一种兼具抗紫外和热管理功能的生物质膜材料及其制备方法与流程

文档序号:20838827发布日期:2020-05-22 17:13阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种兼具抗紫外和热管理功能的生物质膜材料,其特征在于:具有双层结构,由金属铝或分级ldhs纳米片金属铝包覆的生物质纤维和棒状结构的zno包覆的生物质纤维组装而成。

2.根据权利要求1所述兼具抗紫外和热管理功能的生物质膜材料,其特征在于:所述生物质纤维直径10~50μm,所述棒状结构的zno的尺寸为100~200nm;所述分级ldhs纳米片包覆的生物质纤维,是以金属铝包覆的生物质纤维为基底,金属离子m为前驱体,原位生长而成,所述金属离子m为mg2+、ni2+、co2+、mn2+、zn2+中的一种或多种的组合。

3.制备如权利要求1或2所述兼具抗紫外和热管理功能的生物质膜材料的方法,其特征在于,包括如下步骤:

(a)、按生物质纤维与碱溶液的比例为60~300g/l计,将生物质纤维在浓度为0.5~1.5mol/l的碱溶液中浸渍3~15h,洗涤至中性,按生物质纤维与蒸馏水的比例为2~5g/l计,将碱洗后的生物质纤维分散在蒸馏水中,真空抽滤成膜,50~80℃干燥12~24h,得生物质纤维基膜;

(b)、氮气氛围中,将al靶装入磁控溅射炉内,调节靶距为10~30mm,溅射功率10~40w,溅射时间5~30min,将al溅射到生物质纤维基膜表面,得金属铝包覆的生物质纤维膜;

(c)、以金属铝包覆的生物质纤维为基底,硝酸盐为前驱体,原位生长制备分级ldhs纳米片包覆的生物质纤维膜;

(d)、按棒状结构的zno包覆的生物质纤维与蒸馏水的比例为2~5g/l计,将棒状结构的zno包覆的生物质纤维分散在蒸馏水中,以金属铝包覆的生物质纤维膜为基底,真空抽滤,将棒状结构的zno包覆的生物质纤维抽滤到金属铝包覆的生物质纤维膜表面,得兼具抗紫外和热管理功能的生物质膜材料;

或者,

按棒状结构的zno包覆的生物质纤维与蒸馏水的比例为2~5g/l计,将棒状结构的zno包覆的生物质纤维分散在蒸馏水中,以分级ldhs纳米片包覆的生物质纤维膜为基底,真空抽滤,将棒状结构的zno包覆的生物质纤维抽滤到分级ldhs纳米片包覆的生物质纤维膜表面,得兼具抗紫外和热管理功能的生物质膜材料。

4.根据权利要求3所述兼具抗紫外和热管理功能的生物质膜材料的制备方法,其特征在于:步骤a)中所述生物质纤维为棉纤维、剑麻纤维、竹叶纤维、蒲草纤维中的一种或多种组合,纤维长度为2~5mm。

5.根据权利要求3所述兼具抗紫外和热管理功能的生物质膜材料的制备方法,其特征在于:步骤a)中所述碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨水和氢氧化钡中的一种或多种组合。

6.根据权利要求3所述兼具抗紫外和热管理功能的生物质膜材料的制备方法,其特征在于:步骤b)中所述金属铝与生物质纤维的质量比为1:20~1:5。

7.根据权利要求3所述兼具抗紫外和热管理功能的生物质膜材料的制备方法,其特征在于:步骤c)中所述硝酸盐为硝酸锌、硝酸镍、硝酸锰、硝酸镁中的一种或多种组合。

8.根据权利要求3所述兼具抗紫外和热管理功能的生物质膜材料的制备方法,其特征在于:步骤c)中所述原位生长法,按金属铝包覆的生物质棉纤维膜中的铝、硝酸盐与乌洛托品的摩尔比为1:2:1计,将金属铝包覆的生物质棉纤维膜浸渍在硝酸盐和乌洛托品的混合溶液中,80~120℃水热处理6~24h,得分级ldhs纳米片包覆的生物质纤维膜。

9.根据权利要求8所述兼具抗紫外和热管理功能的生物质膜材料的制备方法,其特征在于:步骤c)中所述将金属铝包覆的生物质棉纤维膜浸渍在硝酸盐和乌洛托品的混合溶液中,优选90℃水热处理10h。

10.根据权利要求3所述兼具抗紫外和热管理功能的生物质膜材料的制备方法,其特征在于:步骤d)中所述的棒状结构的zno包覆的生物质纤维是通过种子层的培育和水热法原位生长而成,按zn(ch3coo)2·2h2o与无水乙醇的比例1:50~1:40g/ml混合,80℃磁力搅拌均匀;按zn(ch3coo)2·2h2o与n(ch3ch2)3比例为11:7g/ml计,将n(ch3ch2)3滴加到混合溶液中;继续搅拌10min静置3h后自然冷却得zno晶种上清液;将处理过的生物质纤维浸泡于zno晶种溶液中2~4min后放到120℃烘箱中干燥5min,再置于zno晶种溶液浸泡-干燥,重复6~10次,制得生长zno晶种层的生物质纤维;按zn(no3)2·6h2o与htm摩尔比为1:1计,将其溶解在50~120ml蒸馏水中并搅拌,将生长zno晶种层的生物质纤维均匀地分散在混合溶液中90℃反应10h获得棒状结构的zno包覆的生物质纤维。


技术总结
本发明属于复合膜材料技术领域,涉及多功能人体热管理膜,尤其涉及一种兼具抗紫外和热管理功能的生物质膜材料,具有双层结构,由金属铝或分级LDHs纳米片金属铝包覆的生物质纤维和棒状结构的ZnO包覆的生物质纤维组装而成,其中,所述生物质纤维直径10~50 μm,所述棒状结构的ZnO的尺寸为100~200 nm。通过巧妙地改变膜内层的红外发射率实现人体热管理,选用氧化锌纳米棒作为抗菌和防紫外辐射材料。该材料的组成和结构可控,外部结构有序排列纳米棒增加表面粗糙度,内部由光滑涂层向多级LDHs粗糙表面改变实现了从保温到散热性能的调节,具有较好的抗紫外、抗菌、透气性和柔韧性,可用于人体热管理材料。本发明制备方法简单,环境友好,具有节能减排的特点。

技术研发人员:张涛;顾斌;梁凯峰;岳学杰;邱凤仙;杨冬亚;黄雪云
受保护的技术使用者:江苏大学
技术研发日:2020.01.13
技术公布日:2020.05.22
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