一种自清洁型智能控温纳米纤维素膜的制备方法及其制备的
纳米纤维素膜与应用
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种自清洁型智能控温纳米纤维素膜的制备方法及其制备纳米纤维素膜与应用，属于绿色功能材料及环保节能材料制备技术领域。
背景技术
[0002]
能源的日益短缺使提高能源使用效率和开发利用
可再生能源成为函待解决的世界性问题。在种类繁复的能源消耗中，建筑能耗不容忽视，形式主要包括通
风、冬季燃
煤、用电采暖、夏季的电器、
空调降温等。此外，人工控温需耗费大量不可再生化石
燃料，增加生产成本，还产生大量的污染环境的有害气体。研究新型建筑节能材料不仅能够缓解我国能源供需和浪费矛盾，同时也可以保护自然环境，为广大人民提供更为经济、舒适的居住条件，具有积极的现实意义和重要的研究价值，符合全球发展趋势。
[0003] 二
氧化
钒（VO2）是一种具有
相变性质的金属氧化物，其相变
温度为68℃，相变前后结构的变化导致对红外光由透射向反射的可逆转变，人们根据这一特性将其应用于制备智能控温
薄膜领域。然而，由于其相变温度相对较高，远高于人类适宜生存的
环境温度，如果将其应用于
建筑物控温材料，必须降低其相变点。
[0004]
专利CN107188426A公开了一种钨掺杂二氧化钒热致变色薄膜及其制备方法，采用
磁控溅射的方法预先在基片表面沉积一层五氧化二钒，然后在其上沉积金属钨层，最后在钨层上沉积一层五氧化二钒，形成五氧化二钒/金属钨/五氧化二钒混合薄膜，再采用惰性气氛将金属钨氧化为高价钨，将五氧化二钒还原为二氧化钒，得到钨掺杂二氧化钒热致变色薄膜。专利CN105543810B公开了一种具有超亲
水自清洁、智能控温功能的纳米VO2薄膜及其制备方法，首先采用溶胶-凝胶法制备出二氧化钒的前驱体溶液，然后均匀涂覆在
基板上，最后进行一步
退火即可得到二氧化钒的纳米薄膜。
[0005] 专利CN 106957456 A公开了一种利用钨掺杂的二氧化钒合成温敏材料的方法，利用钨掺杂的二氧化钒在不同温度下晶型的变化，同步实现羟甲基纤维素LCST的变化，从而引起透光率的不同，达到降低羟甲基纤维素LCST到32-35摄氏度的目的。
[0006] 综合来看，现有专利大多是基于钨掺杂二氧化钒薄膜的研究，且制备的材料相变点与人类适宜生活的环境温度相差较大，直接应用于建筑物玻璃难以发挥实际控温效果。另外随着人们对审美和生活品质要求的提高，玻璃在建筑物、
汽车等领域受到越来越多的欢迎，然而，玻璃在带给人们光明和美丽的同时也带来了许多难题，如大型建筑物玻璃
幕墙的清洗问题一直困扰着人们。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种自清洁型智能控温纳米纤维素膜的制备方法，利用纳米纤维素纤维为原料，首先将钨掺杂二氧化钒（W@VO2）纳米颗粒、
石蜡乳液加入到纳米纤维素分散液中，通过
真空抽滤、刮棒（刮板）涂膜、模具铸膜等方法制备一种具有自清洁、柔性相变控温功能的纳米纤维素膜材料。该产品控温变色效果好、环境适应性较强，在清洁型玻璃市场具有极大的应用潜能。
[0008] 一种自清洁型智能控温纳米纤维素膜的制备方法，包括如下步骤：（1）将钨掺杂二氧化钒纳米颗粒、石蜡乳液加入到纳米纤维素分散液中，并充分混合；
所述的纳米纤维素分散介质为水，浓度为0.05～3 wt.%；所述钨掺杂二氧化钒纳米颗粒：石蜡乳液：纳米纤维素分散液的
质量比为0.01～0.5：0.1～5：100；
（2）将上述混合均匀的浆料制备成智能控温纳米纤维素膜。
[0009] 所述步骤（1）的钨掺杂二氧化钒纳米颗粒、石蜡乳液与纳米纤维素的混合方式为机械搅拌、磁
力搅拌和超声分散中的至少一种。
[0010] 所述步骤（1）的纳米纤维素浓度为0.05～1.50 wt.%。
[0011] 优选的，所述步骤（1）的钨掺杂二氧化钒纳米颗粒用量为0.05～0.2%。
[0012] 优选的，所述步骤（1）的石蜡乳液的用量为0.5～3%。
[0013] 所述步骤（2）的纳米纤维素膜的制备方法为真空抽滤、刮棒（刮板）涂膜、模具铸膜中的至少一种。
[0014] 所述步骤（2）制备的纳米纤维素膜厚度为10～300 μm；优选的，纳米纤维素膜厚度为30～100 μm。
[0015] 所述步骤（1）制备的纳米纤维素膜定量为10～200 g/m2；优选的，纳米纤维素膜定量为30～100 g/m2。
[0016] 采用上述方法制备的自清洁型智能控温纳米纤维素膜。
[0017] 上述纳米纤维素膜的相变温度为25～40 ℃；优选的相变温度为28～35 ℃。
[0018] 采用上述方法制备的自清洁型智能控温纳米纤维素膜在玻璃膜上的应用。
[0019] 本发明的有益效果：1、工艺简单
本发明是利用纯天然
植物纳米纤维素纤维为原材料，通过机械混合的方法将具有相变控温效果的钨掺杂二氧化钒纳米颗粒负载到纳米纤维素膜表面，然后制备出具有智能控温作用的纳米纤维素膜。
[0020] 2、自清洁、相变温度低通过钨掺杂二氧化钒纳米颗粒、石蜡乳液与纳米纤维素的相互作用，实现超高疏水性能及外界温度变化智能调控纳米纤维素膜的透明度、雾度以及
颜色变化的效果。
[0021] 2、应用潜能大该产品智能化控温效果较好、环境适应性较强，在智能家居、运输及
电子等工艺领域具有极大的应用潜能。
附图说明
[0022] 图1 智能控温纳米纤维素膜实物图（a添加W@VO2，b W@VO2用量0.05%，c W@VO2用量0.1%，d W@VO2用量0.2%）；
图2 智能控温纳米纤维素膜的
原子力
显微镜图；
图3处理前后纳米纤维素膜的差式扫描量热（DSC）图；
图4智能控温纳米纤维素膜的
接触角（150度）；
图5 处理前后智能控温纳米纤维素膜的
X射线衍射图；
图6为不同钨掺杂二氧化钒用量的纳米纤维素膜的透明度变化；
图7为不同温度下智能控温纳米纤维素膜的雾度变化。
具体实施方式
[0023] 下面结合具体
实施例对本发明作进一步说明；除另有指明，实施例中的所述份数均以质量计。
[0024] 实施例1一种自清洁型智能控温纳米纤维素膜的制备方法，包括如下步骤：将5份纳米纤维素纤维分散于95份水中，加入0.01份钨掺杂二氧化钒纳米颗粒、0.1份石蜡乳液，开动搅拌器调节转速至300 r/min，搅拌15 min，采用真空抽滤（0.1 MPa，1 h）、
热压干燥（100 ℃， 8 min）的方式制成。
[0025] 实施例2一种自清洁型智能控温纳米纤维素膜的制备方法，包括如下步骤：将10份纳米纤维素纤维分散于90份水，加入0.1份钨掺杂二氧化钒纳米颗粒、2份石蜡乳液，开动搅拌器调节转速至300 r/min，搅拌15 min，采用真空抽滤（0.1 MPa，1 h）、热压干燥（100 ℃， 8 min）的方式制成。
[0026] 实施例3一种自清洁型智能控温纳米纤维素膜的制备方法，包括如下步骤：将15份纳米纤维素纤维分散于85份水，加入0.05份钨掺杂二氧化钒纳米颗粒、0.5份石蜡乳液，开动搅拌器调节转速至300 r/min，搅拌15 min，采用真空抽滤（0.1 MPa，1 h）、热压干燥（100 ℃， 8 min）的方式制成。
[0027] 实施例4一种自清洁型智能控温纳米纤维素膜的制备方法，包括如下步骤：将10份纳米纤维素纤维分散于90份水，加入0.2份钨掺杂二氧化钒纳米颗粒、3份石蜡乳液，开动搅拌器调节转速至300 r/min，搅拌15 min，采用真空抽滤（0.1 MPa，1 h）、热压干燥（100 ℃， 8 min）的方式制成。
[0028] 实施例5一种自清洁型智能控温纳米纤维素膜的制备方法，，包括如下步骤：将30份纳米纤维素纤维分散于70份水中，加入0.5份钨掺杂二氧化钒纳米颗粒、5份石蜡乳液和加入反应釜中，开动搅拌器调节转速至300 r/min，搅拌15 min，采用真空抽滤（0.1 MPa，1 h）、热压干燥（100 ℃， 8 min）的方式制成。
[0029] 对比例1一种自清洁型智能控温纳米纤维素膜的制备方法，包括如下步骤：将10份纳米纤维素纤维分散于90份水中，加入0.3份石蜡乳液，开动搅拌器调节转速至300 r/min，搅拌15 min，采用真空抽滤（0.1 MPa，1 h）、热压干燥（100 ℃，8 min）的方式制成。
[0030] 对比例2一种自清洁型智能控温纳米纤维素膜的制备方法，包括如下步骤：将10份纳米纤维素纤维分散于90份水中，加入0.05份钨掺杂二氧化钒纳米颗粒，开动搅拌器调节转速至300 r/min，搅拌15 min，采用真空抽滤（0.1 MPa，1 h）、热压干燥（100 ℃， 8 min）的方式制成。
[0031] 实施效果例将实施例1-5及对比例1、2制备的材料的性质比较分析如下表：
表1实施例1-5及对比例1、2制备的材料的性质比较
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于
说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的
修改，因此在不背离
权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
