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室内环境湿度不仅影响人体的体感舒适度,而且对室内微生物繁殖、有害气体释放、物件保存等有至关重要的影响。使用空调、除湿机、加湿机调控是调节室内湿度的常用方法,但是这些方法耗电耗能,伴随噪音,且自适应调节性能差,并占据较大的房屋空间。而使用调湿材料调节室内湿度则零能耗、无噪音,且自适应调节性能强,几乎不占据房屋空间,调湿材料已成为研究热点之一。在众多的调湿材料中,无机硅基介孔材料具有孔隙结构发达、储湿量大、再生容易、热稳定性好、无毒等优点,已成为最理想的调湿材料之一。但是,现有无机硅基介孔材料存在制备工序复杂、周期长、成本高等缺点,并且相关调湿机理也未见深入研究。因此,本论文探讨了工艺简单、周期短、成本低的无机硅基介孔材料的制备方法,并详细研究了相关的调湿机理。首先采用模板法制备了不同孔结构特征的无机硅基介孔材料,详细研究了无机硅基介孔材料的孔结构特征对调湿性能的影响,系统分析了无机硅基介孔材料调湿性能的主要影响因素及其调控机制。在此基础上,采用非模板法,以储量丰富且价格低廉的火山灰为原料,通过酸碱蚀刻工艺,制备了无机硅基介孔调湿材料,并将其引入到陶瓷基体中,成功制备了调湿性能优异的调湿陶瓷砖。然后,建立实验模型,创新性地采用湿缓冲系数评价法,评价了制备的调湿陶瓷砖在实际环境中,对室内湿度调节能力和自适应性能。主要研究内容和结果如下:(1)采用模板法,以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,1,3,5-三甲苯为扩孔剂,通过控制水热反应温度和水热反应时间,制备出孔径分布窄,平均孔径为0.7~16.1 nm、孔容为0.19~0.54 cm~3/g的球型无机硅基介孔材料。通过对不同孔结构特征无机硅基介孔材料的调湿性能研究发现,无机硅基介孔材料在指定湿度区间的吸、放湿率与对应湿度区间内发生毛细凝聚现象孔道的孔容大小密切相关:(1)无机硅基介孔材料在30%相对湿度条件下的含湿率与孔径1.8 nm以下孔的总孔容成正比;(2)无机硅基介孔材料在30%~50%相对湿度区间的吸、放湿率与孔径为1.8~3.0 nm孔的总孔容成正比;(3)无机硅基介孔材料在50%~70%相对湿度区间的吸、放湿率与孔径为3.0~5.9 nm孔的总孔容成正比;(4)无机硅基介孔材料在70%~95%相对湿度区间的吸、放湿率与孔径为5.9~41.1 nm孔的总孔容成正比;(5)在95%相对湿度条件下的含湿率与孔径41.1 nm以下孔的总孔容成正比。(2)采用非模板法,以酸碱蚀刻的方式去除火山灰中易蚀刻成分制备无机硅基介孔材料。通过控制酸碱蚀刻工艺过程中酸、碱蚀刻液浓度及蚀刻温度,制备出平均孔径范围为5.0~18.6 nm、孔容范围为0.33~1.32 cm~3/g的无机硅基介孔材料。研究结果表明,在碱蚀刻过程保持刻蚀温度不变,提升氢氧化钠蚀刻液浓度有利于石英及方石英在原位溶蚀形成纳米孔道;氢氧化钠蚀刻浓度为4 mol/L时,提高蚀刻液温度会促使层状的绿脱石转变为偏三八面体状的沸石,使产物中层状结构堆积形成的孔隙结构减小。通过响应面法进一步优化非模板法制备无机硅基介孔调湿材料的工艺条件,确定出最佳制备工艺条件为氢氧化钠蚀刻液浓度为8 mol/L,氢氧化钠蚀刻液温度为100℃,盐酸蚀刻液浓度为8 mol/L,盐酸蚀刻液温度为140℃,并在此条件下制备出在50%~95%相对湿度区间内吸湿率为87.9%、比表面积为420.7 m~2/g、孔容为1.31 cm~3/g、平均孔径为11.7 nm的无机硅基介孔材料。(3)以火山灰、钾钠石粉、无机硅基介孔材料为主要原料,采用传统陶瓷砖的制备工艺,通过控制原料配比及制备工艺,制备出平均抗折强度为2.6~20.4 MPa、吸湿量为51.2~448.5 g/m~2的调湿陶瓷砖,探究了无机硅基介孔材料添加量、造粒水分含量、面釉喷涂量及烧成温度对调湿陶瓷砖性能的影响。实验结果显示,在相同的制备工艺条件下,随着无机硅基介孔材料添加量的增加,制备调湿陶瓷砖的吸放湿量增加,抗折强度先上升后下降,在无机硅基介孔材料添加量低于2%时,无机硅基介孔材料会与配方中的含钙组分反应,在坯体内形成卷箔片状的水化硅酸钙物相,这些卷箔片状结构间的相互穿插堆积,可提升调湿陶瓷砖坯体强度;在无机硅基介孔材料添加量超过2%时,由于过量引入瘠性性质无机硅基介孔材料降低了坯体致密度,使坯体强度降低。相较于未添加无机硅基介孔材料的调湿陶瓷砖,添加2%无机硅基介孔材料可使调湿陶瓷砖抗折强度提升20%,吸湿量提升2.7倍。在此基础上,火山灰、钾钠石、无机硅基介孔材料按照质量比为50:50:2,在15%造粒水分及70 g/m~2釉料喷涂量的条件下,压制的干燥坯体经喷墨装饰及700℃温度烧成,制备出具有丰富装饰效果、平均抗折强度为15.2 MPa、吸湿量为303 g/m~2、放湿量为285 g/m~2的调湿陶瓷砖,产品抗折性能符合GB/T 4100-2015《陶瓷砖》标准要求、吸放湿量为JC/T 2082-2011《调湿功能室内建筑装饰材料》标准的5倍。(4)用定制实验箱模拟室内空间、人工气候室模拟室外环境,建立湿缓冲实验模型,提出用湿缓冲系数评价法评价调湿材料在实际环境中的应用效果。通过计算及测量室内空间在通入同流速及温湿度空气时,室内空间在铺贴调湿材料前后,相对湿度随时间的变化曲线,得出不同工况(不同进气温湿度、换气次数及调湿材料铺贴面积)条件下的吸湿缓冲系数及放湿缓冲系数。通过对不同工况条件下的湿缓冲系数进行拟合,得出调湿陶瓷砖的吸湿缓冲系数及放湿缓冲系数的拟合方程。从湿缓冲系数拟合方程中,得出调湿陶瓷砖在建筑中的调湿效果随房间调湿材料铺贴比(调湿材料铺贴面积与室内体积的比值)与换气次数比值的增加而呈指数式增加。在满足建筑设计规范的前提下,在12 m~2的卧室内铺贴12 m~2的调湿陶瓷砖,即可在室内连续24 h通入23℃、相对湿度为95%的空气时,将室内相对湿度的增幅降低52%;在室内连续24 h通入23℃、相对湿度为30%的空气时,将室内相对湿度的降幅降低39%。即调湿陶瓷砖具有优异的室内湿度调湿性能。