一種高選擇性復(fù)合彩色膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及彩色膜的制備。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維素是地球上最豐富的有機(jī)物之一，是自然界取之不盡、用之不竭的可再生資源。本品具有粘合、填充、成膜等作用，用于樹脂合成塑料、涂料、橡膠代用品、油墨、絕緣材料，也用作膠粘劑，紡織品整理劑等。氰乙基纖維素的應(yīng)用很廣泛，低DS (0.3~0.5)能阻止霉菌和細(xì)菌的進(jìn)攻，已經(jīng)應(yīng)用于紡織品中。部分取代的氰乙基纖維素抗熱抗酸性很好，能避免降解。氰乙基纖維素具有高的絕緣性可用于絕緣體中?，F(xiàn)有技術(shù)在制備纖維素納米晶中，沒有人采用乙基纖維素和氰乙基纖維素作為原料，而且現(xiàn)有技術(shù)中的纖維素納米晶尺寸大，其分離過程比較困難，結(jié)合不緊密、分布不均勻，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，硫酸酸解制備的纖維素納米晶因為表面接枝上了磺酸根基團(tuán)，特殊的表面形貌及所含的大量負(fù)電荷使其能夠在水溶液中排列成膽留型液晶，具有形成彩色膜的能力。但該方法耗時長，需要幾天的時間，極大限制成膜的速度。石墨烯作為一種完美的二維碳材料由于其優(yōu)異的導(dǎo)電性能、光學(xué)性能、力學(xué)性能以及耐熱性能受到廣泛的關(guān)注，目前還未有報道將纖維素納米晶和石墨烯復(fù)合制備帶磁性且具有高選擇彩色膜的方法，因此，如何生產(chǎn)帶磁性且具有高選擇彩色膜，提高生產(chǎn)效率，是本發(fā)明要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的纖維素納米晶尺寸大，結(jié)合不緊密、分布不均勻，以及彩色膜制備方法耗時長，產(chǎn)品應(yīng)用效果不顯著等缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種高選擇性復(fù)合彩色膜的制備方法。
[0005]本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
一種高選擇性復(fù)合彩色膜的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟:
(1)制高比表面積石墨烯:將氧化石墨烯浸潰在堿性電解液中，用超聲儀分散處理20-30min,將溶液冷凍干燥得到氧化石墨烯氣凝膠，控制電壓在80-120V之間，溫度為240-250°C，熱還原石墨烯；
(2)制磁性纖維素納米晶:將纖維素原料加入酸性溶液中，調(diào)節(jié)ph至4-5，在68-70°C下，攪拌進(jìn)行酸解，加入質(zhì)量濃度為0.08%的硫酸鐵溶液，加入溫度為90-10(TC去離子水反應(yīng)20-25min，離心分離，將得到的沉淀洗滌，并重復(fù)分離至上清液變渾濁；
(3)制復(fù)合彩色膜:將制備好的納米晶懸浮液稀釋至0.5~2wt%，按照纖維素納米晶99.0~99.7%，石墨烯0.3~1.0%的重量比例進(jìn)行復(fù)合，加入石墨烯重量0.6-0.8%的二苯甲酮作光引發(fā)劑，混合后超聲處理3-5h，控制溫度為38-40°C，加壓成膜。
[0006]進(jìn)一步的，所述步驟(1)中堿性電解液為由硅酸鈉、二氧化鈦和氫氧化鈉按照重量比2:2:5組成的混合物溶液。
[0007]進(jìn)一步的，所述步驟(2)中酸性溶液為硫酸和鹽酸按照摩爾比3:2組成的混合溶液。
[0008]進(jìn)一步的，所述步驟(2)中纖維素原料采用乙基纖維素和氰乙基纖維素按照重量比3:2組成的混合物。
[0009]本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明中的石墨烯先在堿性電解液中預(yù)處理，堿性電解液中的鈦、硅元素和石墨烯相結(jié)合，為后期的色彩膜提高了鈦合金表面硬度和耐磨性能，通過熱還原制得的石墨烯的比表面積高。
[0010]本發(fā)明中的纖維素原料酸解后，加入硫酸鐵處理，制備的纖維素納米晶帶有磁性，具有較強(qiáng)的選擇反刺光能力，又其有較好的穩(wěn)定性。
[0011]本發(fā)明通過將石墨烯和磁性纖維素納米晶制得的復(fù)合彩色膜，制備周期短，由于流動場的存在下，縮短了成膜時間，制得的彩色膜表面光滑平整，且?guī)в薪饘俟鉂桑S著濕度的變化顏色也會變化。
[0012]通過添加二苯甲酮作光引發(fā)劑制得的復(fù)合彩色膜，色彩膜浸入水中的時間不同，含水量不同，膜中含水量的不同導(dǎo)致反射的光學(xué)效應(yīng)不同，含水量的多少決定具有選擇性反射某波長的光的特殊光學(xué)效應(yīng)，膜干燥后，可恢復(fù)原來的顏色。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
一種高選擇性復(fù)合彩色膜的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟:
(1)制高比表面積石墨烯:將氧化石墨烯浸潰在由硅酸鈉、二氧化鈦和氫氧化鈉按照重量比2:2:5組成的堿性電解液中，用超聲儀分散處理20min，將溶液冷凍干燥得到氧化石墨烯氣凝膠，控制電壓在80V之間，溫度為240°C，熱還原20min得到石墨烯；
(2)制磁性纖維素納米晶:將乙基纖維素和氰乙基纖維素按照重量比3:2組成的纖維素原料加入硫酸和鹽酸按照摩爾比3:2組成的酸性溶液中，調(diào)節(jié)ph至4-5，在68°C下，攪拌進(jìn)行酸解，加入質(zhì)量濃度為0.08%的硫酸鐵溶液，加入溫度為100°C去離子水反應(yīng)25min，離心分離，將得到的沉淀洗滌，并重復(fù)分離至上清液變渾濁；
(3)制復(fù)合彩色膜:將制備好的納米晶懸浮液稀釋至0.5wt%，按照纖維素納米晶30毫升與0.9毫克石墨烯比例進(jìn)行復(fù)合，加入石墨烯重量0.6%的二苯甲酮作光引發(fā)劑，混合后超聲處理5h，控制溫度為38°C，加壓成膜。
[0014]實施例2
一種高選擇性復(fù)合彩色膜的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟:
(1)制高比表面積石墨烯:將氧化石墨烯浸潰在由硅酸鈉、二氧化鈦和氫氧化鈉按照重量比2:2:5組成的堿性電解液中，用超聲儀分散處理25min，將溶液冷凍干燥得到氧化石墨烯氣凝膠，控制電壓在100V之間，溫度為245°C，熱還原石墨烯；
(2)制磁性纖維素納米晶:將乙基纖維素和氰乙基纖維素按照重量比3:2組成的纖維素原料加入硫酸和鹽酸按照摩爾比3:2組成的酸性溶液中，調(diào)節(jié)ph至4-5，在70°C下，攪拌進(jìn)行酸解，加入質(zhì)量濃度為0.08%的硫酸鐵溶液，加入溫度為100°C去離子水反應(yīng)23min，離心分離，將得到的沉淀洗滌，并重復(fù)分離至上清液變渾濁；
(3)制復(fù)合彩色膜:將制備好的納米晶懸浮液稀釋至lwt%，按照纖維素納米晶30毫升與0.9毫克石墨烯比例進(jìn)行復(fù)合，加入石墨烯重量0.7%的二苯甲酮作光引發(fā)劑，混合后超聲處理4h，控制溫度為40°C，加壓成膜。
[0015]實施例3
一種高選擇性復(fù)合彩色膜的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟:
(1)制高比表面積石墨烯:將氧化石墨烯浸潰在由硅酸鈉、二氧化鈦和氫氧化鈉按照重量比2:2:5組成的堿性電解液中，用超聲儀分散處理30min，將溶液冷凍干燥得到氧化石墨烯氣凝膠，控制電壓在120V之間，溫度為250°C，熱還原石墨烯；
(2)制磁性纖維素納米晶:將乙基纖維素和氰乙基纖維素按照重量比3:2組成的纖維素原料加入硫酸和鹽酸按照摩爾比3:2組成的酸性溶液中，調(diào)節(jié)ph至4-5，在70°C下，攪拌進(jìn)行酸解，加入質(zhì)量濃度為0.08%的硫酸鐵溶液，加入溫度為100°C去離子水反應(yīng)25min，離心分離，將得到的沉淀洗滌，并重復(fù)分離至上清液變渾濁；
(3)制復(fù)合彩色膜:將制備好的納米晶懸浮液稀釋至2wt%，按照纖維素納米晶30毫升與0.9毫克石墨烯比例進(jìn)行復(fù)合，加入石墨烯重量0.8%的二苯甲酮作光引發(fā)劑，混合后超聲處理3h，控制溫度為40°C，加壓成膜。
[0016]實施例1、2、3所制得的復(fù)合彩色膜是石墨烯含量為0.5%、1%、2%的復(fù)合溶液分別超聲3h、4h、4h所得到的顏色不同的彩色膜，由此可以看出，通過控制超聲處理的時間可以獲得不同顏色的彩色膜。將三個實施例中制得的彩色膜浸水前及浸入水中取出后放置不時間的照片，可以看到彩色膜的顏色隨放置時間即膜中含水量的不同而改變，且膜干燥后，可恢復(fù)原來的顏色，由此可見，可以通過控制彩色膜的含水量來控制膜的顏色。
【主權(quán)項】
1.一種高選擇性復(fù)合彩色膜的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟: (1)制高比表面積石墨烯:將氧化石墨烯浸潰在堿性電解液中，用超聲儀分散處理20-30min,將溶液冷凍干燥得到氧化石墨烯氣凝膠，控制電壓在80-120V之間，溫度為240-250°C，熱還原石墨烯； (2)制磁性纖維素納米晶:將纖維素原料加入酸性溶液中，調(diào)節(jié)ph至4-5，在68-70°C下，攪拌進(jìn)行酸解，加入質(zhì)量濃度為0.08%的硫酸鐵溶液，加入溫度為90-10(TC去離子水反應(yīng)20-25min，離心分離，將得到的沉淀洗滌，并重復(fù)分離至上清液變渾濁； (3)制復(fù)合彩色膜:將制備好的納米晶懸浮液稀釋至0.5~2wt%，按照纖維素納米晶99.0~99.7%，石墨烯0.3~1.0%的重量比例進(jìn)行復(fù)合，加入石墨烯重量0.6-0.8%的二苯甲酮作光引發(fā)劑，混合后超聲處理3-5h，控制溫度為38-40°C，加壓成膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高選擇性復(fù)合彩色膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中堿性電解液為由硅酸鈉、二氧化鈦和氫氧化鈉按照重量比2:2:5組成的混合物溶液。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高選擇性復(fù)合彩色膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中酸性溶液為硫酸和鹽酸按照摩爾比3:2組成的混合溶液。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高選擇性復(fù)合彩色膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中纖維素原料采用乙基纖維素和氰乙基纖維素按照重量比3:2組成的混合物。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高選擇性復(fù)合彩色膜的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：（1）制高比表面積石墨烯；（2）制磁性纖維素納米晶；（3）制復(fù)合彩色膜：將制備好的納米晶懸浮液和石墨烯進(jìn)行復(fù)合，加入二苯甲酮作光引發(fā)劑，超聲處理后加壓成膜。通過添加二苯甲酮作光引發(fā)劑制得的復(fù)合彩色膜，色彩膜浸入水中的時間不同，含水量不同，膜中含水量的不同導(dǎo)致反射的光學(xué)效應(yīng)不同，含水量的多少決定具有選擇性反射某波長的光的特殊光學(xué)效應(yīng)，膜干燥后，可恢復(fù)原來的顏色。
【IPC分類】C08L1/26, C08J5/18, C08K3/04, C08L1/28
【公開號】CN105295108
【申請?zhí)枴緾N201410330020
【發(fā)明人】宋波
【申請人】青島藍(lán)農(nóng)谷農(nóng)產(chǎn)品研究開發(fā)有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2014年7月12日