一种透明隔热纳米保护膜
阅读说明：本技术 一种透明隔热纳米保护膜 (Transparent heat-insulating nano protective film ) 是由 冯彬 许晋嘉 李益玮 施绍富 杨雍华 李天龙 于 2021-08-12 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种透明隔热纳米保护膜,由聚氨酯乳液与稳定剂木质素@钠钨青铜物理共混后,涂膜到聚四氟乙烯板上,蒸发溶剂制得,所述的聚氨酯乳液是以异佛尔酮二异氰酸酯和聚丙二醇为原料,1,4-丁二醇为扩链剂反应制得,所述的稳定剂木质素@钠钨青铜由麦草碱木质素粉体和钠钨青铜组成,本发明的有益效果：木质素可以提高纳米保护膜的紫外线屏蔽性能,钠钨青铜的近红外屏蔽性能强,聚氨酯隔热性能优良,木质素@钠钨青铜加入到聚氨酯乳液中可以协同增强纳米保护膜的隔热性能。(The invention provides a transparent heat-insulating nano protective film, which is prepared by physically blending polyurethane emulsion and stabilizer lignin @ sodium tungsten bronze, coating the mixture on a polytetrafluoroethylene plate and evaporating a solvent, wherein the polyurethane emulsion is prepared by taking isophorone diisocyanate and polypropylene glycol as raw materials and 1, 4-butanediol as a chain extender, and the stabilizer lignin @ sodium tungsten bronze consists of wheat straw alkali lignin powder and sodium tungsten bronze, and has the following beneficial effects: the lignin can improve the ultraviolet shielding performance of the nano protective film, the near infrared shielding performance of the sodium tungsten bronze is strong, the polyurethane heat-insulating performance is excellent, and the lignin @ sodium tungsten bronze can be added into the polyurethane emulsion to synergistically enhance the heat-insulating performance of the nano protective film.)
技术领域
本发明涉及纳米保护膜的技术领域，具体涉及一种透明隔热纳米保护膜。
背景技术
太阳能是人类生存和生活的基本条件，但是强烈的太阳辐射能量不断积聚在被辐照物体的表面，会使其表面温度不断升高，在夏季，建筑物温度的升高引起周围环境和室内的温度过高，增加空调制冷的用电量，汽车的玻璃膜隔热效果不好也会导致汽车内饰的温度过高，减短其使用寿命。
国内很多的隔热膜制造商均以纳米氧化锡锑浆料为隔热涂料，直接涂覆于PET等基材的表面，通过纳米氧化锡锑粒子对红外光的吸收功能，对建筑物进行隔热。但这种采用纳米氧化锡锑粒子吸收隔热降温的方法，会导致纳米氧化锡锑膜面的温度不断升高，随着光照时间的延长，纳米氧化锡锑表面的温度会逐渐向房间的中间区域进行扩散，使得室内温度升高，反而会导致纳米膜的隔热效率降低。
中国公开号为CN201320103339.5的专利提供了一种纳米新型高阻燃隔热保温材料，包括囊状体，所述囊状体内填充有阻燃惰性气体；所述囊状体的上表面设置有第一铝膜反射层，下表面设有第二铝膜反射层；所述第一铝膜反射层和第二铝膜反射层的外表面分别设置有二氧化硅抗氧化耐磨层，既具有较高强度和弹性以及能抗氧化和耐腐蚀，又具有隔热效果，但是该材料的隔热效果不佳，迫切需要研究隔热性能更强的新材料。
发明内容
本发明提供一种透明隔热纳米保护膜，其制备方法，包括以下步骤：
(1)称取钠钨青铜加入到装有去离子水的烧杯中，超声分散得到分散液，再称取麦草碱木质素粉体加入到分散液中，磁力搅拌，得到稳定剂木质素@钠钨青铜。
(2)将异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡加入到有氮气气氛的反应器中，在搅拌下加热到50℃，将聚丙二醇滴入反应器中，同时保持温度在80℃，反应2h后，将1，4-丁二醇加入到反应器中，在70℃下反应4h，然后将混合物冷却至50℃，溶解于乙酸乙酯中，与甲基丙烯酸羟乙酯反应封端获得聚氨酯乳液。
(3)将稳定剂木质素@钠钨青铜加入到聚氨酯乳液中搅拌，再涂膜到聚四氟乙烯板上，蒸发溶剂制得透明隔热纳米保护膜。
优选的，所述步骤(1)中钠钨青铜的质量是0.2-0.5g，去离子水的容积是50-60ml，超声分散时间是10-15min，麦草碱木质素粉体的质量是0.025-0.03g，磁力搅拌的转速是400-500rpm/min，磁力搅拌的时间是25-30min。
优选的，所述步骤(2)中异佛尔酮二异氰酸酯的质量是35-55g，二月桂酸二丁基锡的质量是5-8g，聚丙二醇的质量是50-65g，1，4-丁二醇的质量是25-40g，甲基丙烯酸羟乙酯的质量是2-5g。
优选的，所述步骤(3)中稳定剂木质素@钠钨青铜的质量是30-40g，聚氨酯乳液的质量是100-120g，搅拌温度是70-80℃，搅拌速度是400-1500r/min，搅拌时间是3-4h。
本发明的有益效果是：
(1)一种透明隔热纳米保护膜，将麦草碱木质素粉体加入到钠钨青铜的分散液中，磁力搅拌后得到稳定剂木质素@钠钨青铜，以异佛尔酮二异氰酸酯和聚丙二醇为原料，1，4-丁二醇为扩链剂反应制得聚氨酯乳液，将稳定剂木质素@钠钨青铜加入到聚氨酯乳液中搅拌，再涂膜到聚四氟乙烯板上，蒸发溶剂制得透明隔热纳米保护膜。
(2)一种透明隔热纳米保护膜，麦草碱木质素粉体是一种可再生的天然可降解有机高分子物质，绿色环保，来源广泛，产量大，耐热，可以提高纳米保护膜的紫外线屏蔽性能，钠钨青铜的近红外屏蔽性能强，聚氨酯隔热性能优良，木质素@钠钨青铜作为稳定剂加入到聚氨酯乳液中，可以协同增强纳米保护膜的隔热性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。以下实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所有原料均为通用材料。
实施例1
一种透明隔热纳米保护膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.2g钠钨青铜加入到装有50ml去离子水的烧杯中，超声分散10min得到分散液，再称取0.025g麦草碱木质素粉体加入到分散液中，磁力搅拌转速是400rpm/min，搅拌的时间是25min，得到稳定剂木质素@钠钨青铜。
(2)将35g异佛尔酮二异氰酸酯和5g二月桂酸二丁基锡加入到有氮气气氛的反应器中，在搅拌下加热到50℃，将50g聚丙二醇滴入反应器中，同时保持温度在80℃，反应2h后，将25g的1，4-丁二醇加入到反应器中，在70℃下反应4h，然后将混合物冷却至50℃，溶解于乙酸乙酯中，与2g甲基丙烯酸羟乙酯反应封端获得聚氨酯乳液。
(3)将30g稳定剂木质素@钠钨青铜加入到100g聚氨酯乳液中搅拌，搅拌温度是70℃，搅拌速度是400r/min，搅拌时间是3h，再涂膜到聚四氟乙烯板上，蒸发溶剂制得透明隔热纳米保护膜。
实施例2
一种透明隔热纳米保护膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.25g钠钨青铜加入到装有52ml去离子水的烧杯中，超声分散11min得到分散液，再称取0.026g麦草碱木质素粉体加入到分散液中，磁力搅拌转速是420rpm/min，搅拌的时间是26min，得到稳定剂木质素@钠钨青铜。
(2)将40g异佛尔酮二异氰酸酯和6g二月桂酸二丁基锡加入到有氮气气氛的反应器中，在搅拌下加热到50℃，将55g聚丙二醇滴入反应器中，同时保持温度在80℃，反应2h后，将30g的1，4-丁二醇加入到反应器中，在70℃下反应4h，然后将混合物冷却至50℃，溶解于乙酸乙酯中，与3g甲基丙烯酸羟乙酯反应封端获得聚氨酯乳液。
(3)将32g稳定剂木质素@钠钨青铜加入到105g聚氨酯乳液中搅拌，搅拌温度是75℃，搅拌速度是500r/min，搅拌时间是3.2h，再涂膜到聚四氟乙烯板上，蒸发溶剂制得透明隔热纳米保护膜。
实施例3
一种透明隔热纳米保护膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.3g钠钨青铜加入到装有55ml去离子水的烧杯中，超声分散12min得到分散液，再称取0.027g麦草碱木质素粉体加入到分散液中，磁力搅拌转速是450rpm/min，搅拌的时间是28min，得到稳定剂木质素@钠钨青铜。
(2)将45g异佛尔酮二异氰酸酯和7g二月桂酸二丁基锡加入到有氮气气氛的反应器中，在搅拌下加热到50℃，将60g聚丙二醇滴入反应器中，同时保持温度在80℃，反应2h后，将35g的1，4-丁二醇加入到反应器中，在70℃下反应4h，然后将混合物冷却至50℃，溶解于乙酸乙酯中，与4g甲基丙烯酸羟乙酯反应封端获得聚氨酯乳液。
(3)将35g稳定剂木质素@钠钨青铜加入到110g聚氨酯乳液中搅拌，搅拌温度是78℃，搅拌速度是800r/min，搅拌时间是3.5h，再涂膜到聚四氟乙烯板上，蒸发溶剂制得透明隔热纳米保护膜。
实施例4
一种透明隔热纳米保护膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.5g钠钨青铜加入到装有60ml去离子水的烧杯中，超声分散15min得到分散液，再称取0.03g麦草碱木质素粉体加入到分散液中，磁力搅拌转速是500rpm/min，搅拌的时间是30min，得到稳定剂木质素@钠钨青铜。
(2)将55g异佛尔酮二异氰酸酯和8g二月桂酸二丁基锡加入到有氮气气氛的反应器中，在搅拌下加热到50℃，将65g聚丙二醇滴入反应器中，同时保持温度在80℃，反应2h后，将40g的1，4-丁二醇加入到反应器中，在70℃下反应4h，然后将混合物冷却至50℃，溶解于乙酸乙酯中，与5g甲基丙烯酸羟乙酯反应封端获得聚氨酯乳液。
(3)将40g稳定剂木质素@钠钨青铜加入到120g聚氨酯乳液中搅拌，搅拌温度是80℃，搅拌速度是1500r/min，搅拌时间是4h，再涂膜到聚四氟乙烯板上，蒸发溶剂制得透明隔热纳米保护膜。
对比例1
一种纳米保护膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.2g钠钨青铜加入到装有50ml去离子水的烧杯中，超声分散10min得到分散液。
(2)将35g异佛尔酮二异氰酸酯和5g二月桂酸二丁基锡加入到有氮气气氛的反应器中，在搅拌下加热到50℃，将50g聚丙二醇滴入反应器中，同时保持温度在80℃，反应2h后，将25g的1，4-丁二醇加入到反应器中，在70℃下反应4h，然后将混合物冷却至50℃，溶解于乙酸乙酯中，与2g甲基丙烯酸羟乙酯反应封端获得聚氨酯乳液。
(3)将30g分散液加入到100g聚氨酯乳液中搅拌，搅拌温度是70℃，搅拌速度是400r/min，搅拌时间是3h，再涂膜到聚四氟乙烯板上，蒸发溶剂制得纳米保护膜。
对比例2
一种纳米保护膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将35g异佛尔酮二异氰酸酯和5g二月桂酸二丁基锡加入到有氮气气氛的反应器中，在搅拌下加热到50℃，将50g聚丙二醇滴入反应器中，同时保持温度在80℃，反应2h后，将25g的1，4-丁二醇加入到反应器中，在70℃下反应4h，然后将混合物冷却至50℃，溶解于乙酸乙酯中，与2g甲基丙烯酸羟乙酯反应封端获得聚氨酯乳液。
(2)将100g聚氨酯乳液进行搅拌，搅拌温度是70℃，搅拌速度是400r/min，搅拌时间是3h，再涂膜到聚四氟乙烯板上，蒸发溶剂制得纳米保护膜。
拉伸强度测试方法：对实施例与对比例中的试样制备：宽度15mm，取样长度不小于150mm，确保标距100mm，试验速度：500±30mm/min，试样夹持：试样置于电子拉力试验机两夹具中，使试样纵轴与上下夹具中心连线重合，夹具松紧适宜。断裂伸长率测试方法：对实施例与对比例中的试样制备：长条型试样，宽度10mm，总长度不小于150mm，标距至少为50mm。拉伸强度和断裂伸长率的测试结果见表1。
表1
由表1可以得知，实施例1-4的纳米保护膜的拉伸强度和断裂伸长率随着木质素@钠钨青铜的量增大而增加，对比例1的纳米保护膜原料中未添加木质素，拉伸强度和断裂伸长率有所下降，对比例2的纳米保护膜原料中未添加木质素和钠钨青铜，拉伸强度和断裂伸长率最低。
对实施例与对比例制得的纳米保护膜进行可见光透过率测试：将隔热膜置于可见光透过率测定仪上，每个样品测试5次后，对测试结果求平均值，结果见表2。
表2
测试项目
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
对比例1
对比例2
可见光透过率
80.1％
82.3％
83.5％
87.6％
75％
73％
根据表2测试结果可以发现，实施例比对比例的可见光透过率高，本发明所制备隔热膜的可见光透过率均达到80％以上，说明本发明的隔热膜具有优良的可见光透过性能。
对实施例与对比例制得的纳米保护膜进行隔热性能测试：将待测的样品与成膜助剂按照相同比例均匀混合，均匀刮涂在10×10cm的光学玻璃片上，60℃下真空干燥1h后备用。将待测的玻璃片置于保温箱顶端中心开口处，将涂有样品的面朝上，数显温度计置于保温箱内部。采用100w的红外灯作为光源，红外灯的下表面距离保温箱的上表面中心45cm。室温保持恒定，打开红外灯的同时开始使用秒表计时，每5min记录保温箱内温度，实验时间为90min。隔热性能结果见表3。
表3
耐紫外线特性测试：使用岩崎电气株式会社制造的紫外线照射装置(EYE SUPERUV TESTER SUV-W13)，适用波长295～450nm、照度76mW/cm2、黑板温度83℃、湿度50％、室温的条件，从玻璃板的未形成膜的面向涂有纳米保护膜的玻璃板以100小时照射紫外线。测定紫外线照射试验后的光学特性，算出该试验前后的变化。耐紫外线特性是用试验前的透射率减去试验后的透射率而得的值来表示，结果见表4。
表4
根据表3和表4的测试结果可以得知，实施例1-4的纳米保护膜刮涂的光学玻璃经过红外灯辐射之后，箱内温度呈现下降趋势，耐紫外线性能呈现上升趋势，可能是因为麦草碱木质素粉体可以提高纳米保护膜的紫外线屏蔽性能，钠钨青铜的近红外屏蔽性能强，木质素@钠钨青铜作为稳定剂加入到聚氨酯乳液中可以协同增强纳米保护膜的隔热性能。对比例1的纳米保护膜原料中未添加木质素，箱内温度较高，耐紫外线性能差，对比例2的纳米保护膜原料中未添加木质素和钠钨青铜，箱内温度最高，耐紫外线性能最差。对比例1和对比例2的箱内温度均比实施例1的箱内温度高，对比例1和对比例2的耐紫外线性能均比实施例1的耐紫外线性能差，说明本发明的透明隔热纳米保护膜的隔热性能优良。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。