【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于透明隔热薄膜，涉及一种纤维素纳米纤维/热固性树脂复合的透明隔热薄膜及其制备方法。
技术介绍
1、制冷、加热、照明等建筑基本运行需耗费巨大能源，且能源易于从低能效建筑围护结构（如：窗户）处发生泄漏，造成能源浪费，降低能源效率。并且，巨大的能耗也会造成大量二氧化碳排放，进而加剧全球变暖。因此，亟需开发透明隔热材料以满足促进建筑节能降耗的重大需求。
2、现有技术通常为掺入铝掺杂氧化锌（azo）、掺锑氧化锡（ato）和氧化铟锡（ito）等材料以选择性吸收/反射太阳光红外波段，达到隔热效果。然而，成本控制、材料隔热性能与光学性质的平衡等仍存在较大挑战。
3、纤维素纳米纤维是一种由植物（如木材、竹子）、农业废弃物（如稻壳、甘蔗渣）等生物质资源提取的天然纤维，属于固碳的生物基材料。其具备可生物降解性、高强高韧、低导热系数等特性，已被用作轻质增强填料制备高强隔热复合材料，用以降低热传导。但用于建筑围护结构材料，其隔热性能仍有待进一步提升。因此，有必要开发兼具低热传导、高太阳光反射率以及高透明度性能的隔热材料，以应用于建筑节能。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种纤维素纳米纤维/热固性树脂复合的透明隔热薄膜及其制备方法，通过溶剂置换将水凝胶滤饼中的水部分置换为有机溶剂，得到具有优异柔韧性的有机凝胶滤饼，便于后续的表面粗糙化界面工程调控，通过表面粗糙化处理，使得有机凝胶滤饼的表面粗糙度提高，增强了对光线的漫反射能力，制备得到了兼
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种纤维素纳米纤维/热固性树脂复合的透明隔热薄膜的制备方法，所述制备方法包括：
4、（ⅰ）纤维素纳米纤维悬浮液过滤后得到水凝胶滤饼，将水凝胶滤饼浸泡于有机溶液中进行溶剂置换，得到有机凝胶滤饼；
5、（ⅱ）对步骤（ⅰ）得到的有机凝胶滤饼的两侧表面进行粗糙化处理，得到纤维素凝胶滤饼；
6、（ⅲ）将步骤（ⅱ）得到的纤维素凝胶滤饼浸泡于热固性树脂溶液中静置扩散，随后取出加热固化成型，得到所述透明隔热薄膜。
7、太阳光的能量与其波长有关，波长越大，能量越高，太阳光的光谱可分为3个波段，即紫外线波段（200-370nm）、可见光波段（380-780nm）和红外线波段（780-2500nm），三个波段的能量分别占3%、44%和53%，可见光和红外光辐射是太阳光热量的主要来源，因此，增加可见光和红外光的反射率能有效降低太阳光的透射率，达到隔热降温的目的。但是，在实际使用过程中，特别是用于窗户等建筑围护结构中，还要求隔热薄膜具备一定的可见光透射率。因此，本专利技术提供了一种纤维素纳米纤维/热固性树脂复合的透明隔热薄膜的制备方法，同时兼顾了透光率和耐热性，具备广泛的应用前景。
8、本专利技术通过溶剂置换将水凝胶滤饼中的水部分置换为有机溶剂，得到具有优异柔韧性的有机凝胶滤饼，便于后续的表面粗糙化界面工程调控。随后，通过表面粗糙化处理，使得有机凝胶滤饼的表面粗糙度提高，增强了对光线的漫反射能力。此外，通过复合与纤维素纳米纤维具有相似折射率的热固性树脂，可以有效填充纤维网络的空隙，提高了透明隔热薄膜对可见光的穿透率，确保透明隔热薄膜具备一定的透明度。
9、本专利技术以纤维素纳米纤维作为透明隔热薄膜的主要基材，在有机溶液浸泡水凝胶滤饼的过程中，有机溶液中的有机溶剂置换出水凝胶滤饼中的部分水分，使得有机凝胶滤饼具备优异的柔韧性，便于后续通过表面粗糙化处理调控其表面微观形貌，使得有机凝胶滤饼的表面产生凹凸不平的粗糙结构，固化成型后使得制备得到的透明隔热薄膜的表面增强了对红外光的反射能力，提高了透明隔热薄膜限制热红外辐射传热的能力。此外，由于纤维素纳米纤维本身的热导率较低，且具有高长径比和高比表面积，可在复合材料中引入多种界面，形成多重热屏障，促进了声子界面散射，使得透明隔热薄膜的导热系数降低，从而阻碍了热传导，提升了透明隔热薄膜的隔热效果。
10、本专利技术通过控制透明隔热薄膜的表面粗糙度提高了透明隔热薄膜的红外反射率，通过复合与纤维素纳米纤维折射率相似的热固性树脂，兼顾了透明隔热薄膜的可见光透射率和隔热性能，制备得到的透明隔热薄膜同时具有较强的红外反射率、良好的隔热性能和较高的透明度，可以有效隔离780-2500nm的红外光波段，并可透射380-780nm的可见光波段的光，保证了一定的透明度，同时还具备优异的耐用性，有利于推进其实际应用。
11、作为本专利技术一种优选的技术方案，步骤（ⅰ）中，所述纤维素纳米纤维悬浮液的固含量为0.1-0.4wt%，例如可以是0.1wt%、0.12wt%、0.14wt%、0.16wt%、0.18wt%、0.2wt%、0.22wt%、0.24wt%、0.26wt%、0.28wt%、0.3wt%、0.32wt%、0.34wt%、0.36wt%、0.38wt%或0.4wt%，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
12、本专利技术限定了纤维素纳米纤维悬浮液的固含量为0.1-0.4wt%，由于纤维素纳米纤维的高长径比，因此，当纤维素纳米纤维悬浮液的固含量过高会使得纤维素纳米纤维悬浮液呈凝胶状，影响过滤得到的水凝胶滤饼的平整性和光滑度，影响最终制备得到的透明隔热薄膜的透光率。但当纤维素纳米纤维悬浮液的固含量过低时，使得过滤得到的水凝胶滤饼中的纤维素纳米纤维含量较低，影响隔热效果；同时，纤维素纳米纤维悬浮液中的含水量相应过高，导致过滤所需的能耗和时间大大增加，降低了透明隔热薄膜的生产效率。
13、本专利技术采用纳米尺度级别的纤维素纳米纤维，降低了透明隔热薄膜内部对可见光的散射率，使得更多的可见光得以穿过透明隔热薄膜，提高了透明隔热薄膜的透光率。
14、需要说明的是，本专利技术采用的纤维素纳米纤维可采用目前已公开的现有技术或未公开的新技术制备得到，本专利技术对此不作具体要求和特殊限定。目前常见的制备方法包括物理法和化学法。
15、物理法是通过超声波粉碎机、高速搅拌机、硏磨机或高压均质仪等设备处理木浆，对木浆纤维进行研磨均质处理，使得纤维素纳米纤维从纤维素聚集体中剥离，从而得到纤维直径在10-100nm之间且具备高长径比的纤维素纳米纤维，纤维素纳米纤维相互交缠形成网状结构，在与热固性树脂复合的过程中，网状结构能够增加纤维素纳米纤维与热固性树脂的接触面积，在增强透明隔热薄膜力学性能的同时还能赋予透明隔热薄膜良好的柔韧性。
16、化学法主要是通过化学修饰引入电荷，也包括用表面活性剂或生物酶来处理，将木质纤维预处理并漂白后，采用2,2,6,6-四甲基哌啶-n-氧自由基（tempo）催化氧化、磷酸化、羧甲基化等化学修饰方法引入负电荷，增加纤维间静电斥力。但仅依靠化学处理后的纤维素的直径还在微米范围内，因此，通常需要将化学处理和物理处理相结合才能得到理想纳米尺度和分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纤维素纳米纤维/热固性树脂复合的透明隔热薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（Ⅰ）中，所述纤维素纳米纤维悬浮液的固含量为0.1-0.4wt%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（Ⅰ）中，所述有机溶液的质量分数为40-80wt%；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（Ⅰ）中，所述水凝胶滤饼在有机溶液中的浸泡时间为1-3h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（Ⅱ）中，所述粗糙化处理过程包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述重物的质量为100-500g；
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（Ⅲ）中，所述纤维素凝胶滤饼在热固性树脂溶液中的浸泡时间为10-15h；
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（Ⅲ）中，所述加热固化的温度为60-120℃；
9.一种采用权利要求1至8任一项所述的制备方法制备得到的纤维素纳米纤维/热固性树
10.根据权利要求9所述的透明隔热薄膜，其特征在于，所述透明隔热薄膜的表面粗糙度为3-10μm。
...【技术特征摘要】
1.一种纤维素纳米纤维/热固性树脂复合的透明隔热薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（ⅰ）中，所述纤维素纳米纤维悬浮液的固含量为0.1-0.4wt%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（ⅰ）中，所述有机溶液的质量分数为40-80wt%；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（ⅰ）中，所述水凝胶滤饼在有机溶液中的浸泡时间为1-3h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（ⅱ）中，所述粗糙化处理过程包括：
6.根据权利要求5所述的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏荣欣，陈绍煌，尹慧廷，黄仁亮，刘朝辉，
申请(专利权)人：天津永续新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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