[发明专利]一种多功能阻燃棉织物及其制备方法与应用

说明书

本发明属于棉织物阻燃改性领域，公开了一种多功能阻燃棉织物及其制备方法与应用。方法：将棉织物进行等离子体处理，获得预处理的棉织物；将具有热电传感特性的二维层状纳米材料与多羟基高分子化合物在预处理的棉织物表面依次进行自组装，获得多功能阻燃棉织物。本发明的方法简单、条件温和、绿色环保；所制备的棉织物不仅具有优异的阻燃性能，还具有灵敏的温度感知、火灾预警、压阻传感及电热效应等功能，可广泛应用于消防救援、建筑装饰、交通运输和智能电子皮肤等领域。

技术领域

本发明属于棉织物阻燃改性领域，具体是涉及一种多功能阻燃棉织物及其制备方法与应用。

背景技术

棉织物由于具有优异的生物降解性、生物相容性、透气性、柔软舒适性而广泛应用于服装面料、家居装饰，以及交通运输等领域。然而，棉织物的主要成分是易燃的纤维素物质(含量在90％以上)，当遭遇高温或者火焰时，极易发生热裂解和氧化降解，生成左旋葡萄糖单体，并产生可燃性气体，同时燃烧过程中释放的热量反馈到棉织物表面，进一步促进棉织物降解，进而形成燃烧循环，直至棉织物完全烧毁。此外，棉织物一旦被点燃，短时间内便会发生剧烈燃烧，且蔓延速度极快，存在严重的安全隐患。因此，如何有效提高棉织物的防火安全性，减少人员伤亡和财产损失是棉织物改性与应用领域亟需解决的关键问题。

目前，研究人员对棉织物的阻燃改性进行了广泛的研究。常用的改性方法是通过化学接枝、溶胶-凝胶、浸渍法和层层自组装等技术在其表面构筑阻燃涂层。与原丝阻燃改性相比较，织物的表面改性因为涂层剂覆盖在织物的表面，在织物与火焰接触、发生热降解之前就对外界火焰快速响应，发挥高效的阻燃作用。只要涂层防火性能良好，织物就不会被燃烧。此外，阻燃涂层不会破坏基材内部的结构，对织物的综合性能影响较小。

近年来，随着人工智能、物联网、人机交互和电子皮肤等高新技术领域的快速发展，人们对纺织品的功能性、智能性也有了更高的要求。温度作为最常见且最重要的环境因素之一，在反映生理活动、环境影响及设备运行状态的过程中起着不可替代的作用，准确可靠的温度感知可为人体健康、运动状态监测和延长器件使用寿命等问题提供关键信息。更为重要的是，火灾的发生往往是从局部的反常高温开始，若能在火灾萌发期监测到异常高温并及时发出预警信号，将大幅度降低火灾发生的概率，有效减少人员伤亡和财产损失。与此同时，压力在感知人体或机器人运动状态方面也发挥着至关重要的作用。例如，将具有压阻传感功能的棉织物贴附于手指、手腕等关节部位，可以根据采集到的压阻变化信息反馈人体健康状态和设备的运行情况。此外，在实际使用过程中，若在施加较低电压情况下，便可调控棉织物的温度，起到防寒保暖、加热除冰融雪的作用，可满足在极寒天气环境中的应用。因此，若能在实现棉织物高效阻燃的基础上，进一步赋予其温度感知、火灾预警、压阻传感和电热效应等功能，不仅可以大幅提高棉织物的防火安全性，还可以大大拓展其应用范围。然而，目前所制备的阻燃棉织物往往功能单一，只能在不同程度上延缓火势的蔓延，并不能从源头上解决棉织物使用安全性的问题，也难以满足其多功能化的使用需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有棉织物易燃及功能单一的缺陷，提供一种具有温度感知、火灾预警功能的阻燃棉织物及其制备方法。本发明从源头上克服了棉织物易燃以及避免传统卤素和磷系阻燃剂对环境的不利影响，实现绿色制备、节能环保和高效阻燃的目的。本发明的阻燃棉织物在大幅提高其使用安全性的同时赋予其压阻传感和电热效应等功能。