[发明专利]一种基于纳米复合材料的智能防火纺织品及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于纳米复合材料的智能防火纺织品及其制备方法。将碳钛化铝粉末加入到盐酸和氟化锂的混合溶液中，在水浴温度为40～50℃的条件下反应；将反应物水洗至中性，离心后将沉淀物超声分散于去离子水中，随后加入钼酸铵粉末，在紫外光下照射，经透析、干燥后，得到氧化钼量子点碳化钛复合材料，将其分散为纳米浆料，对经预处理的织物采用轧‑烘‑焙的工艺进行整理，得到一种基于纳米复合材料的智能防火纺织品。本发明基于刻蚀、离子插层的原理制备氧化钼量子点碳化钛复合材料，通过后整理与织物相结合，使得纺织品具备火灾预警、抑烟功能，有利于功能化纳米材料在纺织领域的进一步应用。

技术领域

本发明涉及一种基于纳米复合材料的智能防火纺织品及其制备方法，属于功能纺织品技术领域。

背景技术

纤维素纤维织物是一种深受人们喜爱的纺织品，其具有的柔韧性、舒适性、可生物降解性使得产量日益增加。但是，纤维素纤维织物固有的易燃性带来了很高的火灾风险，严重威胁着人们的生命财产安全。为提高其防火安全性，人们开发了许多含有卤素、磷、氮的阻燃剂。然而，随着物联网的技术的快速发展和广泛应用，迫切需要更加智能的防火方法。

赋予纺织品火灾预警能力是进一步降低火灾危害的有效途径，即防患于未燃。具有预警能力的纺织品在尚未燃烧时，由于电阻或电压的快速变化，可触发火灾报警系统。MXene作为一种新兴的二维过渡金属碳化物，由于其出色的热电性能，为设计智能防火纺织品提供了新思路。当负载MXene的织物两端存在温差时，内部载流子向温差方向快速移动，从而形成稳定的电位差。且MXene的层状纳米结构使其成为可燃气体的物理屏障，以及衍生的二氧化钛在高温下可作为催化剂在凝聚相促进形成连续致密的炭。Hermawan A, ZhangB, Taufik A等人利用这一原理研究了纳米CuO/ MXene 进行甲苯的检测（ACS AppliedNano Materials, 2020, 3(5)），然而，较薄的厚度、丰富的封端基团使得MXene在使用过程中极易堆叠，从而降低了材料的导电性能和应用性能。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种温度变化探测灵敏度高，响应快速，且具有优异的循环稳定性和可重复性的基于纳米复合材料的智能防火纺织品及其制备方法。

实现本发明目的的技术方案是提供一种基于纳米复合材料的智能防火纺织品的制备方法，包括以下步骤：

（1）按质量百分浓度7～10%配置氟化锂和盐酸的混合溶液，取质量浓度为5~8%的钛碳化铝加入混合溶液中，在水浴温度为40～50 ℃的条件下反应18～28 h，将得到的反应物水洗至中性，经离心处理后超声分散于去离子水中；

（2）按钼酸铵的质量百分浓度为2~3%，将钼酸铵粉末溶解于步骤（1）制备的溶液中，在紫外光照射条件下反应，再经透析、干燥后，得到氧化钼量子点碳化钛复合材料；

（3）将步骤（2）制备的氧化钼量子点碳化钛复合材料配制成分散液，对经洗涤、烘干预处理后的织物进行轧-烘-焙处理，得到一种智能防火纺织品。

上述步骤（2）中，在72 W的紫外光照射条件下反应20～40 min。步骤（3）中，相对于织物重量，氧化钼量子点碳化钛复合材料的用量为2～6 wt%。步骤（3）中，轧-烘-焙处理的工艺条件为轧液率100～150%，预烘温度80～110 ℃，焙烘温度120～140 ℃。

本发明技术方案还包括按上述制备方法得到的一种基于纳米复合材料的智能防火纺织品。

本发明所述的一种基于纳米复合材料的智能防火纺织品，其电阻温度系数为-0.26 %/℃。

纺织品所探测温度变化的灵敏度为0.5 ℃，探测温度的响应时间为2.77 s。

即本发明提供的纺织品对0.5 ℃的温度变化便可探测到，探测及响应可在2.77 s内完成。