本发明公开了一种透明隔热薄膜的制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术：
窗户是热量进出的通道，阳光的热辐射透过窗户玻璃对室内加热；玻璃的隔热性能对世界节能降耗具有重大贡献。传统解决玻璃隔热问题主要有三个途径，一是使用玻璃隔热贴膜，但一般进口隔热膜每平方米200-600元，价格太高，目前只在高档轿车上使用；二是使用热反射膜，通过反射膜发射热量，但这种产品的透光性差，使其无法广泛运用；三是low-e玻璃，但是其价格昂贵，制约了用户的使用。
目前，关于透明隔热膜的研究重点主要是无机功能材料的选择，如ito（氧化铟锡）、ato（锑氧化锡）、tio2（二氧化钛）等。基本原理是利用了此类纳米材料的光谱选择性，即对近红外光和紫外光的反射性和对可见光的高透射性。将纳米材料首先制成稳定分散的水性或溶剂型浆料，然后再应用于涂料中，得到具有隔热性能的多功能纳米涂料，涂覆于透明薄膜表面，得到透明隔热膜，但此类隔热膜还存在一些实际应用上的问题：一方面，由于其隔热原理仅基于对近红外线的反射，只达到70％的近红外屏蔽率，隔热效果还有待改善；另一方面，目前所公开的透明隔热膜在稳定性、耐紫外老化、耐磨性等方面性能还有所欠缺，并且由于纳米材料易于团聚，在制备薄膜时不宜分散，从而使隔热性能下降，薄膜力学性能和透明度降低。
因此，研究开发新型的、热导率低、透明性好、施工工艺简单的透明隔热薄膜具有极高的应用价值和广阔的市场前景。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是：针对透明隔热薄膜中纳米材料分散不均匀，导致薄膜透明度不高，隔热性能较差，本发明提供了一种透明隔热薄膜的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种透明隔热薄膜的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）将氢氧化钠与尿素按质量比7：10～7：12混合，并加入氢氧化钠质量10～12倍的蒸馏水，搅拌混合后，冷却至-15～-10℃，得氢氧化钠混合物，将氢氧化钠混合物与纤维素按质量比250：1～250：3混合，得纤维素溶液；
（2）将纤维素溶液与新戊二醇二缩水甘油醚按质量比100：1～100：4混合，搅拌混合后，得纤维素混合物，将纤维素混合物经水洗，离心纯化，得纤维素水凝胶，将纤维素水凝胶冷冻干燥，得纤维素多孔材料；
（3）将正硅酸乙酯与无水乙醇按质量比1：2～1：3混合，并加入正硅酸乙酯质量0.12～0.25倍的盐酸，正硅酸乙酯质量0.1～0.2倍的硅烷偶联剂和正硅酸乙酯质量0.5～0.6倍的纤维素多孔材料，搅拌混合后，得混合凝胶，将混合凝胶干燥，粉碎，得二氧化硅混合物；
（4）将纳米氧化铝与处理剂按质量比1：3～1：8混合，并调节ph至3.5～5.5，搅拌混合后，过滤，得预处理纳米氧化铝；
（5）按重量份数计，依次称取100～120份环氧树脂，10～12份分散剂，5～8份预处理纳米氧化铝，8～12份二氧化硅混合物，15～25份丙酮，3～5份纤维素酶，8～12份酵母菌，40～50份聚酰胺650和5～8份消泡剂，将环氧树脂与丙酮混合，并加入预处理纳米氧化铝，二氧化硅混合物和分散剂，搅拌混合后，得环氧树脂混合物，将环氧树脂混合物与纤维素酶混合，得预处理环氧树脂混合物，将预处理环氧树脂混合物与酵母菌混合，并于密封环境下搅拌混合12～30h后，得改性环氧树脂混合物，将改性环氧树脂混合物与聚酰胺650混合，并通入氮气，搅拌混合后，得预处理坯料，将预处理坯料与消泡剂混合，得坯料，将坯料涂抹于玻璃板上，室温固化3～6h后，得透明隔热薄膜。
步骤（3）所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中任意一种。
步骤（4）所述处理剂的制备方法为将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇-对甲苯磺酸酯按质量比2：1～1：1混合，并加入聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.1～0.2倍的对二氯苯和聚乙二醇衍生物质量0.08～0.12倍的二茂铁，搅拌混合，得处理剂。
步骤（5）所述分散剂为分散剂nno，分散剂mf或分散剂5040中任意一种。
步骤（5）所述消泡剂为乳化硅油，聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚或聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中任意一种。
本发明的有益效果是：
本发明在制备透明隔热薄膜时加入二氧化硅混合物，并在原料中加入纤维素酶和酵母菌，首先，二氧化硅混合物中含有的二氧化硅被具有吸附作用的多孔纤维素所吸附，即在制备纳米二氧化硅时，纳米二氧化硅一产生，立即被多孔纤维素所吸附，从而可有效防止纳米二氧化硅制备过程中产生自聚现象，进而利于纳米二氧化硅在产品中的分散，使产品的隔热效果提高；其次，二氧化硅混合物代替纳米二氧化硅加入产品中后，由于二氧化硅混合物体积较大，可在硅烷偶联剂的作用下分散于产品中，并且在产品后期加工过程中，纤维素可在加入的纤维素酶的作用下分解形成单糖，单糖可被加入的酵母菌经过发酵而形成乙醇，从而使产品的流动性提高，使纳米二氧化硅均匀分散于产品中，进而使产品的隔热效果进一步提高；并且，残留的纤维素可使产品的抗拉强度提高，再者，酵母菌在发酵初期，由于体系中残存氧气，酵母菌产生二氧化碳，可配合乙醇使纳米二氧化硅进一步均匀分散，从而使产品的隔热性能进一步提高。
具体实施方式
将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇-对甲苯磺酸酯按质量比2：1～1：1混合于烧杯中，并向烧杯中加入聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.1～0.2倍的对二氯苯和聚乙二醇衍生物质量0.08～0.12倍的二茂铁，于温度为45～60℃，转速为300～400r/min的条件下搅拌混合30～45min后，得处理剂；将氢氧化钠与尿素按质量比7：10～7：12混合，并向氢氧化钠与尿素的混合物中加入氢氧化钠质量10～12倍的蒸馏水，于温度为30～45℃，转速为230～300r/min的条件下搅拌混合后30～45min后，得预处理氢氧化钠混合物，将预处理氢氧化钠混合物冷却至-15～-10℃，得氢氧化钠混合物，将氢氧化钠混合物与纤维素按质量比250：1～250：3混合，于温度为-15～-10℃，转速为200～320r/min的条件下搅拌混合60～90min后，得纤维素溶液；将纤维素溶液与新戊二醇二缩水甘油醚按质量比100：1～100：4混合，于温度为55～65℃，转速为250～320r/min的条件下搅拌混合1～2h后，得纤维素混合物，将纤维素混合物水洗3～8次后，离心纯化，得纤维素水凝胶，将纤维素水凝胶冷冻干燥，得纤维素多孔材料；将正硅酸乙酯与无水乙醇按质量比1：2～1：3混合，并向正硅酸乙酯与无水乙醇的混合物中加入正硅酸乙酯质量0.12～0.25倍质量分数为10～15%的盐酸，正硅酸乙酯质量0.1～0.2倍的硅烷偶联剂和正硅酸乙酯质量0.5～0.6倍的纤维素多孔材料，于温度为55～60℃，转速为140～180r/min的条件下搅拌混合6～8h后，得混合凝胶，将混合凝胶于80～85℃的条件下干燥18～22h后，粉碎，得二氧化硅混合物；将纳米氧化铝与处理剂按质量比1：3～1：8混合，并调节纳米氧化铝与处理剂混合物的ph至3.5～5.5，于温度为45～55℃，转速为220～300r/min的条件下搅拌混合30～50min后，过滤，得预处理纳米氧化铝；按重量份数计，依次称取100～120份环氧树脂，10～12份分散剂，5～8份预处理纳米氧化铝，8～12份二氧化硅混合物，15～25份丙酮，3～5份纤维素酶，8～12份酵母菌，40～50份聚酰胺650和5～8份消泡剂，将环氧树脂与丙酮混合于搅拌机中，并向搅拌机中依次加入预处理纳米氧化铝，二氧化硅混合物和分散剂，于温度为45～65℃，转速为300～400r/min的条件下搅拌混合30～60min后，得环氧树脂混合物，将环氧树脂混合物与纤维素酶混合，于温度为28～35℃，转速为300～350r/min的条件下，搅拌混合45～90min后，得预处理环氧树脂混合物，将预处理环氧树脂混合物与酵母菌混合于发酵罐中，于温度为30～42℃，转速为200～300r/min的条件下，密封搅拌混合12～30h后，得改性环氧树脂混合物，将改性环氧树脂混合物与聚酰胺650混合于混料机中，并向混料机中通入氮气，于温度为45～75℃，转速为200～300r/min的条件下搅拌混合15～20min后，得预处理坯料，将预处理坯料与消泡剂混合，于温度为30～45℃，转速为150～300r/min的条件下，搅拌混合20～30min后，得坯料，将坯料以60～90μm的涂抹厚度涂抹于玻璃板上，室温固化3～6h后，得透明隔热薄膜。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中任意一种。所述分散剂为分散剂nno，分散剂mf或分散剂5040中任意一种。所述消泡剂为乳化硅油，聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚或聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中任意一种。
实例1
将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇-对甲苯磺酸酯按质量比1：1混合于烧杯中，并向烧杯中加入聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.2倍的对二氯苯和聚乙二醇衍生物质量0.12倍的二茂铁，于温度为60℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合45min后，得处理剂；将氢氧化钠与尿素按质量比7：12混合，并向氢氧化钠与尿素的混合物中加入氢氧化钠质量12倍的蒸馏水，于温度为45℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合后45min后，得预处理氢氧化钠混合物，将预处理氢氧化钠混合物冷却至-10℃，得氢氧化钠混合物，将氢氧化钠混合物与纤维素按质量比250：3混合，于温度为-10℃，转速为320r/min的条件下搅拌混合90min后，得纤维素溶液；将纤维素溶液与新戊二醇二缩水甘油醚按质量比100：4混合，于温度为65℃，转速为320r/min的条件下搅拌混合2h后，得纤维素混合物，将纤维素混合物水洗8次后，离心纯化，得纤维素水凝胶，将纤维素水凝胶冷冻干燥，得纤维素多孔材料；将正硅酸乙酯与无水乙醇按质量比1：3混合，并向正硅酸乙酯与无水乙醇的混合物中加入正硅酸乙酯质量0.25倍质量分数为15%的盐酸，正硅酸乙酯质量0.2倍的硅烷偶联剂和正硅酸乙酯质量0.6倍的纤维素多孔材料，于温度为60℃，转速为180r/min的条件下搅拌混合8h后，得混合凝胶，将混合凝胶于85℃的条件下干燥22h后，粉碎，得二氧化硅混合物；将纳米氧化铝与处理剂按质量比1：8混合，并调节纳米氧化铝与处理剂混合物的ph至5.5，于温度为55℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合50min后，过滤，得预处理纳米氧化铝；按重量份数计，依次称取120份环氧树脂，12份分散剂，8份预处理纳米氧化铝，12份二氧化硅混合物，25份丙酮，5份纤维素酶，12份酵母菌，50份聚酰胺650和8份消泡剂，将环氧树脂与丙酮混合于搅拌机中，并向搅拌机中依次加入预处理纳米氧化铝，二氧化硅混合物和分散剂，于温度为65℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合60min后，得环氧树脂混合物，将环氧树脂混合物与纤维素酶混合，于温度为35℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合90min后，得预处理环氧树脂混合物，将预处理环氧树脂混合物与酵母菌混合于发酵罐中，于温度为42℃，转速为300r/min的条件下，密封搅拌混合30h后，得改性环氧树脂混合物，将改性环氧树脂混合物与聚酰胺650混合于混料机中，并向混料机中通入氮气，于温度为75℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合20min后，得预处理坯料，将预处理坯料与消泡剂混合，于温度为45℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合30min后，得坯料，将坯料以90μm的涂抹厚度涂抹于玻璃板上，室温固化6h后，得透明隔热薄膜。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。所述分散剂为分散剂nno。所述消泡剂为乳化硅油。
实例2
将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇-对甲苯磺酸酯按质量比1：1混合于烧杯中，并向烧杯中加入聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.2倍的对二氯苯和聚乙二醇衍生物质量0.12倍的二茂铁，于温度为60℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合45min后，得处理剂；将正硅酸乙酯与无水乙醇按质量比1：3混合，并向正硅酸乙酯与无水乙醇的混合物中加入正硅酸乙酯质量0.25倍质量分数为15%的盐酸和正硅酸乙酯质量0.2倍的硅烷偶联剂，于温度为60℃，转速为180r/min的条件下搅拌混合8h后，得混合凝胶，将混合凝胶于85℃的条件下干燥22h后，粉碎，得二氧化硅混合物；将纳米氧化铝与处理剂按质量比1：8混合，并调节纳米氧化铝与处理剂混合物的ph至5.5，于温度为55℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合50min后，过滤，得预处理纳米氧化铝；按重量份数计，依次称取120份环氧树脂，12份分散剂，8份预处理纳米氧化铝，12份二氧化硅混合物，25份丙酮，5份纤维素酶，12份酵母菌，50份聚酰胺650和8份消泡剂，将环氧树脂与丙酮混合于搅拌机中，并向搅拌机中依次加入预处理纳米氧化铝，二氧化硅混合物和分散剂，于温度为65℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合60min后，得环氧树脂混合物，将环氧树脂混合物与纤维素酶混合，于温度为35℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合90min后，得预处理环氧树脂混合物，将预处理环氧树脂混合物与酵母菌混合于发酵罐中，于温度为42℃，转速为300r/min的条件下，密封搅拌混合30h后，得改性环氧树脂混合物，将改性环氧树脂混合物与聚酰胺650混合于混料机中，并向混料机中通入氮气，于温度为75℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合20min后，得预处理坯料，将预处理坯料与消泡剂混合，于温度为45℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合30min后，得坯料，将坯料以90μm的涂抹厚度涂抹于玻璃板上，室温固化6h后，得透明隔热薄膜。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。所述分散剂为分散剂nno。所述消泡剂为乳化硅油。
实例3
将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇-对甲苯磺酸酯按质量比1：1混合于烧杯中，并向烧杯中加入聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.2倍的对二氯苯和聚乙二醇衍生物质量0.12倍的二茂铁，于温度为60℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合45min后，得处理剂；将氢氧化钠与尿素按质量比7：12混合，并向氢氧化钠与尿素的混合物中加入氢氧化钠质量12倍的蒸馏水，于温度为45℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合后45min后，得预处理氢氧化钠混合物，将预处理氢氧化钠混合物冷却至-10℃，得氢氧化钠混合物，将氢氧化钠混合物与纤维素按质量比250：3混合，于温度为-10℃，转速为320r/min的条件下搅拌混合90min后，得纤维素溶液；将纤维素溶液与新戊二醇二缩水甘油醚按质量比100：4混合，于温度为65℃，转速为320r/min的条件下搅拌混合2h后，得纤维素混合物，将纤维素混合物水洗8次后，离心纯化，得纤维素水凝胶，将纤维素水凝胶冷冻干燥，得纤维素多孔材料；将正硅酸乙酯与无水乙醇按质量比1：3混合，并向正硅酸乙酯与无水乙醇的混合物中加入正硅酸乙酯质量0.25倍质量分数为15%的盐酸，正硅酸乙酯质量0.2倍的硅烷偶联剂和正硅酸乙酯质量0.6倍的纤维素多孔材料，于温度为60℃，转速为180r/min的条件下搅拌混合8h后，得混合凝胶，将混合凝胶于85℃的条件下干燥22h后，粉碎，得二氧化硅混合物；将纳米氧化铝与处理剂按质量比1：8混合，并调节纳米氧化铝与处理剂混合物的ph至5.5，于温度为55℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合50min后，过滤，得预处理纳米氧化铝；按重量份数计，依次称取120份环氧树脂，12份分散剂，8份预处理纳米氧化铝，12份二氧化硅混合物，25份丙酮，5份纤维素酶，50份聚酰胺650和8份消泡剂，将环氧树脂与丙酮混合于搅拌机中，并向搅拌机中依次加入预处理纳米氧化铝，二氧化硅混合物和分散剂，于温度为65℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合60min后，得环氧树脂混合物，将环氧树脂混合物与纤维素酶混合，于温度为35℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合90min后，得预处理环氧树脂混合物，将预处理环氧树脂混合物与聚酰胺650混合于混料机中，并向混料机中通入氮气，于温度为75℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合20min后，得预处理坯料，将预处理坯料与消泡剂混合，于温度为45℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合30min后，得坯料，将坯料以90μm的涂抹厚度涂抹于玻璃板上，室温固化6h后，得透明隔热薄膜。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。所述分散剂为分散剂nno。所述消泡剂为乳化硅油。
实例4
将氢氧化钠与尿素按质量比7：12混合，并向氢氧化钠与尿素的混合物中加入氢氧化钠质量12倍的蒸馏水，于温度为45℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合后45min后，得预处理氢氧化钠混合物，将预处理氢氧化钠混合物冷却至-10℃，得氢氧化钠混合物，将氢氧化钠混合物与纤维素按质量比250：3混合，于温度为-10℃，转速为320r/min的条件下搅拌混合90min后，得纤维素溶液；将纤维素溶液与新戊二醇二缩水甘油醚按质量比100：4混合，于温度为65℃，转速为320r/min的条件下搅拌混合2h后，得纤维素混合物，将纤维素混合物水洗8次后，离心纯化，得纤维素水凝胶，将纤维素水凝胶冷冻干燥，得纤维素多孔材料；将正硅酸乙酯与无水乙醇按质量比1：3混合，并向正硅酸乙酯与无水乙醇的混合物中加入正硅酸乙酯质量0.25倍质量分数为15%的盐酸，正硅酸乙酯质量0.2倍的硅烷偶联剂和正硅酸乙酯质量0.6倍的纤维素多孔材料，于温度为60℃，转速为180r/min的条件下搅拌混合8h后，得混合凝胶，将混合凝胶于85℃的条件下干燥22h后，粉碎，得二氧化硅混合物；按重量份数计，依次称取120份环氧树脂，12份分散剂，8份纳米氧化铝，12份二氧化硅混合物，25份丙酮，5份纤维素酶，12份酵母菌，50份聚酰胺650和8份消泡剂，将环氧树脂与丙酮混合于搅拌机中，并向搅拌机中依次加入预处理纳米氧化铝，二氧化硅混合物和分散剂，于温度为65℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合60min后，得环氧树脂混合物，将环氧树脂混合物与纤维素酶混合，于温度为35℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合90min后，得预处理环氧树脂混合物，将预处理环氧树脂混合物与酵母菌混合于发酵罐中，于温度为42℃，转速为300r/min的条件下，密封搅拌混合30h后，得改性环氧树脂混合物，将改性环氧树脂混合物与聚酰胺650混合于混料机中，并向混料机中通入氮气，于温度为75℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合20min后，得预处理坯料，将预处理坯料与消泡剂混合，于温度为45℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合30min后，得坯料，将坯料以90μm的涂抹厚度涂抹于玻璃板上，室温固化6h后，得透明隔热薄膜。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。所述分散剂为分散剂nno。所述消泡剂为乳化硅油。
对照例：苏州某节能环保材料有限公司生产的隔热膜。
1.光学性能测试：按照gb/t260方法测试实例1至实例4和对照例对红外光和可见光的透过率，具体测试结果如表1所示；
2.隔热性能测试：通过光学透过率仪测试实例1至实例4和对照例红外光、紫外光和可见光的透过率，参照隔热计算公式：
隔热率=红外线阻隔率×53%+紫外线阻隔率×3%+可见光阻隔率×44%进行计算
具体检测结果如表1所示：
表1：透过率和隔热率具体检测结果
由表1检测结果可知，本发明所得产品具有较好的透明度，且隔热性能较好。