[发明专利]一种基于纳米结晶纤维素的紫外线反射材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于纳米结晶纤维素的紫外线反射材料及其制备方法，所述的紫外线反射材料是以聚丙烯腈静电纺丝纤维为基材，利用表面改性工艺将纳米结晶纤维素颗粒接枝在基材表面制得；所述的紫外线反射材料在入射角为30°时对波长为280nm的紫外线反射率>70%，在入射角为45°时对波长为280nm的紫外线反射率>90%，本发明利用纤维素表面的活性羟基与聚丙烯腈静电纺丝纤维分子链结构中强电负性的氮原子形成氢键，在连接料结构内部形成稳定的交联结构；本发明利用静电纺丝等技术制备膜材料可以避免有机溶剂等挥发性污染物质的大量使用，利于环境保护和可持续发展。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种以聚丙烯腈静电纺丝纤维为基材，以接枝在基材上的纳米接晶纤维素颗粒为主要反射物的一种紫外线反射材料及其制备方法。

背景技术

近年来，薄膜材料的应用日益广泛，人们对薄膜的研究也逐渐深入（唐晋发，等，现代光学薄膜技术，浙江大学出版社，2006年；庄大明，张弓，刘家浚，功能薄膜的研究现状与应用前景，中国表面工程，2001年4期；薛春荣，易葵，邵建达，范正修，几种氟化物薄膜材料的光学特性，光学精密工程，2009年7期；曹龙奕，于志彬，可食性包装薄膜的研究进展，包装与食品机械，2015年4期）。由于薄膜长期遭受紫外线照射易发生老化，从而严重影响其使用性能，所以对于防紫外线薄膜研究也是一个重要的研究方向（张海捷，溶胶凝胶法制备无机紫外线吸收薄膜，广州化工，2011年12期；邓舜扬，含紫外线吸收剂农用薄膜的应用，合成材料老化与应用，1986年4期；徐雪春，蒋波，江少恩，郑志坚，林理彬，变色薄膜的紫外线辐照响应研究，强激光与粒子束，2006年3期；赵晓坤，紫外吸收光谱在有机化合物结构解析中的应用，内蒙古石油化工，2007年11期）。

常见的可获得高紫外线抗性的薄膜成型方法有两类：第一类是在薄膜基材溶液中加入可吸收紫外线的添加剂等材料后利用静电纺丝技术来制备（贾琳，王西贤，张海霞，覃小红，改性聚丙烯腈纳米级纤维膜防紫外线性能研究，棉纺织技术，2017年8期；贾兆阳. 透明塑料薄膜对紫外线吸收性改进的研究，天津科技大学，2007）。由于目前添加剂多为无机添加剂，其与薄膜基材之间的相容性差，易导致薄膜机械强度的显著下降，影响其应用范围。第二类是向已制备完成的薄膜里面加入填充材料（唐慧，楚珮，唐人成，锦纶对紫外吸收剂的吸附和抗紫外性能，印染，2010年24期；王小龙，高耐久型纳米紫外线屏蔽剂的制备及其在涂层中的应用研究，复旦大学, 2014）。通过后期填充添加剂等手段会造成原料的浪费，且其达到的紫外线抗性多集中在薄膜表面，耐久性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对由无机类添加剂与薄膜基材相容性差等所导致的薄膜机械强度下降及紫外线抗性的耐久性偏低等不足，提供了一种基于纳米结晶纤维素的紫外线反射材料及其制备方法。本发明基于纳米结晶纤维素的紫外线反射材料以聚丙烯腈静电纺丝纤维为基材，以纳米接晶纤维素颗粒为主要紫外线反射物，基材与反射物之间通过γ-巯丙基三甲氧基硅烷接枝连接，该反射材料具有制备工艺简单、耐久性突出等优点。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于纳米结晶纤维素的紫外线反射材料及其制备方法，所述的紫外线反射材料是以聚丙烯腈静电纺丝纤维为基材，利用表面改性工艺将纳米结晶纤维素颗粒接枝在基材表面制得.

所述的紫外线反射材料在入射角为30°时对波长为280nm的紫外线反射率>70%，在入射角为45°时对波长为280nm的紫外线反射率>90%。

所述的基于纳米结晶纤维素的紫外线反射材料的制备方法，采用如下步骤：

(1)将聚丙烯腈和碳酸乙烯酯混合后置于锥形瓶中，在水浴加热条件下进行机械搅拌至完全溶解，获得聚丙烯腈纺丝液；

(2)将步骤(1)制备获得的聚丙烯腈纺丝液装入注射器中进行静电纺丝，阳极与针头连接，阴极与铝箔连接，连接阴极的铝箔为接收器，获得聚丙烯腈静电纺丝纤维；