[发明专利]一种层层自组装的MXene基柔性半透明电磁屏蔽面料及其制备方法

说明书

本发明提供一种层层自组装的MXene基柔性半透明电磁屏蔽面料及其制备方法，包括以下步骤：将碳纳米管、丙烯酸和无水硫酸铜加入水中，在室温下搅拌均匀，加入丙烯酸，继续搅拌，氮气除氧，辐射交联，得到含碳纳米管的阳离子聚合物水凝胶；将MXene溶液中加入聚(4‑苯乙烯磺酸钠)阴离子聚合物，在室温下搅拌均匀，得到含MXene的阴离子聚合物溶液；将织物经低温等离子活化处理后，先喷涂含碳纳米管的阳离子聚合物水凝胶，高速旋转除去多余材料，热处理得到聚阳离子层，然后喷涂含MXene的阴离子聚合物溶液，高速旋转除去多余材料，热处理得到聚阴离子层，重复上述喷涂工艺，得到层层自组装的MXene基柔性半透明电磁屏蔽面料。

技术领域

本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种层层自组装的MXene基柔性半透明电磁屏蔽面料及其制备方法。

背景技术

MXene是一种新型的二维过渡金属碳化物或碳氮化物的二维纳米层状材料,具有类似石墨烯的二维结构,兼具良好的导电性和亲水性，具有体积容量高、稳定性好、亲水性好等优点，在环境治理、能源和复合材料领域具有广泛的应用前景。电磁屏蔽材料一直是军事领域和民用防护的重要材料，因此，将Mxene材料用于电磁屏蔽纺织品中具有很好的市场前景。

中国专利CN107938026A公开的一种MXene纤维及其制备方法，向二维层状MXene的N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、乙腈、碳酸丙烯酯或者水分散液中加入单层氧化石墨烯，然后将MXene-氧化石墨烯混合液通过纺丝头毛细管挤出后，进入氯化钙，氢氧化钠、硫酸钠、氯化钙液、硝酸钠、硝酸钙、磷酸钠、氯化铁水或水/乙醇或水/异丙醇或水/甲醇混合液凝固浴，得到MXene初生纤维，再将MXene初生纤维置于水合肼、硼氢化钠、氢溴酸、氢碘酸、溴化氢、醋酸、三氟乙酸还原剂中还原氧化石墨烯，洗涤干燥，得到MXene纤维，该方法中的二维层状MXene是采用HF溶液或者LiF和HCl的混合溶液处理MAX原料，反应完全后加入去离子水离心洗涤至中性，溶液剥离后得到的；其中，MAX原料成分为Mn+1XnTx(n＝1-3)，M为Ti、Sc、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo中的一种或多种混合，X为C或N中的一种或两种混合，Tx为MXene二维片层表面-OH、F、O等功能官能团。中国专利CN103992490B公开的芳纶纤维与环氧复合材料的制备方法及MXene改性处理液，将芳纶纤维分别浸泡在丙酮溶液和硝酸溶液中，进行表面预处理，然后将芳纶纤维浸泡在MXene改性处理液中，过滤后烘干，其中MXene改性处理液重包括MXene化合物、丙酮、去离子水、异氰酸酯、尿素和硝酸，最后将芳纶纤维与环氧树脂制成纤维板，然后采用模压固化方法使复合材料板固化成形。由上述现有技术可知，MXene化合物可以附着到纤维的表面，不仅提高纤维的导电性和机械性能，还可以提高与其他复合材料界面的强韧性能，还可增加复合材料的整体力学性能，在可穿戴智能服装、电磁屏蔽、吸波材料、复合材料等领域的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种层层自组装的MXene基柔性半透明电磁屏蔽面料及其制备方法，本发明将含碳纳米管的聚丙烯酰胺和含MXene的聚(4-苯乙烯磺酸钠)分别喷涂于织物表面，通过分别高速旋转和热处理工艺，降低聚阳离子层和聚阴离子层的厚度，固化聚阳离子层和聚阴离子层的结合力，使制备的屏蔽面料的表面涂层柔性好，还具有一定的透明性，提高织物的色彩性，功能性与美观性俱佳。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种层层自组装的MXene基柔性半透明电磁屏蔽面料，所述层层自组装的MXene基柔性半透明电磁屏蔽面料包括聚阳离子层和聚阴离子层，所述聚阳离子层和聚阴离子层之间通过正反电荷自组装连接，所述聚阳离子层为含碳纳米管的聚丙烯酰胺，所述聚阴离子层为含MXene的聚(4-苯乙烯磺酸钠)。

作为上述技术方案的优选，所述聚阳离子层和聚阴离子层的总层数为20-50层。

本发明还提供所述的一种层层自组装的MXene基柔性半透明电磁屏蔽面料的制备方法，包括以下步骤：