温度响应性吸湿材料及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种温度响应性吸湿材料及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在干燥剂式的除湿机和空调机中，使用具有根据温度变化而吸收和放出空 气中的水蒸气的特性的温度响应性吸湿材料。温度响应性吸湿材料即使在吸收水蒸气而吸 湿性降低的情况下，也可以在规定条件下放出水蒸气而使吸湿性回复，因此作为可再生的 除湿材料而被重复使用。
[0003] 作为这样的温度响应性吸湿材料，例如在非专利文献1中，公开了一种将感温性 高分子与介孔硅胶（Silica gel)复合化的复合硅胶，公开了与感温性高分子的相转变温度 相比成为高温时，其水分吸附量降低。该复合硅胶可通过如下制作：在将介孔氧化硅浸渍在 感温性高分子的单体与聚合引发剂的混合溶液中之后进行加热聚合。
[0004] 予以说明，在专利文献1中，虽然公开了具有在多孔质层的细孔内化学键合温度 响应性材料的温度响应性层的膜电极复合体，以及作为该温度响应性层的制造方法的活性 自由基聚合，但记载了：在多孔质层的平均细孔径小于50nm的情况下，细孔过小，变得难以 使温度响应性材料浸透或保持在多孔质层的细孔内。在专利文献2中，公开了如下的感温 性吸附材料：在多孔氧化硅的外表面（细孔的内壁以外的表面）均匀且少量地被覆感温性 高分子，可通过温度控制来控制多孔氧化硅的细孔入口直径。
[0005] 现有技术文献
[0006] 非专利文献
[0007] 非专利文献1:市桥利夫，中野义夫，"感温性奁有玄§ y y示一歹只シy力y少/ 高分子y?水蒸気吸脱着特性"，化学工学论文集，第34卷，2008年，第471-476页
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开2013-131290号公报
[0010] 专利文献2 :日本特开2012-035179号公报
【发明内容】
[0011] 发明所要解决的课题
[0012] 根据非专利文献1中所公开的复合硅胶，由于水蒸气的吸附量在低于感温性聚合 物相对于水的下限临界溶液温度（Lower Critical Solution temperature，LCST)的温度 下增大，在高于LCST的温度下减少，因此可使再生温度降低，可使再生需要的能量降低。但 是，非专利文献1所公开的复合硅胶存在着由温度变化引起的吸湿特性的变化小的问题。
[0013] 因此，本发明的课题在于，提供一种由温度变化引起的吸湿特性的变化大的温度 响应性吸湿材料、以及温度响应性吸湿材料的制造方法。
[0014] 用于解决课题的手段
[0015] 本发明人进行了专心研究，结果发现：通过使感温性分子单体预先进行聚合来制 作感温性分子，使该感温性分子的官能团与具有规定的平均细孔径的介孔体的表面的官能 团进行化学键合，可将感温性分子均匀且多于以往地保持在介孔体的细孔内，使由温度变 化引起的吸湿特性的变化大于以往的材料。
[0016] 本发明是基于该见解而完成的。
[0017] 为了解决上述课题，本发明采用以下的手段。艮口，
[0018] 本发明的第1方式为温度响应性吸湿材料，其中，在平均细孔径为2nm以上且小于 50nm的介孔体的细孔内部化学键合有感温性分子。
[0019] 在本发明中，"感温性分子"是指具有相对于水的LCST、在相对于LCST的低温侧显 示亲水性、在相对于LCST的高温侧显示疏水性的分子。
[0020] 在本发明的第1方式和以下不出的第2方式中，感温性分子的数均分子量优选为 2000以上5000以下。
[0021] 在本发明的第1方式中，感温性分子的导入量优选为5. 2质量％以上21. 4质量％ 以下。
[0022] 本发明的第2方式为温度响应性吸湿材料的制造方法，其具有如下工序：使平均 细孔径为2nm以上且小于50nm、表面具有官能团的介孔体和具有可与上述官能团偶联反应 的官能团的感温性分子在含有活化剂和偶联剂的溶剂中进行偶联反应。
[0023] 在本发明的第2方式中，可与上述介孔体表面的上述官能团进行偶联反应的上述 感温性分子的上述官能团可以为预先赋予的、上述感温性分子本来不具有的官能团。另外， 上述感温性分子优选在上述感温性分子的端部具有可与上述介孔体表面的上述官能团进 行偶联反应的上述官能团。
[0024] 发明效果
[0025] 根据本发明，可以提供一种感温性分子均匀地保持在介孔体的细孔内，由温度变 化引起的吸湿特性的变化大的温度响应性吸湿材料、以及温度响应性吸湿材料的制造方 法。
【附图说明】
[0026] 图1 (a)是根据本发明一个实施方式的温度响应性吸湿材料的一次粒子（温度响 应性吸湿材料粒子10)的示意图，图1 (b)是沿图1 (a)的Ib-Ib线的截面图。
[0027] 图2 (a)是图1 (b)中由Ila表示的区域的放大图，图2 (b)是从与介孔体粒子1的 图2(a)相同的视点观察的图，图2(c)是示出在与图2(a)和（b)相同的视点中，在细孔3 内导入有感温性高分子4、活化剂5和偶联剂6的情形的图，图2 (d)是示意性地示出在与图 2(a)~（c)相同的视点中，偶联反应进行了一部分时的情形的图。
[0028] 图3是概念性地示出本发明的制造方法的一个实施方式的图。
[0029] 图4是示出实施例1的水蒸气吸附等温线的测定结果的图。
[0030] 图5是示出实施例2的水蒸气吸附等温线的测定结果的图。
[0031] 图6是示出实施例3的水蒸气吸附等温线的测定结果的图。
[0032] 图7是示出比较例1的水蒸气吸附等温线的测定结果的图。
[0033] 图8是示出比较例2的水蒸气吸附等温线的测定结果的图。
[0034] 图9是根据实施例2的温度响应性吸湿材料的一次粒子的切断面的SEM图像。
[0035] 图10 (a)是根据实施例2的温度响应性吸湿材料的一次粒子的切断面的全部离子 物质的T0F-S頂S图像，图10(b)是相同切断面的 42CN0离子的T0F-S頂S图像，图10(c)是 示出实施例中使用的感温性分子中的42CN0结构的位置的图。
[0036] 图11 (a)是根据实施例2的温度响应性吸湿材料的一次粒子的切断面的T0F-S頂S 光谱，图11(b)是示出感温性分子中的羧基的位置的图。
[0037] 图12是对根据实施例1~3和比较例1、2的温度响应性吸湿材料，相对于感 温性分子的导入量，绘制了吸附最大吸附量的50%时的相对湿度Rh 5。根据温度的变化量 (Rh50(H) - Rh50(L))的图。
[0038] 附图标记说明
[0039] 1…介孔体粒子
[0040] 2…粒子骨架
[0041] 2a…官能团
[0042] 3…细孔
[0043] 4…感温性高分子
[0044] 4a…官能团
[0045] 5…活化剂
[0046] 6…偶联剂
[0047] 7…脱离基团
[0048] 10…温度响应性吸湿材料粒子
【具体实施方式】
[0049] 以下，对本发明进行说明。予以说明，以下示出的实施方式为本发明的例示，本发 明并不限于以下示出的实施方式。
[0050] 1.温度响应性吸湿材料
[0051 ] 本发明的第1方式为温度响应性吸湿材料，其中，在平均细孔径为2nm以上且小于 50nm的介孔体的细孔内部化学键合有感温性分子。
[0052] 图1是根据本发明的一个实施方式的温度响应性吸湿材料的一次粒子（温度响应 性吸湿材料粒子10)的示意图。温度响应性吸湿材料粒子10是在介孔体的一次粒子（介 孔体粒子1)的细孔3内部化学键合有感温性分子4(图1中未图示）而成