之過氧化物或偶氮雙化合物;玫瑰紅、紅黴素、丙烯基核黃素、核糖黃素、曙紅、螢光黃、異氰基、鹵化蒎氰醇、隱菁等之色素系增感劑,必要時也可混合前述之熱分解型之引發劑、或氧化還原系引發劑。
上述固著方法中,必要時可在不致於顯著地損及到本發明目的之吸放濕特性降低之範圍內使用添加劑。亦即可適
當地選擇使用各種熱聚合抑制劑、均染劑、增黏劑、減黏劑、觸變劑、抗暈光層、消光劑、著色顏料、稀釋劑、填料、強化劑、熱塑性樹脂等。
使用如上所述吸放濕性片之方式並無特殊的限定,也可以片狀形態直接使用,也可進一步施加成型加工後使用。其中作為有效利用吸放濕性超微粒子之特徵的高吸放濕速度之方法是以用作為將該吸放濕性片予以積層所形成的吸放濕性構件之方法,即可實現良好結果。該積層之方式,可以擴大參與吸放濕與水蒸氣之接觸面積,並且也可採取能抑低壓力損失之成型模式,因此大有實用價值。在此所謂「積層」係意謂以在具有可供吸放濕對象之水蒸氣或作為介質之空氣等之氣體通過的許多穴之狀態下,將吸放濕片直接或加以成型加工而叠合之狀態。但是在該積層時,在中途包括吸放濕片以外之片狀或經成型所得之材料者也應包括在本發明所謂之「積層」術語中。
積層之具體實例,可採取如第1圖所例示之由吸放濕片構成之波形狀(波浪狀),如第2圖所例示之蜂窩狀(四角形、六角形、八角形等之蜂窩狀),滾筒芯軸狀(仿圓形狀)等之形狀。波形狀者,係先將吸放濕片連續地予以折彎曲,以製得連續地具有多數之山部與谷部之片,然後將該經折彎曲的片谷部之底部黏接於其他之平坦片上或予以溶黏在一起所製得。並且,將該所製得之片瓦楞片再予以叠層或纏繞成滾筒狀等即可用作為具有許多穴的成形體。此外,該供折彎曲的片及平坦片可皆為吸放濕性片,且
也可為其中只是任何一者係由吸放濕性片所構成之情形。
該波形之波的尺寸係可按照供使用之用途並由吸放濕性能及壓力損失之關係來作適當選擇。通常最被常用的尺寸為高度為10毫米以下、寬度為20毫米以下者。要求更高吸放濕性能時,則較佳為使波形尺寸小者,多半是以高度為0.5~5毫米、寬度為0.5毫米~10毫米者即能獲得良好結果。
使用由本發明之吸放濕性片所構成之吸放濕性構件之使用實例,並無特殊的限定,可用作為有效利用吸濕.放濕之性能的用以除濕或加濕之裝置、或利用吸濕所伴隨的發熱,與利用放濕所伴隨的吸熱之熱泵等。加濕及除濕裝置(加除濕裝置)係以由上述積層體所構成之吸放濕性構件作為一構成單者,本裝置之實例則有如第3圖所示使用由上述吸放濕性片所構成之用以吸放濕的轉子,並以如第4圖所示之系統,由用以旋轉該轉子之馬達、用以對該轉子送風或抽吸空氣之風扇及風道所構成之送風或抽吸方法,及由再生用之熱源或低濕度空氣源所構成,並以傳統方式相同結構來執行除濕或加濕,即可使特定場所保持成一定濕度之所謂具有調濕功能之裝置。
再者,其他具體實例則有將上述片瓦楞片配置成如第5圖所示同一方向者,或如第6圖所示予以積層成互不相同方向之吸放濕性構件者。在前者之情形時,其係例如以如第7圖所示之分批方式,交替執行加濕與除濕以加除濕調整濕度之裝置者,在後者之情形時,其係將濕度不同之氣
體分別由孔的不同方向通過以由各自之吸放濕性片產生吸放濕作用而使濕度移動,亦即產生潛熱交換,其結果即能執行加濕或除濕之裝置者。
茲以下述實施例具體說明本發明,但是本發明並不受限於此等下述實施例。另外,實施例中所謂「份」及「百分率」,係除非有特別加註則代表重量基準。首先就各特性之評估方法及評估結果之表達方法說明如下。
首先「吸濕性能」之評估,係以表示飽和吸濕率及吸濕速度之2分鐘吸濕量進行評估。「飽和吸濕率」係意謂以下述方法所測得之值。以浸漬法在作為基材之紙上塗佈乳膠狀之吸放濕性超微粒子,然後以105℃熱風乾燥所製得之片作為吸濕性能測定試料。測定係首先將約1.0克之該片試料以熱風乾燥機以105℃乾燥16小時後測定重量(Wds(克))。然後將試料在調整成溫度為20℃、相對濕度為65%RH或90%RH之恆溫恆濕箱放置24小時後,測定經吸濕的試料之重量(Wws(克))。對浸漬用基材之紙也施加相同操作、並分別以Pds及Pws代表各自之重量。然後,根據以上之結果以下式計算得飽和吸濕率:飽和吸濕率(重量%)={〔(Wws-Wds)-(Pws-Pds)〕/(Wds-Pds)}×100。
吸放濕性超微粒子本身之飽和吸濕率,係將使用經過絶對乾燥之吸放濕性超微粒子以乳鉢粉碎成微細以作成乾燥
微粉末者,用作為測定試料。將該微粉末約1.0克以熱風乾燥機在105℃乾燥30分鐘,然後測定重量(Wd(克))。其次,將試料放置在經調整成溫度為20℃、相對濕度為65%RH或90%RH之恆溫恆濕箱16小時,然後測定經吸濕的試料之重量(Ww(克)),並根據以上之值以下式所計算得者:飽和吸濕率(重量%)={(Ww-Wd)/Wd}×100。
2分鐘吸濕量之測定方法如下。首先以下述方法製造測定試料。以浸漬塗佈法在厚度約為200微米之紙將含有約10重量%的吸放濕性微粒子之乳膠溶液塗佈成含有約50 g/m2之吸放濕性微粒子,接著,以120℃熱風乾燥以製得具有吸放濕性能之紙。接著,對該紙以單節距為3.4毫米、單高度為1.7毫米之條件下施加片瓦楞波形加工,然後以將所製得之瓦楞加工品捲成開孔部為38毫米ψ之直徑、長度為200毫米之圓筒形且予以成型成可使空氣朝長度方向流通者作為測定用試料。該試料之測定係最初在65℃、絶對濕度為14 g/kg-乾空氣之條件下對該試料施加乾燥處理。在該條件下確認已無重量變化時則視為乾燥處理結束,並以其時之重量視為乾燥重量(Wd1(克))。接著,使27℃、絶對濕度為11 g/kg-乾空氣之空氣朝波形長度方向,以成型體開孔剖面部(38毫米ψ之直徑)之面風速為2 m/sec之條件下通過波形內以使其吸濕。實施該吸濕操作2分鐘,測定經過該2分鐘後之重量,以此作為吸濕重量(Ww1(克))。然後以經測得之吸濕重量(Ww1
(克))與乾燥重量(Wd1(克))之差作為2分鐘吸濕量。
與此相對,「放濕速度」則評估在2分鐘下之放濕量。亦即,首先在27℃、絶對濕度11 g/kg-乾空氣之條件下實施吸濕處理。在該條件下加以確認吸濕已飽和而無重量變化時即視為吸濕處理結束,並以其時之重量視為吸濕重量(Ww2(克))。接著,使65℃、絶對濕度為14 g/kg-乾空氣之空氣朝波形長度方向,以成型體開孔剖面部(38毫米ψ之直徑)之面風速為2 m/sec之條件下通過波形內以施加乾燥。實施該吸濕操作2分鐘,測定經過該2分鐘後之重量,並以此作為乾燥重量(Wd2(克))。然後以所製得之乾燥重量(Wd2(克))與吸濕重量(Ww2(克))之差作為2分鐘放濕量。吸濕速度及放濕速度皆為在2分鐘的吸濕量、放濕量之各值愈大即意味著具有高性能之吸濕及放濕速度。
「粒子平均粒徑」係使用大塚電子製之雷射繞射式粒度分佈測定裝置「ELS-800」,並以水為分散劑進行測定。
「鹽型羧基量」係精確地稱量出1克之經充分乾燥的試料(X(克)),並對其加入200毫升水後,加溫至50℃同時添加1 N鹽酸水溶液,使其成為pH 2,以使含在試料中羧基全部成為H型羧基,接著以0.1 N NaOH水溶液根據常法來求出滴定曲線。然後,由該滴定曲線求出消耗於H型羧基之NaOH水溶液耗用量(Y(毫升)),並以下式計算得含在試料中之全羧基量:
(全羧基量meq/g)=0.1 Y/X。
另一方面,在不施加在上述全羧基量測定操作中,藉由添加1 N鹽酸水溶液來調整成pH 2之措施下,以相同方式求出滴定曲線,並求出含在試料中之H型羧基量。然後,由該等結果以下式計算出鹽型羧基量:(鹽型羧基量meq/g)=(全羧基量)-(H型羧基量)。
另外,「磺酸基之定量」係以素分析定量出硫濃度,然後由其結果算出磺酸基量。
「流水脫落率」係以下述方式測定。經將塗佈吸放濕性材料之尺寸為9 cm×21 cm之吸放濕性片,在105℃乾燥30分鐘後測定乾燥重量。接著,將該片吊掛在盛滿水之10公升容器並在為期1小時以每分鐘2公升之水流入該容器,使其溢流以使吸放濕片在流水中漂白。經1小時後,則將經流水處理之片在105℃、30分鐘之條件施加乾燥然後測定重量。以處理前與處理後之重量差除以處理前重量所得之值的百分率來代表流水脫落率。該值係代表吸放濕性片的耐水性之數值,如該值愈小即可判斷為耐水性愈高。
將400份之丙烯腈(AN)、40份之丙烯酸甲酯(MA)、100份之二乙烯基苯(DVB)、26份之對-苯乙烯磺酸鈉(SPSS)、及1,181份之水進料至在2,000毫升之高壓釜容器中,再添加對單體總量為0.5%之作為聚合引發劑之過氧化二-三級-丁基後,予以密閉,接著在攪拌下在160℃之
溫度使其聚合10分鐘。反應結束後,繼續攪拌同時冷卻至室溫後,從高壓釜取出聚合產物。結果該產物係平均粒徑為0.06微米、聚合物濃度為27%的極其微細粒徑之乳膠狀聚丙烯腈系聚合物。
將45份之氫氧化鉀與590份之水添加到所製得之370份之乳膠狀聚丙烯腈系聚合物中,並藉由在95℃進行反應歷時36小時,使腈基及甲基酯基起水解以轉化成羧酸基(在水解反應結束時為鉀鹽型)。所製得之水解後溶液,則裝入於纖維素半透膜後,浸在去離子水中使其脫鹽,以製得乳膠狀之本發明吸放濕性超微粒子。所製得之吸放濕性超微粒子之特性係如表1所示,飽和吸濕率係具有在20℃、65%RH時為55%,在20℃、90%RH時則為92%之優越吸濕性。另外,2分鐘吸濕量與放濕量,也加以確認分別具有1.4與1.5之快速吸放濕速度。
除變更水解反應時間為4小時以外,其餘則與實施例1相同地製得本發明之吸放濕超微粒子。所製得之吸放濕性超微粒子之係如表1所示,其與實施例1相比較之下,可能因鹽型羧基量為4.5 meq/g之低的關係所致,其飽和吸濕率係稍微低一些。然而,2分鐘之吸放濕量則幾乎並無下降情況而具有優越的吸放濕速度者。
除將水解反應由氫氧化鉀取代為氫氧化鈉來實施以外,其餘則與實施例1相同方式製得鈉鹽型之本發明吸放濕性
超微粒子。結果飽和吸濕率係呈高於實施例1之值,且具有高吸濕能力。但是2分鐘吸放濕量卻低於實施例1者。其係羧酸的鹽型為鈉所致者。
將450份之丙烯腈(AN)、40份之丙烯酸甲酯(MA)、45份之對-苯乙烯磺酸鈉(SPSS)、及1,181份之水進料至2,000毫升之高壓釜容器中,再添加相對於單體總量為0.5%之作為聚合引發劑之過氧化二-三級-丁基後,予以密閉,接著在攪拌下在160℃之溫度使其聚合10分鐘。反應結束後,繼續攪拌同時冷卻至室溫後,從高壓釜取出聚合產物。結果該產物係平均粒徑為0.04微米、聚合物濃度為28%的極其微細的粒徑之乳膠狀聚丙烯腈系聚合物。
將50份之60%肼及850份之水添加到所製得370份之乳膠狀聚丙烯腈系聚合物中,並藉由在90℃、16小時之條件下實施肼處理以導入交聯。再添加100份之氫氧化鉀,並在95℃下實施36小時反應,以使殘留腈基進行水解以轉化成羧酸基(在水解反應結束時為鉀鹽型)。所製得之水解後溶液,則裝入於纖維素半透膜後,浸在去離子水中使其脫鹽,以製得根據後交聯法的乳膠狀之本發明吸放濕性超微粒子。結果所製得之吸放濕性超微粒子之特性係如表1所示,雖然由於因後交聯而使用作為羧基之根源的腈基以致造成羧基量低少許,但是仍然是具有足夠的飽和吸濕率與吸放濕速度者。
將1份之月桂基硫酸鈉、3份之過硫酸銨、及350份之離子交換水進料至反應槽中,然後將該反應槽升溫至70℃溫度,保持在70℃邊攪拌,同時對反應槽內滴下35份之丙烯酸甲酯(在下文中稱為「MA」)、40份之丙烯酸丁酯、15份之二乙烯基苯、5份之甲基丙烯酸、5份之對-苯乙烯磺酸鈉(SPSS)、3份之聚乙二醇(23莫耳)單丙烯酸酯、及50份之去離子水以開始聚合。該等單體類之滴下係將滴下速度調整成30分鐘即結束,結束滴下後保持同一條件2小時以進行聚合。結果藉此所製得聚合物乳膠之固體含量為21%、平均粒徑為0.03微米之極其微細者。
在480份之所製得聚合物乳膠添加將45份之氫氧化鉀溶解於475份之去離子水之溶液,並在95℃、48小時且在回流條件下進行水解反應歷時8小時。經水解後之混合溶液,則裝入於纖維素半透膜後,浸在去離子水中使其脫鹽,以製得根據後交聯法之乳膠狀本發明吸放濕性超微粒子。所製得之吸放濕性超微粒子之特性係如表1所示,其平均粒徑為0.04微米之非常小者,飽和吸濕性能及吸放濕速度係優越者。
除變更水解條件為在70℃且為4小時以外,其餘則與實施例1相同方法製得超微粒子。將所製得超微粒子之特性展示於表2,水解條件可能因為溫和之故,羧酸基含量竟為極少者。其結果,飽和之吸濕性能低,且在2分鐘下之吸放濕量為極小,以致為無法供實用者。
將550份之丙烯腈(AN)、40份之丙烯酸甲酯(MA)、20份之二乙烯基苯(DVB)、26份之對-苯乙烯磺酸鈉(SPSS)、及1,181份之水進料至2,000毫升之高壓釜容器中,再添加對單體總量為0.5%之作為聚合引發劑之過氧化二-三級-丁基後,予以密閉,接著,在攪拌下在160℃之溫度使其聚合10分鐘。反應結束後,繼續攪拌同時冷卻至90℃後,從高壓釜取出聚合產物。結果該產物係平均粒徑為0.05微米、聚合物濃度為29%的極其微細的粒徑之乳膠狀聚丙烯腈系聚合物。
將45份之氫氧化鈉與590份之水添加到所製得之370份之乳膠狀聚丙烯腈系聚合物中,並藉由在95℃進行反應歷時36小時,使腈及甲基酯基進行水解以轉化成羧酸基(在水解反應結束時為鈉鹽型)。由於所製得者係呈凝膠狀態,再添加500份之水以形成凝膠的懸浮液狀態者。將該懸浮液狀態者裝入於纖維素半透膜後,浸在去離子水中使其脫鹽。經評估所製得者之特性結果係如表1所示,在高溫下之吸濕性雖然為高,但是在20℃、65%RH下之吸濕率卻為低,並且2分鐘之吸濕量與放濕量也是極小,因此無法供實用。至於平均粒徑,則因其係呈凝膠狀態,致無法作精確測定。
除變更對-苯乙烯磺酸鈉(SPSS)之數量為16份以外,其餘則與實施例1相同地製得吸放濕性微粒子。所製得微
粒子之特性係如表1所示,但是平均粒徑卻為0.4微米之大於本發明者。飽和吸濕率係呈高值,增加時間時在飽和下之吸濕能力是良好。然而2分鐘吸放濕量卻低於實施例1者,以致吸放濕性能為差者,若考慮及實際使用時,則並非為具有足夠的性能者。
在100份之含有10重量%之在實施例1所製得之吸放濕性超微粒子之乳膠中添加入0.5份之乙二醇二縮水甘油基醚,並在室溫予以攪拌混合。使用該混合液在單位重量為45 g/m2之原紙上施加浸漬塗佈,且在120℃乾燥,以製得固著固體含量為70 g/m2的吸放濕性成份之本發明吸放濕性片。該片之特性係如表2所示。其中,飽和吸濕率雖然比原先之吸放濕性超微粒子者降低少許,但是仍然能維持高性能,且經由流水脫落率所判斷之耐水性也是具有優異性能者。
在100份之含有10重量%之在實施例1所製得吸放濕性超微粒子之乳膠中添加入0.5份之丙烯酸及0.02份之過硫酸銨,並在室溫予以攪拌混合。使用該混合液在單位重量為45 g/m2之原紙施加浸漬塗佈,且在120℃乾燥,以製得固著固體含量為68 g/m2的吸放濕性成份之本發明吸放濕性片。該片之特性係如表2所示。其中飽和吸濕率係維持與原先吸放濕性超微粒子大致同等之高性能,且流水脫落率也並不大,具有可耐受實用之性能。
除使用1.8份之乙二醇二縮水甘油基醚以外,其餘則與實施例6相同地製得本發明之吸放濕片。該片之特性係如表2所示,流水脫落率係極低,特別是具有優越的耐水性。然而,飽和吸濕率卻可能因吸放濕側被用作為交聯之故
,雖然是已達可供實用之水準,但是與原先之吸放濕性超微粒子相比較之下卻為低值。
除使用在比較例3所製得之粒徑較大的吸放濕性粒子以外,其餘則與實施例6相同地製得吸放濕性片。所製得之片之特性係如表2所示,飽和之吸濕性能雖然高,但是卻造成流水脫落率為76%之非常大,吸放濕材料之一半以上為水所脫落之結果,由於耐水性不足,因此實用上是屬無法使用者。
1‧‧‧吸放濕性片
2‧‧‧吸放濕性轉子
3‧‧‧馬達
4‧‧‧被除濕高濕度氣體
5‧‧‧除濕後氣體
6‧‧‧被加濕低濕度氣體
7‧‧‧加濕後氣體
8‧‧‧加熱器等熱源
9‧‧‧風扇
10‧‧‧除濕.加濕區隔開密封
11‧‧‧吸放濕性構件填充柱
12‧‧‧三通閥
第1圖係由本發明之吸放濕性片所構成之波形片式瓦楞片。
第2圖係由本發明之吸放濕性片所構成之蜂窩狀吸放濕性構件。
第3圖係由本發明之吸放濕性片所構成之波狀吸濕構件所形成之吸放濕性轉子。
第4圖係使用本發明之吸放濕性片所構成之吸放濕性轉子之加除濕裝置。
第5圖係將由本發明之吸放濕性片所構成之波形片式瓦
楞片積層成通氣方向為相同之吸放濕性構件。
第6圖係將由本發明之吸放濕性片所構成之波形片式瓦楞片積層成通氣方向為不同之吸放濕性構件。
第7圖係本發明之使用積層成通氣方向為相同之吸放濕性構件的分批切換方式之加除濕裝置。
Claims (8)
- 一種吸放濕性超微粒子,其特徵為由含有1.0~10.0meq/g鹽型羧基及0.1~2.0meq/g之磺酸基及/或鹽型磺酸基作為極性基之交聯聚合物所構成者,且平均一次粒徑為0.2微米以下,在20℃、65%RH及90%RH之飽和吸濕率係分別為20重量%以上且40重量%以上。
- 如申請專利範圍第1項之吸放濕性超微粒子,其中羧基或該兩極性基之鹽型為鉀型。
- 一種吸放濕性片,其特徵為將如申請專利範圍第1或2項之吸放濕性超微粒子固著於基材所構成。
- 如申請專利範圍第3項之吸放濕性片,其中在基材上固著部份所佔有的吸放濕性超微粒子之比率為大於80重量%。
- 如申請專利範圍第3或4項之吸放濕性片,其中固著係經由交聯性化合物之反應所達成。
- 如申請專利範圍第3或4項之吸放濕性片,其中固著係經由聚合性化合物之聚合所達成。
- 一種吸放濕性構件,其特徵為積層如申請專利範圍第3至6項中任一項之吸放濕性片所構成。
- 一種加除濕裝置,其特徵為以如申請專利範圍第7項之吸放濕性構件為一結構份所構成。
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