[发明专利]一种透明的阻燃预警水性涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种透明的阻燃预警水性涂料及其制备方法和在火灾循环预警中的应用。透明的阻燃预警水性涂料包括氧化MXene、凯夫拉纤维、功能化交联剂和水；氧化MXene通过Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;和MXene按质量比不小于1:5在水中混合反应后去除过量的Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;得到。制备方法：将氧化MXene、凯夫拉纤维、功能化交联剂和水混匀得到透明的阻燃预警水性涂料。将本发明的涂料直接涂覆于木质材料等易燃材料或墙面，在实现绿色阻燃的同时也能够获得快速灵敏的循环报警响应。

技术领域

本发明涉及水性阻燃预警涂料技术领域，具体涉及一种透明的阻燃预警水性涂料及其制备方法和应用。

背景技术

在当今文明现代化的社会，木质材料广泛应用于各种场所，在建筑、家具和包装等领域发挥着重要作用。然而，木质材料的易燃性使其远离火灾变得异常困难。一旦遇到热源，木质材料极易被点燃并迅速蔓延，极有可能造成严重的人员伤亡、财产损失和文明损失，特别是木质古建筑物发生火灾。近年来，众多类似的木质古建筑物因火灾损毁，使得人们越来越重视木质材料的防火保护。因此，研究开发一种遇到火灾或高温可以迅速报警，并且可以实现多次循环预警的透明阻燃涂层及其传感器有望解决消防安全领域的上述问题。

近年来，基于不同报警机制的各种火灾报警系统层出不穷(如电阻转换、热电转换、形状/相变和颜色变化)，但是这些报警系统大都存在一些缺陷。例如，感温红外探测器要求无障碍物遮挡，否则极容易出现误报警的情况，可靠性不强，限制其在消防安全领域的发展与应用；烟雾报警器的报警具有滞后性，只有在灾情扩大到一定程度出现较高浓度的气体挥发物才能触发报警，且无法应用于复杂的室外环境。

在众多火灾报警系统中，电阻转换型火灾报警材料因其应用场景广泛、报警响应灵敏等诸多优点引起了众多研究者的关注。其中，公开号为CN109021983A的专利说明书公开了一种利用硅烷偶联剂和抗坏血酸功能化氧化石墨烯，使其能在100～250℃还原，实现火灾预警，但该材料不具备多次循环预警的功能。此外，公开号为CN 111254737 A的专利说明书公开了一种多功能MXene涂层及其制备方法和在火灾循环探测预警中的应用，通过在MXene网络中引入PEG/PVP高分子和功能性含硅助剂，制备得到了疏水耐候，可循环报警的阻燃涂层及其火灾报警装置。类似的，公开号为CN 114621637 A的专利说明书公开了一种纳米纤维素穿插MXene复合材料、制备方法及其应用，通过将纳米纤维素穿插MXene，制得的复合材料能够阻断常温和低温下MXene的导电能力，而当发生火灾时MXene导电网络接通，及时发出预警信号。然而，以上两种MXene涂层为深黑色，无法改变涂料的颜色，难以满足个性化需求和实现商业化应用。另外，公开号为CN 112831224 A的发明专利介绍了一种具有火灾循环预警功能且颜色可调的水性阻燃涂料及其制备方法和应用，通过调整TiO₂、MMT、功能性纳米纤维素和增稠剂(羟甲基纤维素)的比例，绿色简便地制备了基于TiO₂、MMT的颜色可调且具备循环报警功能的水性阻燃涂料，但这样的非透明涂料在一些特殊领域，如木质古建筑物等，仍无法实现商业化的大规模应用。因此，在涂层兼顾具有阻燃、快速及优良的循环预警功能的同时，解决其透明性仍具很大的挑战。

发明内容

针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本发明提供了一种透明的阻燃预警水性涂料，以凯夫拉纤维(ANF)和H₂O₂氧化的迈科烯(MXene)等为主要原料，可用于木质材料等的火灾防护和循环预警。将本发明的涂料直接涂覆于木质材料等易燃材料或墙面，在实现绿色阻燃的同时也能够获得快速灵敏的循环报警响应。本发明的涂料呈现透明浅黄色，将其涂敷于木质材料表面，晾干后木质材料基本保持原有颜色和状态。若木质材料表面有花纹或文字符号，涂上涂层后依旧能清晰显示原有的花纹或文字符号，特别适合用于木质古建筑物的火灾防护。

一种透明的阻燃预警水性涂料，包括氧化MXene、凯夫拉纤维、功能化交联剂和水；