[发明专利]一种基于天然纤维素纳米纤维的ATO隔热膜的制备和应用

权利要求书

1.一种基于天然纤维素纳米纤维的ATO隔热膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)CNF悬浮液的制备：将绝干慢生树种的木浆粉碎，加入到缓冲液中搅拌分散得到浆液，再加入TEMPO、NaBr和NaClO，开始反应，同时用碱调节浆液的pH值在10～11，待浆液的颜色消失，pH不再变化时，继续搅拌反应10h～15h，反应结束后，用水抽滤洗涤至pH值为7，再加酸酸化至pH值为1，然后用水充分抽滤洗涤至pH为7，经过高压纳米均质后制备成CNF悬浮液，在4℃下储存备用；

(2)ATO/CNF复合分散液：将ATO水性分散液与CNF悬浮液混合均匀，得到ATO/CNF复合分散液；

(3)干燥成膜：将步骤(2)中ATO/NFC复合分散液抽滤，将所得滤饼置于两个PDMS膜中间，压制条件下干燥，然后将滤饼从两个PDMS膜中间取出，即得基于天然纤维素纳米纤维的可降解、透明且高机械强度的高性能ATO隔热膜，也称为ATO/CNF复合隔热膜。

2.根据权利要求1所述的基于天然纤维素纳米纤维的ATO隔热膜的制备方法，其特征在于：

步骤(1)中所述的慢生树种为柏树、油松、红豆杉中的至少一种；

步骤(1)中所述的缓冲液指体积比为3:2的0.1mol/L碳酸钠水溶液和0.1mol/L碳酸氢钠水溶液的混合溶液；

步骤(1)中所述的缓冲液的用量满足每1g绝干慢生树种的木浆对应加入50～100mL的缓冲液；

步骤(1)中所述的TEMPO、NaBr和NaClO的质量比为0.064:0.4:44；

步骤(1)中所述的TEMPO与绝干慢生树种的木浆的用量满足绝干慢生树种的木浆和TEMPO的质量比为1:0.016；

步骤(1)中所述的加碱调节浆液的pH是指用2mol/L的氢氧化钠水溶液调节；

步骤(1)中所述的用酸酸化是指用1mol/L的盐酸溶液酸化；

步骤(1)中所述的高压纳米均质是指在90bar压力下进行均质。

3.根据权利要求1所述的基于天然纤维素纳米纤维的ATO隔热膜的制备方法，其特征在于：

步骤(2)中所述的ATO水性分散液中ATO纳米粒子的粒径在30～50nm。

4.根据权利要求1所述的基于天然纤维素纳米纤维的ATO隔热膜的制备方法，其特征在于：

步骤(2)中所述的ATO水性分散液的质量浓度为3wt％；

步骤(2)中所述的CNF悬浮液中纳米纤维素的质量浓度为0.3～1wt％。

5.根据权利要求1所述的基于天然纤维素纳米纤维的ATO隔热膜的制备方法，其特征在于：

步骤(2)中所述的ATO水性分散液和CNF悬浮液的用量满足步骤(3)中所得到的ATO/CNF复合膜中ATO的质量分数为0～40％，且不为0。

6.根据权利要求1所述的基于天然纤维素纳米纤维的ATO隔热膜的制备方法，其特征在于：

步骤(2)中所述的ATO水性分散液和CNF悬浮液的用量满足步骤(3)中所得到的ATO/CNF复合膜中ATO的质量分数为30％。

7.根据权利要求1所述的基于天然纤维素纳米纤维的ATO隔热膜的制备方法，其特征在于：

步骤(2)中所述的混合为在室温下利用细胞超声粉碎机进行超声共混。

8.根据权利要求1所述的基于天然纤维素纳米纤维的ATO隔热膜的制备方法，其特征在于：

步骤(3)中所述的抽滤为真空抽滤，抽滤所用膜为具有0.22μm孔径的硝酸纤维素酯滤膜；

步骤(3)中所述的PDMS膜为表面平滑度小于2nm的PDMS膜；

步骤(3)中所述的压制是指用2～5kpa的压力压制；

步骤(3)中所述的干燥是指在30～50℃干燥6～9h。

9.一种根据权利要求1～8任一项所述的方法制备得到的基于天然纤维素纳米的ATO隔热膜。

10.根据权利要求9所述的基于天然纤维素纳米纤维的ATO隔热膜在建筑外墙玻璃和汽车车窗玻璃中的应用。