淀粉基復(fù)合凝膠干燥劑的制備與性能分析

何賢培

（佛山市順德區(qū)特普高實業(yè)有限公司，廣東 佛山 528318）

淀粉基復(fù)合凝膠干燥劑的制備與性能分析

何賢培

（佛山市順德區(qū)特普高實業(yè)有限公司，廣東 佛山 528318）

CaCl2和MgCl2是價格低廉而且具有強吸濕性能的無機干燥劑，但吸濕后容易潮解成水溶液而容易污染物品，故而使用受到很大的限制。淀粉是高分子有機物，與水反應(yīng)后因為有溶脹作用而不容易溶解和流動。本研究主要從改善CaCl2和MgCl2的潮解作用、提高其吸濕性等目的出發(fā)，以淀粉為聚合主體，CaCl2和MgCl2為除濕性添加劑，將它們復(fù)合制備出了新型復(fù)合凝膠干燥劑。

氯化鎂；氯化鈣；干燥劑；淀粉；凝膠

硅膠干燥劑具有吸附性能好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無毒無污染等特點，因而常用來做食品和藥品級的專用干燥劑。蒙脫石作為礦物干燥劑，由于其天然易降解、吸附性能優(yōu)良、化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定等特點，常用作工業(yè)用途。但是無論是硅膠干燥劑還是礦物干燥劑，均存在吸水率低，吸水速度慢等特點，這限制了其作為貨柜干燥劑這類需要吸水率高、吸水速度快的適用。一般情況下，硅膠和蒙脫石的吸水率約為29%。有學(xué)者通過對硅膠用CaCl2和MgCl2進行改性研究，使得硅膠的吸附率增加為未改性前的2倍［1］。但是由于硅膠和礦物干燥劑的吸水能力有限，影響了實際的使用效果。李鑫等［2］，指出了復(fù)合吸附劑、多孔材料的改性、綠色可降解材料、新型功能合成材料的研制將是開發(fā)高性能實用除濕材料的方向。

本文利用CaCl2和MgCl2的強吸水能力，使用淀粉作為保水材料，制備出淀粉基復(fù)合凝膠干燥劑，保證了吸水率的前提下，也保證了產(chǎn)品的安全性能，使得其能更好的適合工業(yè)用途和遠程貨柜運輸?shù)男枰?/p>

1　實驗部分

1.1主要試劑與儀器

CaCl2（衢州市博特化工有限公司）；MgCl2（連云港冠蘇事業(yè)有限公司）；淀粉（河北燕興化工有限公司）。

CH340恒溫恒濕箱（意大利ACS）；NMT-2005精密烤箱（深圳市耐美特工業(yè)設(shè)備有限公司）

1.2淀粉基復(fù)合凝膠干燥劑的制備與檢測

（1）淀粉放入烤箱內(nèi)，在60℃下加熱2h，脫除其內(nèi)部水份。（2）將淀粉冷卻至室溫，分別取一定質(zhì)量的淀粉，加入一定質(zhì)量的CaCl2或MgCl2，混合均勻。（3）將混合均勻的干燥劑放入恒溫恒濕箱子中，設(shè)置溫度為25℃，濕度為90%RH，時間15d，計算吸水率。

2　結(jié)果與討論

2.1單純組份的MgCl2、CaCl2和淀粉的吸附能力

在復(fù)合材料制備之前，有必要對MgCl2、CaCl2和淀粉單獨的吸水性能進行研究，以分析制備以后的復(fù)合材料之優(yōu)劣性。CaCl2和水能發(fā)生反應(yīng)生成水合物，一個CaCl2分子能與六個水分子發(fā)生反應(yīng)［3］。根據(jù)潮解的定義，晶體能自發(fā)吸收空氣中的水蒸汽，在它們的固體表面逐漸形成飽和溶液，假設(shè)物質(zhì)吸附平衡移動至飽和溶液，故有：

式中Q：吸附百分率；S：溶解度。

由推導(dǎo)出來的公式顯示，溶解度越小的物質(zhì)，潮解后對水的能力就越強。表1的數(shù)據(jù)很好的驗證了上述公式，表明了純MgCl2的吸水能力比CaCl2的吸水能力強。

表1　MgCl2、CaCl2和淀粉的吸附能力Tab.1　Adsorption capacity of magnesium chloride calcium chloride and starch

2.2淀粉基復(fù)合凝膠干燥劑的吸附能力

圖1　淀粉凝膠干燥劑的吸附性能Fig.1　Research on the desiccant of starch gel

MgCl2與CaCl2本身的吸附能力不一樣，當(dāng)用他們復(fù)合成干燥劑時，復(fù)合材料的吸附性能與MgCl2和CaCl2本身的吸附能力有關(guān)。圖1中的是具有潮解能力的MgCl2或CaCl2與淀粉按照質(zhì)量比為7∶3制成的淀粉基凝膠干燥劑，隨著時間的變化的吸附能力的數(shù)據(jù)。其吸附能力與表1中的數(shù)據(jù)相差不大。

圖2　MgCl2淀粉基復(fù)合凝膠干燥劑的吸附性能Fig.2　Research on the desiccant of MgCl2starch gel

由于MgCl2的優(yōu)異吸附性能，根據(jù)不同比例的MgCl2和淀粉復(fù)合成的凝膠干燥劑的吸附能力，得到圖2中的數(shù)據(jù)。由表中可以看出復(fù)合后的干燥劑吸附性能都得到了很好的提升，都比純的MgCl2或者是純的淀粉吸附能力要強。由于淀粉的溶脹作用，MgCl2吸水后沒有形成液體狀，而是形成果凍狀，減少了污染包裝內(nèi)容物的風(fēng)險，同時增強了吸附的性能，最高吸附率達到280%，是傳統(tǒng)硅膠材料的9倍。

3　結(jié)論

（1）本文根據(jù)潮解的定義，假設(shè)物質(zhì)吸附平衡移動至飽和溶液，提出了潮解物質(zhì)溶解度與物質(zhì)吸水率之間的關(guān)系公式，并在實驗中得到了驗證。

（2）以CaCl2和MgCl2為除濕性添加劑制備出淀粉基復(fù)合凝膠干燥劑，研究了其吸水率。

（3）MgCl2與淀粉以一定比例復(fù)合，可使得復(fù)合凝膠干燥劑獲得最佳的吸水率。

［1］ 賀楊堃，楊繼萍，王小芃.新型硅膠復(fù)合干燥劑的制備與性能研究［J］.高?；瘜W(xué)工程學(xué)報，2012，（6）.

［2］ 李鑫，李忠，韋利飛，等.除濕材料研究進展［J］.化工進展，2004（8）.

［3］ 徐云龍，劉棟.六水氯化鈣相變材料過冷性質(zhì)的研究［J］.材料工程，2006，（S1）.

Research on the desiccant of starch gel

HE Xian-pei
（Foshan Shunde topcod Industoy Co.，Ltd.Foshan 528318，China）

Calcium chloride and magnesium chloride are inexpensive and has strong moisture absorption properties of inorganic desiccant，but after moisture easily deliquescence into aqueous solution and easily contaminated items and therefore the use is limited by the great.Starch is the organic polymer，the reaction with water because of swelling and not easy to dissolve and flow.This study mainly from the improvement of deliquescent effect of calcium chloride and magnesium chloride to improve the Absorbent.With starch as the main body，calcium chloride and magnesium chloride as desiccant additives，they were combined to prepare a new composite gel desiccant.

magnesium chloride；calcium chloride；desiccant；starch；gel

O47.3

A

2016-08-13

何賢培（1990-），男，廣東省佛山市人，助理工程師，2013年畢業(yè)于東華理工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科，研究方向：防潮包裝材料以及變色功能材料。