溫度響應性吸濕材料及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種溫度響應性吸濕材料及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 目前，在干燥劑式的除濕機和空調機中，使用具有根據溫度變化而吸收和放出空 氣中的水蒸氣的特性的溫度響應性吸濕材料。溫度響應性吸濕材料即使在吸收水蒸氣而吸 濕性降低的情況下，也可以在規定條件下放出水蒸氣而使吸濕性回復，因此作為可再生的 除濕材料而被重復使用。
[0003] 作為這樣的溫度響應性吸濕材料，例如在非專利文獻1中，公開了一種將感溫性 高分子與介孔硅膠（Silica gel)復合化的復合硅膠，公開了與感溫性高分子的相轉變溫度 相比成為高溫時，其水分吸附量降低。該復合硅膠可通過如下制作：在將介孔氧化硅浸漬在 感溫性高分子的單體與聚合引發劑的混合溶液中之后進行加熱聚合。
[0004] 予以說明，在專利文獻1中，雖然公開了具有在多孔質層的細孔內化學鍵合溫度 響應性材料的溫度響應性層的膜電極復合體，以及作為該溫度響應性層的制造方法的活性 自由基聚合，但記載了：在多孔質層的平均細孔徑小于50nm的情況下，細孔過小，變得難以 使溫度響應性材料浸透或保持在多孔質層的細孔內。在專利文獻2中，公開了如下的感溫 性吸附材料：在多孔氧化硅的外表面（細孔的內壁以外的表面）均勻且少量地被覆感溫性 高分子，可通過溫度控制來控制多孔氧化硅的細孔入口直徑。
[0005] 現有技術文獻
[0006] 非專利文獻
[0007] 非專利文獻1:市橋利夫，中野義夫，"感溫性奩有玄§ y y示一歹只シy力y少/ 高分子y?水蒸気吸脫著特性"，化學工學論文集，第34卷，2008年，第471-476頁
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻1 :日本特開2013-131290號公報
[0010] 專利文獻2 :日本特開2012-035179號公報
【發明內容】
[0011] 發明所要解決的課題
[0012] 根據非專利文獻1中所公開的復合硅膠，由于水蒸氣的吸附量在低于感溫性聚合 物相對于水的下限臨界溶液溫度（Lower Critical Solution temperature，LCST)的溫度 下增大，在高于LCST的溫度下減少，因此可使再生溫度降低，可使再生需要的能量降低。但 是，非專利文獻1所公開的復合硅膠存在著由溫度變化引起的吸濕特性的變化小的問題。
[0013] 因此，本發明的課題在于，提供一種由溫度變化引起的吸濕特性的變化大的溫度 響應性吸濕材料、以及溫度響應性吸濕材料的制造方法。
[0014] 用于解決課題的手段
[0015] 本發明人進行了專心研究，結果發現：通過使感溫性分子單體預先進行聚合來制 作感溫性分子，使該感溫性分子的官能團與具有規定的平均細孔徑的介孔體的表面的官能 團進行化學鍵合，可將感溫性分子均勻且多于以往地保持在介孔體的細孔內，使由溫度變 化引起的吸濕特性的變化大于以往的材料。
[0016] 本發明是基于該見解而完成的。
[0017] 為了解決上述課題，本發明采用以下的手段。艮口，
[0018] 本發明的第1方式為溫度響應性吸濕材料，其中，在平均細孔徑為2nm以上且小于 50nm的介孔體的細孔內部化學鍵合有感溫性分子。
[0019] 在本發明中，"感溫性分子"是指具有相對于水的LCST、在相對于LCST的低溫側顯 示親水性、在相對于LCST的高溫側顯示疏水性的分子。
[0020] 在本發明的第1方式和以下不出的第2方式中，感溫性分子的數均分子量優選為 2000以上5000以下。
[0021] 在本發明的第1方式中，感溫性分子的導入量優選為5. 2質量％以上21. 4質量％ 以下。
[0022] 本發明的第2方式為溫度響應性吸濕材料的制造方法，其具有如下工序：使平均 細孔徑為2nm以上且小于50nm、表面具有官能團的介孔體和具有可與上述官能團偶聯反應 的官能團的感溫性分子在含有活化劑和偶聯劑的溶劑中進行偶聯反應。
[0023] 在本發明的第2方式中，可與上述介孔體表面的上述官能團進行偶聯反應的上述 感溫性分子的上述官能團可以為預先賦予的、上述感溫性分子本來不具有的官能團。另外， 上述感溫性分子優選在上述感溫性分子的端部具有可與上述介孔體表面的上述官能團進 行偶聯反應的上述官能團。
[0024] 發明效果
[0025] 根據本發明，可以提供一種感溫性分子均勻地保持在介孔體的細孔內，由溫度變 化引起的吸濕特性的變化大的溫度響應性吸濕材料、以及溫度響應性吸濕材料的制造方 法。
【附圖說明】
[0026] 圖1 (a)是根據本發明一個實施方式的溫度響應性吸濕材料的一次粒子（溫度響 應性吸濕材料粒子10)的示意圖，圖1 (b)是沿圖1 (a)的Ib-Ib線的截面圖。
[0027] 圖2 (a)是圖1 (b)中由Ila表示的區域的放大圖，圖2 (b)是從與介孔體粒子1的 圖2(a)相同的視點觀察的圖，圖2(c)是示出在與圖2(a)和（b)相同的視點中，在細孔3 內導入有感溫性高分子4、活化劑5和偶聯劑6的情形的圖，圖2 (d)是示意性地示出在與圖 2(a)~（c)相同的視點中，偶聯反應進行了一部分時的情形的圖。
[0028] 圖3是概念性地示出本發明的制造方法的一個實施方式的圖。
[0029] 圖4是示出實施例1的水蒸氣吸附等溫線的測定結果的圖。
[0030] 圖5是示出實施例2的水蒸氣吸附等溫線的測定結果的圖。
[0031] 圖6是示出實施例3的水蒸氣吸附等溫線的測定結果的圖。
[0032] 圖7是示出比較例1的水蒸氣吸附等溫線的測定結果的圖。
[0033] 圖8是示出比較例2的水蒸氣吸附等溫線的測定結果的圖。
[0034] 圖9是根據實施例2的溫度響應性吸濕材料的一次粒子的切斷面的SEM圖像。
[0035] 圖10 (a)是根據實施例2的溫度響應性吸濕材料的一次粒子的切斷面的全部離子 物質的T0F-S頂S圖像，圖10(b)是相同切斷面的 42CN0離子的T0F-S頂S圖像，圖10(c)是 示出實施例中使用的感溫性分子中的42CN0結構的位置的圖。
[0036] 圖11 (a)是根據實施例2的溫度響應性吸濕材料的一次粒子的切斷面的T0F-S頂S 光譜，圖11(b)是示出感溫性分子中的羧基的位置的圖。
[0037] 圖12是對根據實施例1~3和比較例1、2的溫度響應性吸濕材料，相對于感 溫性分子的導入量，繪制了吸附最大吸附量的50%時的相對濕度Rh 5。根據溫度的變化量 (Rh50(H) - Rh50(L))的圖。
[0038] 附圖標記說明
[0039] 1…介孔體粒子
[0040] 2…粒子骨架
[0041] 2a…官能團
[0042] 3…細孔
[0043] 4…感溫性高分子
[0044] 4a…官能團
[0045] 5…活化劑
[0046] 6…偶聯劑
[0047] 7…脫離基團
[0048] 10…溫度響應性吸濕材料粒子
【具體實施方式】
[0049] 以下，對本發明進行說明。予以說明，以下示出的實施方式為本發明的例示，本發 明并不限于以下示出的實施方式。
[0050] 1.溫度響應性吸濕材料
[0051 ] 本發明的第1方式為溫度響應性吸濕材料，其中，在平均細孔徑為2nm以上且小于 50nm的介孔體的細孔內部化學鍵合有感溫性分子。
[0052] 圖1是根據本發明的一個實施方式的溫度響應性吸濕材料的一次粒子（溫度響應 性吸濕材料粒子10)的示意圖。溫度響應性吸濕材料粒子10是在介孔體的一次粒子（介 孔體粒子1)的細孔3內部化學鍵合有感溫性分子4(圖1中未圖示）而成