改性聚乙烯醇_氯化钙共混物的吸湿性能研究
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将改性 PVA 树脂粉末 (60目以上 )与无水氯化 钙粉末按一定比例充分混合均匀 ,干燥后备用 。 1. 3 产品性能测定
准确称取一定量样品均匀平铺于直径 5 cm 的 表面皿上 ,表面皿置于一密闭干燥器内的隔板上 , 干燥器置于温度相对恒定的环境中 ,其顶部连电子 温湿度仪 ,底部为一定浓度的甘油水溶液以保持内 部相对湿度恒定 ,定期取出样品称重 ,当质量不再 变化时即达到吸湿平衡 。
the anhydrous chloride calcium m ixture have been studied. The result indicates that the m ixture have much more absorp tion hum idity quantity and absorp tion hum idity velocity and absorp tion hum idity stability. The absorp tion hu2
Study of the M od if ied Polyv inyl A lcohol ( PVA ) and the Chlor ide Ca lc ium M ixture Absorption Hum id ity Capab ility
L IU Chuan2wen, HUANG Hong2jun, L I Zhi2guang,WANG J ian2jiang
定性则下降 ;当氯化钙的含量在 50%左右时 ,共混 物吸湿后的形态与改性 PVA 树脂吸湿后的形态完
全不同 ,呈透明凝胶状 。原因在于改性 PVA 树脂的 吸湿过程主要靠气态水分子向网络内部扩散 ,而共
混物的吸湿过程则与液态水分子的扩散有关 ,即氯 化钙使气态水分子凝聚成液态 ,而后向树脂网络内
部扩散 。
某一时刻的吸湿量按下式计算 : Q = (m 2 - m1 ) /m1 。
式中 : Q 为某一时刻的吸湿量 , g / g; m1为样品干 燥时的质量 , g; m 2为吸湿后样品的质量 , g。m2若为 样品在一定湿度条件下达到吸湿平衡时的质量 , 则
1170
科 学 技 术 与 工 程
第 7卷 第 6期 2007年 3月
167121819 (2007) 621169203
一般科学技术
科 学 技 术 与 工 程
Science Technology and Engineering
Vol. 7 No. 6 M ar. 2007
Ζ 2007 Sci. Tech. Engng.
弹药贮存环境的相对湿度 ( RH ) 要求不超过 70% ,贮存环境湿度过高将严重影响其贮存可靠性 和可靠贮存寿命 [ 1 - 3 ] 。目前军械仓库广泛使用的硅 胶 、氯化钙 、氯化锂等材料在吸湿性或稳定性等方 面存在不同程度的缺陷 : 硅胶吸湿后虽然形态稳 定 ,但吸湿量小 ;氯化钙和氯化锂虽然吸湿量大些 , 但不稳定 ,易液解 [ 4 ] 。我军弹药保障工作急需一种 既具有较高吸湿量 , 又具有较好吸湿稳定性的材 料 ,以应用于弹药的防护包装 。
7卷
此时的吸湿量为样品在该条件下的平衡吸湿量 , 以 Qh表示 。
2 结果与讨论
211 共混物的吸湿性能 将不同比例的改性 PVA -氯化钙共混物于 95%
RH 下吸湿 ,共混物的吸湿性能如表 1所示 。由表 1
知 ,共混物的吸湿量随氯化钙含量的增加而增加 。 当氯化钙含量超过某一值时 ,共混物吸湿后形态稳
0. 86
1. 5 吸湿成为溶液
改性 PVA
0. 93
8
改性 PVA -氯化钙
2. 47
9
共混物 (质量比 3∶2)
固态 固态
6期
刘川文 ,等 :改性聚乙烯醇 2氯化钙共混物的吸湿性能研究
11 71
213 反复吸湿的稳定性 将一定比例的改性 PVA -氯化钙共混物在 95%
RH 下吸湿并达到平衡 ,取出称重后于自然条件下 放置 7d,再置于 95% RH 下吸湿 ,如此反复数次 ,得 到 Qh随吸湿次数 n 的变化曲线如图 2 所示 。由曲 线的变化趋势看出 ,共混物在反复吸湿 6 次后吸湿 量基本不变 ,说明共混物具有一定的吸湿寿命 ,可 反复使用 。
表 1 不同比例共混物在 95% RH下的吸湿性能
改性 PVA: 共混物在稳定状态 (固态 )下 吸湿后
编号 氯化钙 吸湿时间 吸湿量 是否达 共混物的
(质量比 )
( d)
( g/ g) 吸湿平衡 最终形态
1
9 ∶1
6
1. 18
是
固态不透明
2
8 ∶2
7
1. 63
是ຫໍສະໝຸດ Baidu
固态不透明
3
7 ∶3
8
2. 09
是
固态不透明
吸附性树脂是一类具有交联网状结构的功能 高分子 材 料 , 其 制 成 吸 附 剂 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 [ 5, 6 ] 。作者曾对聚乙烯醇 ( PVA )进行交联改性 , 制备了改性 PVA 吸附性树脂 ,发现该材料对气态水 分子具有一定的吸附能力 ,且吸湿后形态稳定 ,但 存在吸湿速率慢的问题 。为此 ,本文将改性 PVA 与 无水氯化钙共混 ,对共混物的吸湿性能进行了初步 研究 ,发现按照一定比例共混后的产物具有较高的 吸湿量 、较快的吸湿速率和良好的吸湿稳定性 ,有 望在我军弹药的防护包装方面获得应用 。
4
6 ∶4
9
2. 47
是
固态微透明
5
5 ∶5
10
3. 04
是
固态半透明
6
4 ∶6
10
3. 53
是
透明凝胶
7
3 ∶7
2
2. 93
否 透明易流动凝胶
8
2 ∶8
1. 5
2. 82
否 溶液 +透明凝胶
9
1 ∶9
0. 5
2. 14
否 溶液 +透明凝胶
气态水分子和液态水分子向改性 PVA 树脂网
络内部扩散对树脂网络孔径的影响是不同的 :吸湿 过程中 ,气态水分子在树脂网络外表面的优先吸附
和聚集使得网络孔径变小 ,外部水分子向内部扩散
变得困难 ;吸水过程中 ,液态水分子进入网络内部 后 ,在亲水性基团 、渗透压 、离子间静电斥力的共同 作用 [ 7, 8 ]下 ,树脂网络迅 速扩 张 , 使得 网络 孔径 变 大 ,有利于水分子的进一步进入 ,所以吸水量一般
高于吸湿量 。由于氯化钙的亲水性极强 ,能使气态
图 1 几种吸附剂的吸湿曲线 (1—改性 PVA -氯化钙共混物 ; 无水氯化钙 ; 3—PVA吸附性树脂 ; 4—变色硅胶 )
表 2 几种吸附剂的吸湿性能
吸附剂种类 变色硅胶 无水氯化钙
95% RH下 最大吸湿量
/ g·g - 1
吸湿时间 /d
吸湿后 形态变化
0. 39
7
固态
表面 潮 解 , 继 续
图 2 PVA -氯化钙共混物反复吸湿的稳定性
3 结语
1)在交联改性 PVA 吸附性树脂中加入一定量 的氯化钙 ,改变了树脂对气态水分子的吸附过程 , 共混物的吸湿表现出协同效应 。
2)一定比例的改性 PVA -无水氯化钙共混物具 有较高的吸湿量 、较快的吸湿速率和良好的吸湿稳 定性 ,性能优于军械仓库广泛使用的无水氯化钙和 变色硅胶 ,在我军弹药的防护包装方面有一定的应 用潜力 。
水分子先凝聚为液态再被树脂网络吸收 ,所以 PVA - 氯化钙共混物才表现出较强的吸湿性能 。可见 ,
氯化钙的加入改变了改性 PVA 对气态水分子的吸
附过程 ,共混物的吸湿表现出协同效应 ,吸湿过程 趋于吸水树脂的吸水过程 , 但也不同于吸水过程 (材料处于气态环境中 ) 。 2. 2 几种吸附剂吸附性能的比较
4 张学军 ,代彦军 ,王如竹. 新型复合干燥剂吸附分形特性. 工程热 物理学报 , 2004; 25 ( 2) : 320—322
5 邹新禧. 超强吸水剂. 第 2版. 北京 :化学工业出版社 , 2001 6 СамченкоЮ М, ЦиринаВВ, АльтшулерМ А. О сорбционных
(Advanced Material Institute of O rdnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, P. R. China)
[ Abstract] The absorp tion hum idity capability of the different constitutes modified polyvinyl alcohol ( PVA ) and
свойствах( со) полимерныхгидрогелейакриловойкислоты. ДоповидиНациональнойакадемийнаукУкрайни, 2003; ( 12 ) : 136—140 7 冯小京. 高吸水性树脂的研究进展. 合成树脂及塑料 , 2003; 20 ( 5) : 76—79 8 杨本宏. 超强高分子吸水材料的研究进展与应用. 合肥联合大学 学报 , 2002; 12 ( 3) : 97—102
nition moisturep roof packing. [ Key words] polyvinyl alcohol
chloride calcium
m ixture
absorp tion hum idity
m idity capability of this m ixture has excelled the anhydrous chloride calcium and change color silica gel which have been abroad used in the ordnance storehouse. So this absorp tion hum idity m ixture can be abroad used in our amm u2
图 1是在相同条件 (25℃、95% RH )下几种固体 吸附剂的吸湿曲线 。从四条曲线的变化趋势可以 看出 ,在初始阶段 (约 12 h以内 ) ,变色硅胶吸湿速 率最慢 ,无水氯化钙和改性 PVA 吸附性树脂的吸湿 速率相差不大 ,改性 PVA -氯化钙共混物的吸湿速 率最快 ;继续吸湿 ,共混物仍保持最快吸湿速率 ,无 水氯化钙次之 ,而改性 PVA 吸附性树脂和变色硅胶 吸湿速率变缓 ; 吸湿一定时间后 ,无水氯化钙逐渐 潮解成为溶液 ,另三者达到吸湿平衡 。表 2 列举了 这几种吸附剂的吸湿性能数据 ,从中可以看出 ,改 性 PVA -氯化钙共混物的吸湿量达到 2. 47 g / g,既 优于 PVA 吸附性树脂 ,也优于弹药贮存广泛使用的 无水氯化钙和变色硅胶 ,而且吸湿后形态稳定 。
2006年 10月 16日收到 第一作者简介 :刘川文 (1980—) ,男 ,辽宁凌源人 ,军械工程学院 硕士研究生 , 研究方向 : 新型功能材料 。 E2mail: dl2lcw @ 163. com。
1 实验部分
1. 1 主要原料及实验设备 无水氯化钙 ,分析纯 ,天津登封化学试剂厂 ;改
性 PVA ,自制 ;变色硅胶 (干燥用 ) ,国营上海大庆化 工厂 。 FC204型电子天平 ,上海精密科学仪器有限 公司 ; DW S508D 型电子温湿度仪 ,北京市亚光仪器 有限责任公司 。 1. 2 共混物的制备
参 考 文 献
1 刘川文 ,黄红军 ,李志广 ,等. 我军弹药防潮技术的现状与发展. 包装工程 , 2006; 27 (2) : 73—75
2 中国人民解放军总后勤部装备部编. 弹药与勤务教材. 北京 : 中 国人民解放军战士出版社 , 1974
3 蒲晓翼 , 蒋承林. 弹药仓库勤务. 中国人 民解放 军军械 技术学 院 , 1985
改性聚乙烯醇 2氯化钙共混物的吸湿性能研究
刘川文 黄红军 李志广 王建江
(石家庄军械工程学院先进材料研究所 ,石家庄 050003)
摘 要 研究了不同配比的改性聚乙烯醇 2无水氯化钙共混物的吸湿性能 ,结果发现 ,按照一定比例共混后的产物具有较高的 吸湿量 、较快的吸湿速率和良好的吸湿稳定性 ,性能优于军械仓库广泛使用的无水氯化钙和变色硅胶 ,在我军弹药的防护包 装方面有一定的应用潜力 。 关键词 聚乙烯醇 氯化钙 共混 吸湿 中图法分类号 TB48515; TQ325; 文献标识码 B
准确称取一定量样品均匀平铺于直径 5 cm 的 表面皿上 ,表面皿置于一密闭干燥器内的隔板上 , 干燥器置于温度相对恒定的环境中 ,其顶部连电子 温湿度仪 ,底部为一定浓度的甘油水溶液以保持内 部相对湿度恒定 ,定期取出样品称重 ,当质量不再 变化时即达到吸湿平衡 。
the anhydrous chloride calcium m ixture have been studied. The result indicates that the m ixture have much more absorp tion hum idity quantity and absorp tion hum idity velocity and absorp tion hum idity stability. The absorp tion hu2
Study of the M od if ied Polyv inyl A lcohol ( PVA ) and the Chlor ide Ca lc ium M ixture Absorption Hum id ity Capab ility
L IU Chuan2wen, HUANG Hong2jun, L I Zhi2guang,WANG J ian2jiang
定性则下降 ;当氯化钙的含量在 50%左右时 ,共混 物吸湿后的形态与改性 PVA 树脂吸湿后的形态完
全不同 ,呈透明凝胶状 。原因在于改性 PVA 树脂的 吸湿过程主要靠气态水分子向网络内部扩散 ,而共
混物的吸湿过程则与液态水分子的扩散有关 ,即氯 化钙使气态水分子凝聚成液态 ,而后向树脂网络内
部扩散 。
某一时刻的吸湿量按下式计算 : Q = (m 2 - m1 ) /m1 。
式中 : Q 为某一时刻的吸湿量 , g / g; m1为样品干 燥时的质量 , g; m 2为吸湿后样品的质量 , g。m2若为 样品在一定湿度条件下达到吸湿平衡时的质量 , 则
1170
科 学 技 术 与 工 程
第 7卷 第 6期 2007年 3月
167121819 (2007) 621169203
一般科学技术
科 学 技 术 与 工 程
Science Technology and Engineering
Vol. 7 No. 6 M ar. 2007
Ζ 2007 Sci. Tech. Engng.
弹药贮存环境的相对湿度 ( RH ) 要求不超过 70% ,贮存环境湿度过高将严重影响其贮存可靠性 和可靠贮存寿命 [ 1 - 3 ] 。目前军械仓库广泛使用的硅 胶 、氯化钙 、氯化锂等材料在吸湿性或稳定性等方 面存在不同程度的缺陷 : 硅胶吸湿后虽然形态稳 定 ,但吸湿量小 ;氯化钙和氯化锂虽然吸湿量大些 , 但不稳定 ,易液解 [ 4 ] 。我军弹药保障工作急需一种 既具有较高吸湿量 , 又具有较好吸湿稳定性的材 料 ,以应用于弹药的防护包装 。
7卷
此时的吸湿量为样品在该条件下的平衡吸湿量 , 以 Qh表示 。
2 结果与讨论
211 共混物的吸湿性能 将不同比例的改性 PVA -氯化钙共混物于 95%
RH 下吸湿 ,共混物的吸湿性能如表 1所示 。由表 1
知 ,共混物的吸湿量随氯化钙含量的增加而增加 。 当氯化钙含量超过某一值时 ,共混物吸湿后形态稳
0. 86
1. 5 吸湿成为溶液
改性 PVA
0. 93
8
改性 PVA -氯化钙
2. 47
9
共混物 (质量比 3∶2)
固态 固态
6期
刘川文 ,等 :改性聚乙烯醇 2氯化钙共混物的吸湿性能研究
11 71
213 反复吸湿的稳定性 将一定比例的改性 PVA -氯化钙共混物在 95%
RH 下吸湿并达到平衡 ,取出称重后于自然条件下 放置 7d,再置于 95% RH 下吸湿 ,如此反复数次 ,得 到 Qh随吸湿次数 n 的变化曲线如图 2 所示 。由曲 线的变化趋势看出 ,共混物在反复吸湿 6 次后吸湿 量基本不变 ,说明共混物具有一定的吸湿寿命 ,可 反复使用 。
表 1 不同比例共混物在 95% RH下的吸湿性能
改性 PVA: 共混物在稳定状态 (固态 )下 吸湿后
编号 氯化钙 吸湿时间 吸湿量 是否达 共混物的
(质量比 )
( d)
( g/ g) 吸湿平衡 最终形态
1
9 ∶1
6
1. 18
是
固态不透明
2
8 ∶2
7
1. 63
是ຫໍສະໝຸດ Baidu
固态不透明
3
7 ∶3
8
2. 09
是
固态不透明
吸附性树脂是一类具有交联网状结构的功能 高分子 材 料 , 其 制 成 吸 附 剂 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 [ 5, 6 ] 。作者曾对聚乙烯醇 ( PVA )进行交联改性 , 制备了改性 PVA 吸附性树脂 ,发现该材料对气态水 分子具有一定的吸附能力 ,且吸湿后形态稳定 ,但 存在吸湿速率慢的问题 。为此 ,本文将改性 PVA 与 无水氯化钙共混 ,对共混物的吸湿性能进行了初步 研究 ,发现按照一定比例共混后的产物具有较高的 吸湿量 、较快的吸湿速率和良好的吸湿稳定性 ,有 望在我军弹药的防护包装方面获得应用 。
4
6 ∶4
9
2. 47
是
固态微透明
5
5 ∶5
10
3. 04
是
固态半透明
6
4 ∶6
10
3. 53
是
透明凝胶
7
3 ∶7
2
2. 93
否 透明易流动凝胶
8
2 ∶8
1. 5
2. 82
否 溶液 +透明凝胶
9
1 ∶9
0. 5
2. 14
否 溶液 +透明凝胶
气态水分子和液态水分子向改性 PVA 树脂网
络内部扩散对树脂网络孔径的影响是不同的 :吸湿 过程中 ,气态水分子在树脂网络外表面的优先吸附
和聚集使得网络孔径变小 ,外部水分子向内部扩散
变得困难 ;吸水过程中 ,液态水分子进入网络内部 后 ,在亲水性基团 、渗透压 、离子间静电斥力的共同 作用 [ 7, 8 ]下 ,树脂网络迅 速扩 张 , 使得 网络 孔径 变 大 ,有利于水分子的进一步进入 ,所以吸水量一般
高于吸湿量 。由于氯化钙的亲水性极强 ,能使气态
图 1 几种吸附剂的吸湿曲线 (1—改性 PVA -氯化钙共混物 ; 无水氯化钙 ; 3—PVA吸附性树脂 ; 4—变色硅胶 )
表 2 几种吸附剂的吸湿性能
吸附剂种类 变色硅胶 无水氯化钙
95% RH下 最大吸湿量
/ g·g - 1
吸湿时间 /d
吸湿后 形态变化
0. 39
7
固态
表面 潮 解 , 继 续
图 2 PVA -氯化钙共混物反复吸湿的稳定性
3 结语
1)在交联改性 PVA 吸附性树脂中加入一定量 的氯化钙 ,改变了树脂对气态水分子的吸附过程 , 共混物的吸湿表现出协同效应 。
2)一定比例的改性 PVA -无水氯化钙共混物具 有较高的吸湿量 、较快的吸湿速率和良好的吸湿稳 定性 ,性能优于军械仓库广泛使用的无水氯化钙和 变色硅胶 ,在我军弹药的防护包装方面有一定的应 用潜力 。
水分子先凝聚为液态再被树脂网络吸收 ,所以 PVA - 氯化钙共混物才表现出较强的吸湿性能 。可见 ,
氯化钙的加入改变了改性 PVA 对气态水分子的吸
附过程 ,共混物的吸湿表现出协同效应 ,吸湿过程 趋于吸水树脂的吸水过程 , 但也不同于吸水过程 (材料处于气态环境中 ) 。 2. 2 几种吸附剂吸附性能的比较
4 张学军 ,代彦军 ,王如竹. 新型复合干燥剂吸附分形特性. 工程热 物理学报 , 2004; 25 ( 2) : 320—322
5 邹新禧. 超强吸水剂. 第 2版. 北京 :化学工业出版社 , 2001 6 СамченкоЮ М, ЦиринаВВ, АльтшулерМ А. О сорбционных
(Advanced Material Institute of O rdnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, P. R. China)
[ Abstract] The absorp tion hum idity capability of the different constitutes modified polyvinyl alcohol ( PVA ) and
свойствах( со) полимерныхгидрогелейакриловойкислоты. ДоповидиНациональнойакадемийнаукУкрайни, 2003; ( 12 ) : 136—140 7 冯小京. 高吸水性树脂的研究进展. 合成树脂及塑料 , 2003; 20 ( 5) : 76—79 8 杨本宏. 超强高分子吸水材料的研究进展与应用. 合肥联合大学 学报 , 2002; 12 ( 3) : 97—102
nition moisturep roof packing. [ Key words] polyvinyl alcohol
chloride calcium
m ixture
absorp tion hum idity
m idity capability of this m ixture has excelled the anhydrous chloride calcium and change color silica gel which have been abroad used in the ordnance storehouse. So this absorp tion hum idity m ixture can be abroad used in our amm u2
图 1是在相同条件 (25℃、95% RH )下几种固体 吸附剂的吸湿曲线 。从四条曲线的变化趋势可以 看出 ,在初始阶段 (约 12 h以内 ) ,变色硅胶吸湿速 率最慢 ,无水氯化钙和改性 PVA 吸附性树脂的吸湿 速率相差不大 ,改性 PVA -氯化钙共混物的吸湿速 率最快 ;继续吸湿 ,共混物仍保持最快吸湿速率 ,无 水氯化钙次之 ,而改性 PVA 吸附性树脂和变色硅胶 吸湿速率变缓 ; 吸湿一定时间后 ,无水氯化钙逐渐 潮解成为溶液 ,另三者达到吸湿平衡 。表 2 列举了 这几种吸附剂的吸湿性能数据 ,从中可以看出 ,改 性 PVA -氯化钙共混物的吸湿量达到 2. 47 g / g,既 优于 PVA 吸附性树脂 ,也优于弹药贮存广泛使用的 无水氯化钙和变色硅胶 ,而且吸湿后形态稳定 。
2006年 10月 16日收到 第一作者简介 :刘川文 (1980—) ,男 ,辽宁凌源人 ,军械工程学院 硕士研究生 , 研究方向 : 新型功能材料 。 E2mail: dl2lcw @ 163. com。
1 实验部分
1. 1 主要原料及实验设备 无水氯化钙 ,分析纯 ,天津登封化学试剂厂 ;改
性 PVA ,自制 ;变色硅胶 (干燥用 ) ,国营上海大庆化 工厂 。 FC204型电子天平 ,上海精密科学仪器有限 公司 ; DW S508D 型电子温湿度仪 ,北京市亚光仪器 有限责任公司 。 1. 2 共混物的制备
参 考 文 献
1 刘川文 ,黄红军 ,李志广 ,等. 我军弹药防潮技术的现状与发展. 包装工程 , 2006; 27 (2) : 73—75
2 中国人民解放军总后勤部装备部编. 弹药与勤务教材. 北京 : 中 国人民解放军战士出版社 , 1974
3 蒲晓翼 , 蒋承林. 弹药仓库勤务. 中国人 民解放 军军械 技术学 院 , 1985
改性聚乙烯醇 2氯化钙共混物的吸湿性能研究
刘川文 黄红军 李志广 王建江
(石家庄军械工程学院先进材料研究所 ,石家庄 050003)
摘 要 研究了不同配比的改性聚乙烯醇 2无水氯化钙共混物的吸湿性能 ,结果发现 ,按照一定比例共混后的产物具有较高的 吸湿量 、较快的吸湿速率和良好的吸湿稳定性 ,性能优于军械仓库广泛使用的无水氯化钙和变色硅胶 ,在我军弹药的防护包 装方面有一定的应用潜力 。 关键词 聚乙烯醇 氯化钙 共混 吸湿 中图法分类号 TB48515; TQ325; 文献标识码 B