[0001] 本发明属于火灾预警技术领域，具体涉及一种MoS2@MXene基气敏阻燃涂层及在纺织品上的应用。

[0002] 纺织品因其优良的柔软性、透气性、保暖性等优点，被广泛应用于服装、家居、交通等领域。然而，大部分纺织品属于易燃材料，给人们的日常生活造成严重的火灾隐患；同时在燃烧过程中会释放出大量的热、浓烟和有毒气体。现有技术中，室内常用的温/烟敏传感器报警灵敏度较低，通常只能在火灾中期甚至完全蔓延开时才能起到警报作用。

[0003] 开发工艺简单，同时兼顾阻燃和火灾预警功能的涂层，用于制备功能化纺织品，是一种降低室内火灾隐患的有效方法。

[0004] 近年来，磷系阻燃剂作为卤素系阻燃剂的替代品，表现出阻燃效率高、燃烧时不释放有毒气体的特点，得到了广泛的研究。其中植酸作为一种磷系生物基阻燃剂，含有6个磷酸基团和多个羟基，易于改性，能够从谷物和豆类中提取，与合成阻燃剂相比具有更广阔的前景。

[0041] 测试方法：

[0042] 采用微型量热仪测得热释放速率和热释放总量，升温速率1℃/s，测试温度100‑700℃；

[0043] 采用LFY‑606B型数字氧指数测试仪(山东省纺织科学研究院)，按照GB/T 5454‑1997标准对处理前后的棉织物进行了LOI测定，样品尺寸为15cm×6cm。

[0044] 采用热重分析仪测定MoS2@MXene基涂层织物的热稳定性，升温速率10℃/min，测试温度范围30‑900℃，气体氛围为氮气，气体流量50mL/min；

[0045] 利用DMM5100电阻仪仪测定MoS2@MXene基涂层织物对CO2气体的响应性能，气体流速200mL/min。

[0046] 实施例1：

[0047] MoS2@MXene纳米杂化材料的制备：将2g氟化锂加入40mL 9M盐酸溶液中，室温反应30min后，将温度升至35℃，加入2g Ti3AlC2，反应24h，离心，取下层沉淀水洗至pH＝7±0.5，超声60min，收集上层悬浮液，冻干，制得2D的Ti3C2Tx单片层纳米片。将150mg二水钼酸钠、
112.5mg硫脲、120mg Ti3C2Tx单片层纳米片与50mL水混合并磁力搅拌30min；用盐酸调节体系pH＝3后转入水热反应釜中，210℃水热反应24h，冷却至室温后取出，水洗、真空干燥，得到MoS2@MXene纳米杂化材料。

[0048] PA@PPy阻燃织物的制备：将1.234g吡咯、2.026g植酸与30mL水混合并磁力搅拌30min，得到第一混合液；将1.84g过硫酸铵溶解于10mL水中，得到过硫酸铵溶液；将样品规格为5cm×5cm的棉织物浸没于第一混合液中静置10min；随后，迅速向其中加入过硫酸铵溶液室温下继续静置反应15min；取出织物后用水冲洗织物表面，60℃下烘干，得到PA@PPy阻燃织物。

[0049] MoS2@MXene基气敏阻燃涂层织物的制备：将MoS2@MXene纳米杂化材料加入到去离子水中，超声搅拌均匀，得到质量浓度5mg/mL的MoS2@MXene分散液。利用浸渍法将PA@PPy阻燃织物浸没于MoS2@MXene分散液中，超声5min并不断搅拌至织物表面MoS2@MXene纳米杂化材料分散均匀后在60℃下烘至带液率为40％，重复上述步骤3次后，置于90℃烘箱中彻底烘干，得到MoS2@MXene基气敏阻燃涂层织物。

[0050] 将实施例1制得的MoS2@MXene纳米杂化材料进行了XRD和拉曼测试，结果依次如图1和图2所示。可以观察到：MoS2@MXene纳米杂化材料同时具备Ti3C2Tx(MXene)和MoS2的特征峰，且表面层间距减小，证实了MoS2@MXene纳米杂化材料制备成功。

[0051] 将实施例1制得的MoS2@MXene基气敏阻燃涂层织物(记作MoS2@MX‑Cotton)进行扫描电镜、热重分析、热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)、极限氧指数测试和CO2响应强度分析，结果分别如图3至图8所示，具体性能结果见表1。

[0052] 表1 MoS2@MXene基气敏阻燃涂层织物性能数据

[0053]

[0054] 对比例1：

[0055] MXene的制备：将2g氟化锂加入40mL 9M盐酸溶液中，室温反应30min后，将温度升至35℃，加入2g Ti3AlC2，反应24h，离心，取下层沉淀水洗至pH＝7±0.5，超声60min，收集上层悬浮液，冻干，制得2D的Ti3C2Tx单片层纳米片。

[0056] MXene基气敏阻燃涂层织物的制备：将MXene加入到去离子水中，超声搅拌均匀，得到质量浓度5mg/mL的MXene分散液。利用浸渍法将实施例1制得的PA@PPy阻燃织物浸没于MXene分散液中，超声5min并不断搅拌至织物表面MXene分散均匀后在60℃下烘至带液率为40％，重复上述步骤3次后，置于90℃烘箱中彻底烘干，得到MXene基气敏阻燃涂层织物(记作MX‑Cotton)。

[0057] 对比例2：

[0058] MoS2纳米材料的制备：将150mg二水钼酸钠、112.5mg硫脲、120mg Ti3C2Tx单片层纳米片与50mL水混合并磁力搅拌30min；用盐酸调节体系pH＝3后转入水热反应釜中，210℃水热反应24h，冷却至室温后取出，水洗、真空干燥，得到MoS2纳米材料。

[0059] MoS2基气敏阻燃涂层织物的制备：将MoS2纳米材料加入到去离子水中，超声搅拌均匀，得到质量浓度5mg/mL的MoS2纳米材料分散液。利用浸渍法将实施例1制得的PA@PPy阻燃织物浸没于MoS2纳米材料分散液中，超声5min并不断搅拌至织物表面MoS2纳米材料分散液分散均匀后在60℃下烘至带液率为40％，重复上述步骤3次后，置于90℃烘箱中彻底烘干，得到MoS2基气敏阻燃涂层织物(记作MoS2‑Cotton)。

[0060] 实施例2：不同Ti3C2Tx单片层纳米片添加量制备MoS2@MXene基气敏阻燃涂层织物[0061] 单因素对照：参照实施例1，仅将MoS2@MXene纳米杂化材料的制备过程中的Ti3C2Tx单片层纳米片添加量由120mg分别调整为60mg、90mg、150mg或180mg，其它条件不变，制备得到一系列MoS2@MXene基气敏阻燃涂层织物。

[0062] 测定实施例1和实施例2制得的MoS2@MXene基气敏阻燃涂层织物的各项性能，结果见表2。

[0063] 表2不同Ti3C2Tx单片层纳米片添加量制得的MoS2@MXene基气敏阻燃涂层织物的性能数据

[0064]

[0065] 可见，其它条件不变，Ti3C2Tx单片层纳米片添加量增加，热释放总量和峰值热释放速率降低，900℃残炭和极限氧指数提高，阻燃性能提升，但是在添加量超过120mg时，CO2响应强度降低。

[0066] 实施例3：不同二水钼酸钠添加量和硫脲添加量制备MoS2@MXene基气敏阻燃涂层织物

[0067] 单因素对照：参照实施例1，仅将二水钼酸钠的添加量由150mg(对应120mg MoS2)分别调整为100mg或200mg(对应80或150mg MoS2)，根据二水钼酸钠与硫脲的质量比为4：3同比例调整硫脲的添加量，其它条件不变，制备得到一系列MoS2@MXene基气敏阻燃涂层织物。

[0068] 对比实施例1和实施例3制得的MoS2@MXene基气敏阻燃涂层织物的各项性能，结果见表3。

[0069] 表3不同二水钼酸钠和硫脲添加量制得的MoS2@MXene基气敏阻燃涂层织物的性能数据

[0070]

[0071]

[0072] 可见，其它条件不变，二水钼酸钠添加量增加，热释放总量和峰值热释放速率降低，900℃残炭和极限氧指数提高，阻燃性能提升，但是在添加量超过120mg时，CO2响应强度降低。

[0073] 实施例4：不同传感纳米材料@MXene纳米复合材料制备涂层织物

[0074] 单因素对照：参照实施例1，仅将水热反应在MXene表面生成的MoS2替换为CuO、ZnO和SnO2，其它条件不变，制备得到传感纳米材料@MXene基涂层织物。具体地：

[0075] CuO@MXene纳米杂化材料的制备：将2g氟化锂加入40mL 9M盐酸溶液中，室温反应30min后，将温度升至35℃，加入2g Ti3AlC2，反应24h，离心，取下层沉淀水洗至pH＝7±0.5，超声60min，收集上层悬浮液，冻干，制得2D的Ti3C2Tx单片层纳米片。将31.7mg醋酸铜，120mg氢氧化钠，21.6mg Ti3C2Tx单片层纳米片与30mL水混合并磁力搅拌30min后转入水热反应釜中，140℃水热反应24h，冷却至室温后取出，水洗、真空干燥，得到CuO@MXene纳米杂化材料。

[0076] ZnO@MXene纳米杂化材料的制备：将2g氟化锂加入40mL 9M盐酸溶液中，室温反应30min后，将温度升至35℃，加入2g Ti3AlC2，反应24h，离心，取下层沉淀水洗至pH＝7±0.5，超声60min，收集上层悬浮液，冻干，制得2D的Ti3C2Tx单片层纳米片。将35mg六水合硝酸锌，
54mg氢氧化钠，28.5mg Ti3C2Tx单片层纳米片与30mL水混合并磁力搅拌30min后转入水热反应釜中，120℃水热反应12h，冷却至室温后取出，水洗、真空干燥，得到ZuO@MXene纳米杂化材料。

[0077] SnO2@MXene纳米杂化材料的制备：将2g氟化锂加入40mL 9M盐酸溶液中，室温反应30min后，将温度升至35℃，加入2g Ti3AlC2，反应24h，离心，取下层沉淀水洗至pH＝7±0.5，超声60min，收集上层悬浮液，冻干，制得2D的Ti3C2Tx单片层纳米片。将90mg二水氯化亚锡，
294mg氢氧化钠，105mg Ti3C2Tx单片层纳米片与30mL水混合并磁力搅拌30min后转入水热反应釜中，180℃水热反应12h，冷却至室温后取出，水洗、真空干燥，得到SnO2@MXene纳米杂化材料。

[0078] 测定不同传感纳米材料@MXene基涂层织物的各项性能，结果见表4。

[0079] 表4不同传感纳米材料@MXene纳米复合材料制备涂层织物性能数据

[0080]

[0081]

[0082] 可见，其它条件不变，将水热反应在MXene表面生成的MoS2替换为CuO、ZnO和SnO2，阻燃性能和CO2响应强度均降低。

[0083] 实施例5：MoS2@不同二维材料纳米复合材料制备涂层织物

[0084] 单因素对照：参照实施例1，仅将参与水热反应的二维材料由MXene替换为氧化石墨烯、石墨烯和氮化硼，其它条件不变，制备得到MoS2@二维材料基涂层织物。

[0085] 测定所得MoS2@二维材料基涂层织物的各项性能，结果见表5。

[0086] 表5MoS2@不同二维材料纳米复合材料制备涂层织物的性能数据

[0087]

[0088] 可见，其它条件不变，参与水热反应的二维材料由MXene替换为氧化石墨烯、石墨烯，阻燃性能变化不大，但是CO2响应强度降低；替换为氮化硼，阻燃性能稍有提高，但是CO2响应强度降低。

[0089] 以上所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进，亦落入本发明权利要求书所界定的保护范围之内。