[发明专利]一种透明纤维素复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种透明纤维素复合材料，其制备方法包括切割、木质素去除、半纤维素去除、纤维尺寸细化、分散浸渍、固化成型等处理的步骤。所述的透明纤维素复合材料保留了纤维素微孔结构，浸渍与折射率匹配的聚合物溶液后可以制备任意尺寸大小的成品，同时与功能添加剂进行混合，具备光学选择性。本发明的透明纤维素复合材料具有可见光波段透过率好，抗紫外线和近红外线的性能优越，雾度小，可制作任意尺寸大小，适合批量化生产，具有广阔的应用价值的优点。

技术领域

本发明涉及复合材料制备领域，具体涉及一种透明纤维素复合材料及其制备方法。

背景技术

当前社会经济高速发展，人们生活水平逐步提高，同时伴随着严峻的环境问题，比如空气、土壤、水资源的污染，气候的变化和不可降解垃圾废物等问题。可持续发展经济迫在眉睫，木材是地球丰富的有机高分子资源，作为一种环境友好、可持续再生的材料，其具有良好的天然材料性能，包括低密度、高模量、高强度、高韧性、低热传导系数、无毒、可降解等。木材由于其生长特点，具备了特殊的结构和化学成分，呈现出不透明性。近年来，有科研工作者借鉴纸浆生产的工艺方法，对木材进行漂白处理，然后灌注折射率相近的树脂溶液，得到透明木材。透明木材是对木材进行脱除木质素、半纤维素和透明化处理后制备出来的一种重量轻、隔热、透明的复合材料，进一步复合不同的纳米粒子，还能使其具有光学选择透过性、良好的力学性能，在绿色建材、LED照明设备、发光磁性开关、信息储存、太阳能电池和防伪设备等多个领域有潜在的应用，进而替代传统玻璃的使用。但木材随着木质素的处理过程，机械强度大幅下降，不利于保留其完整结构，因此只局限于实验室研究。一种木材应用的环境友好型材料可替代传统玻璃至关重要。随着城镇化发展和人们生活所需，在中国每年产生的废弃玻璃约四五千吨，玻璃完全降解完全需要几千年。废弃玻璃由于受颜色、纯度等影响在提纯成本很高，所以很难能否用于循环使用。玻璃作为不可降解的废弃物，对土壤和人类的生活生产活动带来许多潜在的不安全性。

如现有的一种紫外光固化胶膜玻璃，通过在玻璃表面涂覆一层抗紫外的聚合物涂料。该技术方案主体部分使用传统的玻璃材料，环保性差。而且该方案只有一定的阻隔紫外线的功能，隔热效果不好。

如现有的一种紫外屏蔽透明木材的制备方法，该技术方案使用木材薄片去除木质素和漂白处理，再浸渍PMMA树脂溶液，固化后得到紫外屏蔽的透明木材，但该技术方案制得的透明木材对近红外线也没有屏蔽作用。

发明内容

基于此，为了解决现有传统透明材料环保性差、隔热效果不好、近红外线屏蔽作用差的问题，本发明提供了一种透明纤维素复合材料的制备方法，具体技术方案如下：

一种透明纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将收集的木材进行切割；

将切割后的木材浸泡在木质素脱除液中；

将脱除木质素后的木材浸泡在半纤维素脱除液中；

将脱除半纤维素的木材进行清洗，液封保存；

将清洗后的木材进行粉碎和细化处理；

将紫外屏蔽添加剂和近红外屏蔽添加剂加入聚合物溶液中并进行混合均匀，得到复合溶液；

将粉碎细化后的木材与复合溶液进行浸渍和混合；

使用模具进行定型固化处理，得到透明纤维素复合材料。