运用高分子材料对纤维调湿材料的降粉尘研究-化学工程专业论文.docx

第一章绪论1.1无动力调湿材料概述在存放水果的仓库里湿度决定水果的成熟，在存放金属的仓库里湿度过高可能导致腐烛。胶片为载体的档案，由于胶片是一种化学材料，由它自身的性质决定其稳定性受环境影响很大，在不利环境的条件下，分解衰变的过程会很快。以电影胶片为例，仅100余年的功夫，早期电影作品保存下来的已经是凤毛麟角1。其它如化学药剂、中药材2、皮草、木制品、文物3、集成电路等等也必须在一定的温、湿度条件下存放。因此在许多仓库、博物馆、图书馆、计算机中心和一定的工厂（比如微电子工业）中都有空调装置来控制室内的湿度。在固定场所，可以通过空调等大型设备来调节环境湿度4。但是在微环境内，或者在一些没有条件使用调湿设备的场所，则必须釆取另外的办法来确保湿度可控。调湿材料是指不需要借助任何人工能源和机械设备，依靠自身的吸放湿性能，感应所调空间空气温湿度的变化，自动调节空气相对湿度的材料5。在环境湿度较高的时候，调湿材料吸附水蒸气，降低环境湿度；当环境湿度降低时，调湿材料则会释放其吸收的水分，稳定环境湿度。因此就调湿材料的作用而言，也可以将其视为一种具有自动蓄放湿能力的容器。调湿材料的调湿原理可从如图1所示的吸放湿曲线来说明6:‘2J‘1-调湿材料吸湿性能曲线i2—调湿材料放湿性能曲线I隊cU?—调湿材料放湿后最小含湿量I隱1dmax—调湿材料放湿后最大含湿量K‘7^i￠1—调湿材料放湿前空气相对湿度4)2—调湿材料放湿后空气相对湿度空气楣对图1理想调湿材料的等温平衡曲线图1说明了调湿材料的调湿原理：在一个相对密封的环境内，当空气相对湿度超过某一值(p2时，平衡含湿量急剧增加，材料吸收空气中水分，阻止空气相1对湿度增加；当空气相对湿度低于某一值(pi时，平衡含湿量迅速降低，材料放出水分加湿空气，阻止空气相对湿度下降。只要材料的含湿量处于之间dmin与dmax之间，环境内空气相对湿度就自动维持在范(pi和92范围内。从该原理图中可以看出当材料具有如下特性时其调湿性能较好：1.图中阴影部分越狭窄越好。当图中的阴影部分窄小时（即吸放湿曲线间滞后环宽度足够小），材料的吸放湿能力很接近，这样材料可以将吸收的水分等量地释放到环境中，才能起到真正“调湿”的作用。2.图中91和92之间斜率越大越好，这样调湿材料可使室内相对湿度稳定在相当窄小的范围内，即材料的调湿精度才能比较高，真正起到“自律”调湿的目的。现在国产的调湿材料在微环境湿度调节水平上，已经达到甚至超越国外相关产品，但是受到生产工艺的限制，国产调湿材料仍然存在以下几点问题： a.生产过程粉尘过大，存在安全隐患；b.在加入调湿辅料时，无法解决调湿辅料均匀分布的问题，导致大批量生产时，产品质量不稳定；C.产品在使用过程中，存在粉尘掉落的情况，市场推广因此受到严重制约。1.2 粉尘危害概述调湿材料具有相对精确的湿度控制能力，并且再使用过程中，不需要消耗能源，具有使用方便，不受使用场所条件限制的有点。但是售价相对较高，目前主要应用于文物展出期间展柜内湿度调节，以及名贵中药材保存等特定场所。调湿材料所使用的主要生产原料是无机盐，棉、木装纤维，以及微粉娃胶，在加工过程中，纤维和娃胶造成大量的粉尘扩散，对生产加工过程中操作工人的健康造成极大的伤害7。粉尘扩散严重时，扬尘甚至会引发爆炸8，另外在调湿材料的使用过程中，粉尘对于所保护的文物也会造成极大、甚至不可逆的损害。化学工业中有许多工艺过程与制取或在加工易燃和易爆的粉料有关。众所周知，己有许多粉尘爆炸事故引起人员伤亡和极大的物质损失。1952?1963年间，日本曾发生过78起无机物和有机物生产中的粉尘爆炸事故，据报道，1906年法国一个矿井发生煤粉爆炸，造成1100人死亡。1963年11月，在日本三池煤矿2的煤粉爆炸事故中，死458人，重伤742人。1900年到1953年间，美国因工业企业中的粉尘爆炸（不包括矿井中的爆炸）而死亡的就有648人。根据美国保险公司的报告，每年有记载的粉尘爆炸造成的损失约为7500万美元。其中属食品粉尘爆炸的占30% ，属于塑料粉尘爆炸的占20% 。能产生爆炸危险的粉状固体物料的产量很大，而且在不断增长，因为随着技术和工艺的不断发展还会出现一些新的可燃粉尘物质。目前，一些过去认为是安全的物料，它们在新的工艺过程中，同其他物料接触或在一定能量存在下可能成为危险物料。例如，在振动粉尘沉积物时，便可能自发产生有爆炸危险的气动分散系统。该系统的燃烧浓度范围很宽，每立方米空气含几十克到几千克粉尘。在密闭的工艺设备，粉尘然烧.，火焰在空气悬浮物中扩散，以致使压力迅速上升。这祥，设备就可能爆炸，然后在车间中引起爆炸。因此，研究如何解决.，防止和抑制工艺设备和生产厂房因粉尘-空气混合物引起爆炸的问题显得非常迫切了。任何物料都能产生不同湿度和粒度的粉尘。粉尘