本發(fā)明屬于材料科學(xué),尤其涉及一種阻燃且輻射制冷纖維素泡沫制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù):
1、隨著全球氣候變化問(wèn)題的加劇,各國(guó)政府和社會(huì)公眾越來(lái)越重視減少溫室氣體排放,以實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。在這一背景下,建筑能耗問(wèn)題尤為突出。建筑能耗通常占社會(huì)總能耗的30%-40%,因此,如何有效降低建筑能耗已成為實(shí)現(xiàn)碳中和的重要途徑之一。當(dāng)前的建筑節(jié)能技術(shù)主要集中在幾個(gè)方面:提升建筑物的保溫隔熱性能、優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率,以及利用太陽(yáng)能等可再生能源。
2、盡管這些技術(shù)手段在一定程度上能夠降低建筑能耗,但它們普遍存在一些局限性。提升建筑保溫性能通常需要增加墻體厚度或采用高效的保溫材料,這可能會(huì)增加施工成本和復(fù)雜性;優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)雖然可以提高能源利用效率,但仍然依賴電力消耗,難以完全擺脫對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴;利用可再生能源如太陽(yáng)能、風(fēng)能等雖然具有潛力,但需要高昂的初始投資,并且在某些地區(qū)受到氣候和地理?xiàng)l件的限制。此外,這些方法在能源轉(zhuǎn)換效率和減排效果方面也存在一些技術(shù)瓶頸。
3、輻射制冷技術(shù)是一種無(wú)需額外能量輸入的被動(dòng)制冷方式,通過(guò)材料將熱量以紅外輻射的形式散發(fā)到外太空,從而達(dá)到降溫效果。地球大氣層的“紅外窗口”(8-13μm波長(zhǎng)范圍)使得這種降溫方式成為可能,因?yàn)樵谶@個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi),大氣層對(duì)紅外輻射的吸收極低。將輻射制冷特性融入保溫材料中,可以在白天高溫環(huán)境下有效降低建筑物內(nèi)部的溫度,進(jìn)一步減少空調(diào)系統(tǒng)的能耗。因此,開(kāi)發(fā)具有輻射制冷功能的保溫材料能夠顯著提高建筑節(jié)能效果,是未來(lái)建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提出了一種阻燃且輻射制冷纖維素泡沫制備方法和應(yīng)用。通過(guò)在纖維素纖維基體中引入無(wú)機(jī)納米粒子和表面活性劑以及纖維素衍生物等功能性添加劑,制備出一種兼具輻射制冷和阻燃特性的泡沫材料。這種材料在滿足建筑物制冷需求的同時(shí),還能夠減少對(duì)石化資源的依賴,降低環(huán)境污染,符合現(xiàn)代綠色建筑和可持續(xù)發(fā)展的要求。該發(fā)明旨在為建筑節(jié)能提供一種高效、環(huán)保且安全的解決方案,助力實(shí)現(xiàn)全球碳中和目標(biāo)。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
3、技術(shù)目的一:一種阻燃且輻射制冷纖維素泡沫制備方法,包括以下步驟:
4、將纖維素衍生物溶于水中,配制纖維素衍生物溶液;
5、將無(wú)機(jī)納米粒子、纖維素纖維加入到所述纖維素衍生物溶液中得到混合溶液;
6、將表面活性劑加入所述混合溶液中,攪拌,干燥處理,即得到阻燃且輻射制冷纖維素泡沫。
7、進(jìn)一步地,所述纖維素衍生物溶液中纖維素衍生物的質(zhì)量濃度為0.1-1%;所述纖維素衍生物為羧甲基纖維素、羥丙基纖維素和羥丙基羧甲基纖維素中的一種。
8、進(jìn)一步地,所述無(wú)機(jī)納米粒子為偏高嶺土、煅燒高嶺土、二氧化硅、氧化鈦和氧化鋅中的一種;所述無(wú)機(jī)納米粒子的粒徑為0.5-5μm,白度>90%。
9、進(jìn)一步地,所述纖維素纖維的平均長(zhǎng)度為0.1-1mm,平均直徑為1-10μm。
10、進(jìn)一步地,在所述混合溶液中,所述纖維素纖維的質(zhì)量濃度為1-5%,所述無(wú)機(jī)納米粒子相對(duì)于纖維素纖維的質(zhì)量濃度為50-150%。
11、進(jìn)一步地,所述表面活性劑為烷基磺酸鈉、烷基芳基磺酸鈉、烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉和仲烷基硫酸鈉中的一種;在所述混合溶液中,所述表面活性劑的質(zhì)量濃度為0.1-1%。
12、進(jìn)一步地,所述攪拌的轉(zhuǎn)速為500-5000rpm;所述干燥的溫度為30-80℃,干燥的時(shí)間為5-50h。
13、技術(shù)目的二:一種利用所述的制備方法制備得到的阻燃且輻射制冷纖維素泡沫。
14、技術(shù)目的三:一種所述阻燃且輻射制冷纖維素泡沫在建筑輻射制冷材料中的應(yīng)用。
15、技術(shù)目的四:一種所述阻燃且輻射制冷纖維素泡沫在建筑阻燃材料方面的應(yīng)用。
16、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果:
17、(1)本發(fā)明利用表面活性劑進(jìn)行發(fā)泡處理,纖維素衍生物作為粘結(jié)劑,纖維素纖維作為泡沫結(jié)構(gòu)的骨架,無(wú)機(jī)納米粒子作為填料和阻燃劑制備出具有優(yōu)異輻射制冷和阻燃能力的泡沫。
18、(2)本發(fā)明利用具有資源豐富且具有可再生、可降解等優(yōu)點(diǎn)的纖維素作為原材料,制備高性能的纖維素材料,對(duì)促進(jìn)纖維素的高值化應(yīng)用具有重大意義。
1.一種阻燃且輻射制冷纖維素泡沫制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃且輻射制冷纖維素泡沫制備方法,其特征在于,所述纖維素衍生物溶液中纖維素衍生物的質(zhì)量濃度為0.1-1%;所述纖維素衍生物為羧甲基纖維素、羥丙基纖維素和羥丙基羧甲基纖維素中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃且輻射制冷纖維素泡沫制備方法,其特征在于,所述無(wú)機(jī)納米粒子為偏高嶺土、煅燒高嶺土、二氧化硅、氧化鈦和氧化鋅中的一種;所述無(wú)機(jī)納米粒子的粒徑為0.5-5μm,白度>90%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃且輻射制冷纖維素泡沫制備方法,其特征在于,所述纖維素纖維的平均長(zhǎng)度為0.1-1mm,平均直徑為1-10μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃且輻射制冷纖維素泡沫制備方法,其特征在于,在所述混合溶液中,所述纖維素纖維的質(zhì)量濃度為1-5%,所述無(wú)機(jī)納米粒子相對(duì)于纖維素纖維的質(zhì)量濃度為50-150%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃且輻射制冷纖維素泡沫制備方法,其特征在于,所述表面活性劑為烷基磺酸鈉、烷基芳基磺酸鈉、烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉和仲烷基硫酸鈉中的一種;在所述混合溶液中,所述表面活性劑的質(zhì)量濃度為0.1-1%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃且輻射制冷纖維素泡沫制備方法,其特征在于,所述攪拌的轉(zhuǎn)速為500-5000rpm,攪拌的時(shí)間為20-50min;所述干燥的溫度為30-80℃,干燥的時(shí)間為5-50h。
8.一種利用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的阻燃且輻射制冷纖維素泡沫。
9.一種如權(quán)利要求8所述的阻燃且輻射制冷纖維素泡沫在建筑輻射制冷材料中的應(yīng)用。
10.一種如權(quán)利要求8所述的阻燃且輻射制冷纖維素泡沫在建筑阻燃材料方面的應(yīng)用。