一种固-液主客体结构的相变阻燃涂层

本发明属于阻燃涂层，具体涉及一种固-液主客体结构的相变阻燃涂层。背景技术：1、近年来，纺织品的功能已从单纯的保护隐私、保暖扩展到防火、传感、智能温控等新应用。跨学科科学研究致力于开发智能纺织品的多方面应用，智能纺织品是一种便携式的设备，具有多种场景适用性。冬季运动期间，经验丰富的救援队伍必须在240秒内紧急行动，因为在雪天环境中受伤会迅速使内脏器官温度降至32℃以下，导致器官衰竭。因此，冬季运动的日益普及需要更加完善的安全体系。但由于专业救援人员能力有限，确保充足的黄金救援时间显得尤为关键。开发能够在极端条件下延缓体温变化、延长黄金救援时间的相变材料纺织品具有重大的科学价值和现实意义。将纤维与相变材料相结合的相变纺织品可以在相变过程中吸收、储存和释放热量，从而控制皮肤温度以适应不断变化的室外环境。2、相变材料在纺织品中应用面临的主要挑战之一是高可燃性，这一点已被先前的研究人员广泛研究。阻燃剂的物理共混显著提高了相变材料的阻燃性能，但相变材料的潜热不可避免地降低。近年来，化学改性成为提高相变材料阻燃性能的新方法。在已报道的化学改性中，接枝含磷基团被认为是增强阻燃性和保持相变能力的最有效方法。pcm在纺织品中应用的另一个挑战是泄漏风险，这促进了对pcm载体材料的研究。根据基材的不同，这些载体材料可分为微胶囊、聚合物基、无机多孔或添加功能材料的有机-无机纳米复合材料。3、为了解决相变材料易燃与易泄露的问题，涂层技术受到了广泛的关注，特别是对于高表面积的纺织品。所制备的相变阻燃涂料中的活性阻燃成分可以覆盖三维框架的表面，从而抑制早期火势的蔓延，阻燃涂料的改性和应用方便且通用，可增强消防安全并保持商业织物的外观。此外，硅凝胶形成的三维网络对相变材料起到良好的包裹作用。技术实现思路1、本发明提供了一种固-液主客体结构的相变阻燃涂层。本发明以硅氧烷结构为前驱体，水解后的凝胶网络作为负载主体，以阻燃改性后的相变材料为客体材料，通过溶胶凝胶法制备出用于温度管理与阻燃的主客体结构智能涂层。具有相变温度可控、阻燃、不易泄漏等优点，兼顾阻燃与相变性能，可应用于冷环境与热环境中个人温度管理与防火，例如雪地救援，野外露营等活动。2、本发明固-液主客体结构的相变阻燃涂层，包括主体组分硅凝胶和客体组分相变阻燃剂，其中相变阻燃剂的化学结构如下式(i)所示：3、4、式(i)中，n可以调控涂层的相变温度。5、本发明固-液主客体结构的相变阻燃涂层，是通过包括如下步骤的方法制备获得：6、步骤1：将磷酰化合物与缚酸剂溶于有机溶剂中，然后滴加长链烷醇，0～80℃下反应0.5～24小时，反应物过滤，滤液部分水洗，有机相采用旋蒸除去溶剂，得到相变阻燃剂；7、步骤2：将硅氧烷结构前驱体与所述相变阻燃剂加入乙醇水混合溶液中，调节体系ph值，反应温度为20～80℃，反应时间为0.5～24h；反应结束后，将经过碱处理后的织物浸泡在获得的溶液中5-30分钟，取出后用水冲洗，放入40-90℃烘箱烘干，得到相变阻燃涂层织物。8、步骤1中，所述磷酰化合物为甲基膦酰二氯、三氯氧磷、苯基膦酰二氯中的一种或几种的混合物。当磷酰化合物为甲基膦酰二氯和苯基膦酰二氯时可以直接按照步骤1进行反应，当为三氯氧磷时需要在反应后段加入甲醇(需要添加甲醇用于反应剩余的酰氯)进一步反应。9、步骤1中，所述缚酸剂为三乙胺、吡啶、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或几种的混合物。10、步骤1中，所述长链烷醇为月桂醇、十三醇、肉豆蔻醇、十五醇、棕榈醇、十七醇、硬脂醇中的一种或几种的混合物。11、步骤2中，所述硅氧烷结构前驱体为正硅酸四乙酯、3-氨丙基三乙氧基硅烷等硅烷偶联剂中的一种或几种的混合物。12、步骤2中，所述硅氧烷结构前驱体与所述相变阻燃剂的质量比为1.0:0.5～1.5。13、步骤2中，所述乙醇水混合溶液中乙醇和水的体积比为3-9:1。14、步骤2中，使用酸或者碱调节体系ph＝2-4或ph＝9-11。15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：16、1、本发明提供的箱变阻燃剂具有相变温度可调、含磷量高等特点，可以兼顾相变性能与阻燃性能。17、2、本发明提供的阻燃硅凝胶包裹相变材料的策略，可以很好解决相变材料易泄露的问题，同时si-oh结构提升了和基材的附着力。18、3、本发明提供的一步法策略，为温控阻燃涂层的大规模施工提供了一种参考。技术特征：1.一种固-液主客体结构的相变阻燃涂层，其特征在于：2.根据权利要求1所述的固-液主客体结构的相变阻燃涂层，其特征在于所述相变阻燃剂通过包括如下步骤的方法制备获得：3.根据权利要求2所述的固-液主客体结构的相变阻燃涂层，其特征在于：4.根据权利要求1所述的固-液主客体结构的相变阻燃涂层，其特征在于：5.根据权利要求4所述的固-液主客体结构的相变阻燃涂层，其特征在于：6.根据权利要求5所述的固-液主客体结构的相变阻燃涂层，其特征在于：7.根据权利要求4所述的固-液主客体结构的相变阻燃涂层，其特征在于：8.根据权利要求4所述的固-液主客体结构的相变阻燃涂层，其特征在于：9.根据权利要求8所述的固-液主客体结构的相变阻燃涂层，其特征在于：技术总结本发明公开了一种固‑液主客体结构的相变阻燃涂层，包括主体组分硅凝胶和客体组分相变阻燃剂，其中相变阻燃剂的化学结构如下式(I)所示：式(I)中，n可以调控涂层的相变温度。本发明以硅氧烷结构为前驱体，水解后的凝胶网络作为负载主体，以阻燃改性后的相变材料为客体材料，通过溶胶凝胶法制备出用于温度管理与阻燃的主客体结构智能涂层。本发明涂层具有相变温度可控、阻燃、不易泄漏等优点，兼顾阻燃与相变性能，可应用于冷环境与热环境中个人温度管理与防火，例如雪地救援，野外露营等活动。技术研发人员：邢伟义,戚良元,阚永春,宋磊,胡源受保护的技术使用者：中国科学技术大学技术研发日：技术公布日：2024/8/13