二硫化鉬/還原氧化石墨烯對滌綸織物的阻燃性能

摘要：為了賦予滌綸（PET）織物良好的阻燃、抑煙性能，實現PET織物的低煙、無鹵阻燃，采用浸軋工藝，用水熱法制備二硫化鉬/還原氧化石墨烯（MoS2/RGO）復合材料，并將其用于PET織物的阻燃整理。采用掃描電子顯微鏡、紅外光譜儀以及X射線衍射儀等對MoS2/RGO復合材料以及MoS2/RGO/PET織物的微觀形貌與化學結構進行分析；采用垂直燃燒測試儀、煙霧密度箱、接觸角儀等對MoS2/RGO/PET織物的阻燃、抑煙性能以及親水性能進行表征與測試。結果表明：MoS2/RGO復合材料在織物上能夠形成良好包覆，且能夠有效提高PET織物的熱穩定性，在700 ℃時，其殘炭率較純織物明顯提升；MoS2/RGO/PET織物的極限氧指數可提升至28.2%，總熱釋放量較純PET織物下降60.5%，煙霧密度降低59.9%，具有良好的自熄性能，損毀長度可降低至10.6 cm。此外，MoS2/RGO復合材料可以賦予PET織物良好的親水性能，在2.2 s時接觸角變為0°，有效改善了PET織物的服用舒適性能。

關鍵詞：二硫化鉬/還原氧化石墨烯（MoS2/RGO）；阻燃整理; 抑煙; PET織物; 水熱法; 浸軋

中圖分類號：TS1956

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2024）02-0130-11

滌綸（PET）纖維具有強度高、模量高、回彈性好、耐熱性以及耐摩擦性高、保形性良好等優點，已成為用途最廣、產量最大的一種合成纖維［1］，被廣泛應用于服裝面料和工業制品［2］。但PET纖維屬于可燃性纖維（極限氧指數為19%左右）［3］。PET受熱易熔融、分解、燃燒，產生大量黑煙、并且產生熔融滴落現象，容易造成二次危害，極大地限制了它的使用［4］。因此，對PET織物進行阻燃整理具有重要的理論意義和應用價值。PET的阻燃改性方法有很多。可從PET分子的合成階段開始，利用共聚等手段，將阻燃劑中的阻燃官能團引入PET大分子鏈，改變分子結構得到阻燃PET聚合物;共聚法制備的阻燃PET纖維阻燃耐久性較好，但會降低其耐熱氧化性［5］。另外可以在纖維的熔融紡絲階段將阻燃劑與普通的PET原料進行共混，最終制得阻燃PET纖維；共混法工藝簡單，設備要求低，但對阻燃劑要求較高，阻燃劑在熔融的聚酯中分散不均勻、紡絲難度大［6］。也可以通過表面接枝法將阻燃劑通過化學鍵與纖維相連接；表面接枝法生產成本較低，但會影響織物的力學性能［7］。還可以通過后整理阻燃改性，這類方法主要包括浸漬烘培、涂覆等，將阻燃整理劑在PET纖維或者織物上形成具有阻燃效果的保護膜，受熱時阻燃保護膜能夠隔絕氧氣和熱量，從而阻止內部的纖維和織物燃燒［8］；后整理法生產成本低，工藝簡單，是PET織物常用的阻燃改性方法［9］。

石墨烯及其衍生物作為新型材料，在力學、光學、熱學等方面具備諸多優良性能，被廣泛應用于化學、物理、醫藥等領域中，在紡織領域中也得到了廣泛應用［10］。還原氧化石墨烯（RGO）由氧化石墨烯（GO）還原得到，通過還原可以減少GO表面的含氧官能團數量，從而提升其熱穩定性。作為一種二維層狀碳質型材料，RGO具有優異的熱穩定性、阻隔性能、大表面吸附等特性［11］。RGO納米片的層狀結構可以提供曲折的擴散路徑，從而提高氣體、水分和氧氣傳輸的阻隔性能，減少熱量傳遞并抑制可燃性揮發物［12］。利用RGO捕捉自由基的作用和片層結構的阻隔作用，可有效降低材料燃燒過程中的能量傳遞，從而提高高分子材料的阻燃性能［13］。Ji等［14］通過合理設計涂層工藝，重復進行多次循環，在真絲織物表面沉積更多的RGO薄片，從而獲得更好的阻燃性能；經RGO包覆后的真絲織物，特別是經過9次包覆工藝的真絲織物，其阻燃性能較原始真絲織物有所提高，在垂直火焰測試中表現出更高的極限氧指數值、更好的熱穩定性和更短的損傷長度。Han等［15］通過調控溫度制備出還原程度不同的RGO，該結果表明：在溫度 為800 ℃對GO進行還原后的石墨烯材料對聚苯乙烯的阻燃效果最好，加入質量分數5%的RGO后，復合材料的 PHRR降低了47.5%。Xu等［16］利用水合肼還原GO，并加入聚氨酯中改善其阻燃性能；該研究表明：在700 ℃時聚氨酯的殘炭率小于0.1%，而加入質量分數2%的RGO后，聚氨酯的殘炭率高達1.1%，PHRR值降低了約 43.5%，阻燃性能有所提升。但是RGO的導熱系數較高，自身的阻燃效率較低，同時對燃燒產生煙霧的抑制能力有限，不能滿足現行阻燃標準的要求［17］。

同樣作為二維層狀材料的MoS2具有較好的熱穩定性；相比于RGO片層，MoS2納米片層還具有更低的導熱性［18］。過渡金屬元素Mo可促進燃燒過程中炭層的形成，從而有效阻止火焰和聚合物基體之間的物質和能量交換，抑制聚合物的降解，最終提高聚合物材料的阻燃性能［19］。同時，MoS2在受熱生成MoO3，可作為聚合物的抑煙劑，減少聚合物燃燒時有毒氣體的生成量，為火災救援贏得寶貴時間［20］。Cai等［21］將聚苯胺改性的氮化硼（BN/PANI）固定在二硫化鉬（MoS2）納米片的表面，從而形成多功能納米雜化物。基于BN納米片的阻隔作用和MoS2的路易斯酸催化作用，所制備的BN/PANI/MoS2對環氧樹脂的阻燃和毒煙抑制具有較好的增強作用。該結果表明：BN/PANI/MoS2的添加質量分數為5.0%時，其PHRR、THR、TSP 分別降低23.7%、9.1%和29.9%。Pan等［22］將殼聚糖和二硫化鉬（MoS2）組成的防火涂層首先通過逐層組裝技術沉積在柔性聚氨酯（FPU）泡沫上，整理后的泡沫在整個燃燒過程中可以燃燒但沒有熔體滴落，燃燒后保持其形狀，而純泡沫則被完全燃燒。熱重分析/紅外光譜分析表明，MoS2填充涂層可以明顯減少泡沫熱分解過程中有機氣態熱解產物和有毒揮發物的量。由此可見，MoS2作為一種阻燃添加劑，具有優異的抑煙效果，將MoS2與RGO進行復合，可以發揮MoS2的低導熱性、快速成炭性、抑煙性以及RGO的高穩定性、強阻隔性與大表面吸附等性能，產生協同阻燃的效果，達到阻燃抑煙的雙重目標，為開發出綠色環保型阻燃劑提供新的思路。

本文首先通過一步水熱法制備了三維MoS2/RGO納米片；然后以3-氨基丙基三乙氧基硅烷（KH550）為交聯劑，通過軋烘焙工藝，在PET織物表面負載具有阻燃抑煙性能的MoS2/RGO納米片；研究了MoS2/RGO/PET織物的熱穩定性、阻燃性、抑煙性以及親水性能。本文可為制備工藝簡單的阻燃抑煙PET織物提供新的途徑。

1實驗

1.1實驗材料和試劑

織物：PET織物（平紋，平方米克重為168 g/m2，經、緯密度分別為233 根/（10 cm）、186 根/（10 cm），線密度為36.9 tex，捻度為390 捻/m，江蘇納盾科技有限公司）

試劑：二水鉬酸鈉（Na2MoO4·2H2O）、硫脲（CS（NH2）2），分析純，江蘇氬氪氙材料科技有限公司；氧化石墨烯（GO），工業級，蘇州碳豐科技有限公司；無水乙醇、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、草酸（H2C2O4），分析純，優特普科技蘇州有限公司；硅烷偶聯劑KH550，99%，濟南興飛隆化工有限公司。

1.2主要儀器設備

聚四氟乙烯內襯不銹鋼高壓反應釜（50 mL，蘇州泰斯萊科學儀器有限公司）；DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（上海普渡生化科技有限公司）；TG16.5-WS型臺式高速離心機（上海盧湘儀離心機有限公司）;X-ray Powder diffractometers型X射線衍射儀（德國布魯克）；HT7700 型透射電子顯微鏡（日本日立公司）；Nicolet5700型傅里葉變換紅外光譜儀（美國Thermo Fisher Scientific公司）；XploRA plus型拉曼光譜儀（法國Jobin Yvon公司）；Regulus 8230型高分辨場發射掃描電鏡（日本日立公司）；FT0080型極限氧指數測試儀（英國Fire Testin Technology公司）；SDL M233 M型垂直燃燒測試儀（深圳錫萊-亞太拉斯有限公司）；NBS型煙霧密度箱（英國FTT公司）；Diamond TG-DTG 5700型熱重差熱聯用儀（美國TA公司）；FTT-0007型錐形量熱儀（英國FTT公司）；OCAT21型接觸角儀（美國科諾有限公司）。

1.3實驗方法

1.3.1MoS2/RGO復合材料的制備

將0.3 g二水鉬酸鈉緩慢加入到30 mL去離子水中，在450 r/min的攪拌速率下緩慢溶解，然后向上述溶液中依次加入0.7 g硫脲和0.15 g草酸，并將上述混合溶液攪拌4 h。隨后將溶液pH調至弱酸性（pH值為5～6），加入聚乙烯吡咯烷酮，并繼續攪拌30 min。將氧化石墨烯加入上述混合溶液中，并超聲1 h，然后將溶液移至50 mL聚四氟乙烯內襯不銹鋼高壓反應釜中，200 ℃條件下進行水熱反應24 h。待反應結束后，將溶液冷卻至室溫，并從反應釜中取出，超聲離心出固體樣品（離心速度8000 r/min，離心時長10 min），然后用去離子水和乙醇分別洗滌3次去除雜質，在65 ℃的真空烘箱中干燥8 h，充分研磨得到MoS2/RGO納米粉末。

1.3.2MoS2材料的制備

將2.1 g二水鉬酸鈉加入到50 mL去離子水中，在500 r/min的攪拌速率下緩慢溶解，然后取114 g硫脲加入溶液中，充分攪拌5 h。攪拌混合均勻后，將溶液移至100 mL聚四氟乙烯內襯不銹鋼高壓反應釜中，200 ℃條件下進行水熱反應24 h。待反應結束后，將溶液冷卻至室溫，取出溶液，超聲離心出固體樣品（離心速度8000 r/min，離心時長6 min），然后用去離子水和乙醇洗滌去除雜質，在65 ℃的真空烘箱中干燥6 h，充分研磨得到MoS2納米粉末。

1.3.3MoS2/RGO/PET、MoS2/PET和GO/PET織物的制備

PET織物預處理：將PET織物凈洗（溫度75 ℃，時間45 min，洗滌劑3 g/L），期間用玻璃棒不斷攪動以除去織物上的漿料及雜質，然后水洗，烘干。將烘干后的織物進行堿減量處理（NaOH 25 g/L，浴比1∶35，溫度95 ℃，時間35 min）。將堿減量處理后的織物洗滌、烘干，備用。

后整理：將MoS2/RGO、MoS2和GO分別以20 g/L的濃度分散在去離子水中，各自加入1.5 g/L的硅烷偶聯劑KH550，總液量為250 mL，配置為整理液。將預處理后的PET織物放入軋車中進行二浸二軋（壓力0.25 MPa，車速2 m/s，軋余率為100%±5%）處理，90 ℃預烘4 min，160 ℃烘焙4 min，分別得到MoS2/RGO/PET、MoS2/PET和GO/PET織物。

1.4測試與表征

1.4.1化學結構與晶體結構分析

采用傅里葉變換紅外光譜儀對MoS2/RGO復合材料、GO以及MoS2的化學結構進行測試。測試波數范圍為4000～400 cm-1。

采用拉曼光譜儀對MoS2/RGO復合材料、GO以及MoS2的化學結構進行測試。測試波數范圍為2000～200 cm-1。

通過X射線衍射儀對MoS2/RGO復合材料、GO、MoS2以及MoS2/RGO/PET織物進行結構分析以及物相的定性與定量分析，測試角度范圍為10°～80°，掃描速度為0.15（°）/s。

1.4.2形貌表征與元素分析

采用Regulus 8230高分辨場發射掃描電鏡對MoS2/RGO復合材料進行表征。通過Regulus 8230高分辨場發射掃描電鏡觀察MoS2/RGO/PET織物的表面形態，并使用能譜儀對織物表面的元素種類及含量進行測試。

1.4.3熱穩定測試

通過熱重分析儀測試MoS2/RGO/PET織物的熱穩定性，最高溫度為700 ℃，升溫速率為10 ℃/min，樣品質量為（6.5±0.5） mg。

1.4.4阻燃性能測試

根據GB/T 5454—1997《紡織品燒性能試驗 氧指數法》，使用氧指數儀器測試MoS2/RGO/PET織物的極限氧指數，試樣尺寸為150 mm×58 mm。

按照GB/T 5455—2014《紡織品燃燒性能 垂直方向損毀長度、陰燃和續燃時間的測定》，通過織物阻燃性能測試儀測試MoS2/RGO/PET織物的垂直燃燒性能，試樣尺寸為300 mm×89 mm。

參照ISO 5660—1：2016《對火反應試驗 熱釋放、產煙量及質量損失率 第一部分：熱釋放速率（錐形量熱儀法）》，測試試樣的總熱釋放（THR），試樣尺寸為100 mm×100 mm×4 mm，輻射功率為35 kw/m2。

采用Regulus 8230高分辨場發射掃描電鏡對PET織物與MoS2/RGO/PET織物燃燒后殘炭進行表征。

1.4.5煙密度測試

根據ISO 5659-2：2017《煙密度和毒性測試》對織物燃燒過程中釋放的煙密度進行測試。將織物提前裁剪成尺寸為75 mm×75 mm的樣條備用，加熱方式：無焰，輻射功率：25 kW/m2，加熱溫度：555 ℃。

1.4.6親水性測試

采用DSA30接觸角分析儀測試整理后織物的接觸角。待測樣品在恒溫（25±2 ℃）和恒濕（65%±1%）條件下放置24 h后剪成2 cm×5 cm的片狀，平鋪于載玻片上，將3 μL蒸餾水滴在織物表面，測試其接觸角，1個樣品測5次，結果取其平均值。

2結果與討論

2.1化學結構與晶體結構分析

為了研究MoS2/RGO復合材料與MoS2/RGO/PET織物化學結構與晶體結構，對其進行傅里葉紅外光譜、拉曼光譜與X射線衍射（XRD）的表征。圖1為GO、MoS2、MoS2/RGO復合材料的傅里葉紅外光譜圖。可看出：1534 cm-1處的峰對應于CS的伸縮振動峰，2360 cm-1附近為SO的伸縮振動峰，1042 cm-1附近代表CO烷氧基團，620 cm-1處的峰對應于MoS的伸縮振動峰。通過水熱法合成制備的MoS2/RGO復合材料，其紅外吸收峰相比

于GO都已明顯減弱，說明GO的大部分含氧官能團已被脫去，并且在1534 cm-1處出現了一個微小的特征吸收峰，這是石墨烯片層間由于骨架振動而產生的峰，表明氧化石墨烯已被成功還原為還原氧化石墨烯［23-24］。圖2為GO、MoS2、MoS2/RGO復合材料的拉曼外光譜圖。其中：E11g對應Mo和S原子平行于層面的振動，A11g代表著S原子垂直于平面的振動。從圖2可以看到，MoS2/RGO的E11g峰出現了藍移，A11g峰出現了紅移，這說明了MoS2層數的減小;同時出現了RGO的D峰和G峰，二者的強度比用來表征結構的無序程度。其中GO的ID/IG值為0.85，而MoS2/RGO中的ID/IG值明顯提高，達到107，表明GO被充分還原為RGO，形成了更多的缺陷邊緣;同時表明MoS2與RGO之間可能發生嵌入［25］。圖2中，MoS2/RGO復合材料在823 cm-1和992 cm-1處分別出現了兩個明顯的峰，這是由MoC鍵的振動引起的，表明MoS2和RGO已成功原位復合并且成鍵［26］。

MoS2/RGO、MoS2 以及GO材料的XRD圖譜及其對應的JCPDS NO. 37-1492卡片如圖3與圖4所示，以及MoS2/RGO/PET織物的XRD圖譜如圖5所示。從圖3可以看到MoS2/RGO在衍射角為13.7°、32.4°、35.2°、43.6°和57.2°附近分別顯示出了明顯的特征衍射峰，而這些特征峰恰好能夠對應上MoS2的（002）、（100）、（103）、（105）和（110）晶面［27］。另外，從圖4還可以觀察到MoS2/RGO在（002）和（103）和（105）晶面的特征峰位發生了偏移，這是MoS2與RGO的含氧官能團相互作用的結果［28］。MoS2/RGO在22.5°形成了一個矮寬的新峰形，這是RGO典型的“饅頭峰”，表明GO在還原過程中部分碳結構由無序結構轉化為有序結構，對應于RGO的（002）晶面，表明MoS2/RGO復合材料的成功制備［29］。圖5可以看到MoS2/RGO/PET織物在衍射角為143°、32.5°、58.3°以及22.5°處分別顯示出了MoS2與RGO的特征衍射峰，證明MoS2/RGO存在于PET織物表面。此外在17.4°以及26.3°處出現了尖銳的衍射峰，正好與PET織物的特征峰相對應，這表明MoS2/RGO/PET織物的成功制備。

2.2形貌與元素分析

為了研究MoS2/RGO復合材料以及MoS2/RGO/PET織物的微觀形貌，對其進行掃描電鏡的表征。圖6為MoS2/RGO復合材料以及MoS2/RGO/PET織物的形貌照片。由圖6（a）可以看出：MoS2/RGO復合材料呈花片狀，二硫化鉬納米片相互交錯排列，并且纏繞堆積，在還原氧化石墨烯片上沉積良好。 MoS2/RGO復合材料的片狀結構增加了其比表面積，另外MoS2/RGO復合材料的低導熱性，為材料在聚合物材料燃燒和熱解過程中發揮片層阻隔效應提供保障。

從圖6（b）中不同放大倍數下的MoS2/RGO/PET織物的SEM可以看出，PET織物被MoS2/RGO復合材料包覆良好，MoS2/RGO復合材料致密而均勻的沉積在PET織物表面，從圖6（c）—（g）元素分布和元素含量圖可以看出，二者已成功結合。

2.3熱穩定測試

為了研究MoS2/RGO/PET織物的熱穩定性能，對其進行熱重測試。純PET織物、GO/PET織物、MoS2/PET織物與MoS2/RGO/PET織物，在氮氣氛圍下的熱重（TGA）曲線如圖7所示。從圖7可以看出：純PET織物的初始分解溫度為365.4 ℃，最大熱分解溫度為434.5 ℃，表現為PET大分子鏈的迅速斷裂，700 ℃的殘碳率為0.4%。GO整理后的PET織物初始分解溫度相對于純PET織物提前了65.1 ℃，在300.3 ℃開始分解。這是由于GO表面含有豐富的羥基，羧基等官能團，這些官能團會隨著溫度的是升高開始分解，GO/PET織物在700 ℃的殘炭率為24.4%，較純PET織物有明顯提升。這是由于GO具有較高的表面積，能夠吸附易燃有機揮發物，并阻止其在燃燒過程中的釋放和擴散，減少了織物的燃燒與熱分解區域，增加其殘留物含量，改善了織物的熱穩定性［30］。MoS2/PET織物的初始分解溫度為331.4 ℃，最大熱分解溫度為410.9 ℃，700 ℃的殘炭率為27.5%，略高于GO/PET織物。這是由于MoS2在加熱的過程中生成三氧化鉬，過渡金屬鉬元素可促進織物形成致密炭層，由此可見，通過引入MoS2可以提高PET織物的熱穩定性。MoS2/RGO/PET織物的初始分解溫度為286.6 ℃，較純PET織物提前了78.8 ℃，最大熱分解溫度為392.6 ℃。由于MoS2與RGO的協同作用，受熱時，首先RGO會形成炭層結構，隨著溫度的升高，二硫化鉬生成的鉬元素一方面促使織物形成炭層，另一方面與RGO交聯催化成炭，增加了炭層的生成速度，700 ℃的殘炭率達到35.3%，遠高于純PET織物，致密的炭層形成穩定的隔熱層，減小織物和外界環境的物質與能量交換，從而保護PET織物不被燃燒［31］。

2.4阻燃性能測試

為了研究MoS2/RGO/PET織物的阻燃性能，對其進行極限氧指數、垂直燃燒、總熱釋放量的測試，并采用掃描電鏡對織物燃燒后的殘炭進行表征與測試，如圖8所示：純PET織物完全燃燒，損毀炭長為28.7 cm，表明其阻燃性能較差；經MoS2/RGO整理后的PET在燃燒過程中能夠自熄，在燃燒結束后保留完整的殘炭，有效提升了PET織物的阻燃性能。表1可以看出PET織物的極限氧指數隨著MoS2/RGO質量濃度的增大而增大，損毀長度也隨之降低，在MoS2/RGO的質量濃度為400 g/L時，極限氧指數達到28.2%，損毀長度降至10.6 cm，在燃燒時的阻燃性能顯著高于未處理PET織物。從圖9可以看出，整理后織物的總熱釋放量值為5.7 MJ/m2，與純PET、GO/PET和MoS2/PET織物相比，下降幅度分別為60.5%、35.7%和23.1%。為了對MoS2/RGO/PET的阻燃抑煙機制進行分析，通過掃描電鏡對其燃燒后殘炭的微觀形貌進行表征。如圖8所示，純PET織物在燃燒后形成的炭層結構疏松且存在大量空洞，這種多孔結構會使自由基與氣體分子加速擴散，從而促進織物劇烈燃燒并產生濃煙。MoS2/RGO整理后的PET燃燒時可快速形成表明平整的炭層，阻止小分子和可燃氣體的擴散，有效減緩燃燒速度并降低產煙率。

2.5煙密度測試

為了研究MoS2/RGO/PET織物在燃燒時釋放煙霧的能力，采用煙霧密度箱對織物燃燒時的煙密度進行測試。純PET織物、GO/PET織物、MoS2/PET織物與MoS2/RGO/PET織物在燃燒過程中的煙密度曲線如圖11所示。從圖11可以看出：純PET織物在點燃后，煙密度在400 s內急劇上升，此后上升速率逐漸放緩，最終達到峰值109.6%。GO/PET織物在燃燒時的最大煙密度為74.7%，相對于純PET織物降低了34.9%，這是由于二維片層結構的氧化石墨烯材料具有較大的比表面積，以及片層結構表面豐富的官能團，能夠捕獲芳香族化合物以及碳氫化合物，使生煙量明顯降低［32］。MoS2/PET釋放的最大煙密度為60.4%，這是因為二硫化鉬作為一種二維納米片材料，層與層之間的范德華相互作用可對熱解產物進行捕獲，阻止有毒揮發物的釋放。此外，鉬化合物可通過金屬鍵合，從而形成交聯聚合物鏈，減少有毒物質的產生［32］。MoS2/RGO/PET織物的煙密度在燃燒后840 s時達到峰值，最大煙密度為49.7%，與純PET、GO/PET和MoS2/PET織物相比，煙密度分別降低了59.9%、25.0%和10.7%，具有優異的抑煙性能。這是因為MoS2/RGO整理后的PET在燃燒時，不僅能夠發揮MoS2與RGO的協同作用，快速形成炭層以及對燃燒過程中的可燃氣體和小分子進行屏蔽，而且整個炭層結構覆蓋在織物表面，致密且連續［32］。這種雙重作用增加了織物在燃燒過程中熱解產物相互碰撞形成殘炭的可能。同時可以看到，純PET織物煙密度到達峰值的時間為1350 s，而MoS2/RGO/PET織物煙密度到達峰值的時間為840 s，減少了510 s，有限減緩了煙霧的釋放，為在人群火災中逃生提供了更多可能性。

2.6親水性測試

為探究織物的親水性能，對其進行接觸角測試。MoS2/RGO/PET和PET織物的潤濕性能如圖12所示，從圖12可以看出：純PET織物在接觸水滴10 s后，其表面接觸角仍大于90°，親水性較差；這是由于純PET織物的纖維表面光滑平整，對水分子的親和力較小，并且纖維的結晶度較高，纖維表面的極性基團較少，從而降低了PET織物的親水性。在織物與MoS2/RGO復合材料結合后，當水滴與MoS2/RGO/PET織物接觸時，隨著時間的延長，接觸角逐漸降低，直到2.23 s時水滴完全消失。這說明水滴可以快速滲透到織物中，這是因為RGO富含羧基、羥基、環氧基等含氧親水基團，織物的親水性得到了較大的提升，有利于提高PET織物的穿著舒適性［33］。

3結論

本文采用一步水熱法成功制備了MoS2/RGO復合材料，然后以硅烷偶聯劑（KH550）作為交聯劑，通過浸軋的工藝方法，將材料成功負載在PET織物表面，并對其熱穩定性、阻燃抑煙性以及親水性能進行探討。得到的主要結論如下：

a）制備的MoS2/RGO/PET織物在700 ℃下的殘炭率達到35.3%，遠高于普通PET織物，具有較好的熱穩定性； 極限氧指數達到282%，與純PET相比，提高了8.9%，有較好的阻燃效果；在垂直燃燒測試中能夠自熄，損毀長度降低為10.6 cm，總熱釋放量降低了60.5%；煙密度與純PET相比，顯著降低了56.9%。表明MoS2/RGO復合材料能夠顯著提高PET織物的阻燃抑煙性能，也為開發出新型阻燃PET提供了新途徑。

b）MoS2/RGO/PET織物的接觸角由原來的116°減少至完全滲透到織物中，織物的親水性得到較大的改善。

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Preparation of MoS2/RGO and its flame-retardant finishing effect on polyester fabrics

LI Wei1， HAN Binbin1， XUE Yangbiao1， ZHENG Min1，2

（1.College of Textile and Clothing Engineering， Soochow University， Suzhou 215006， China;

2.Jiangsu Naton Science amp; Technology Co.， Ltd.， Suzhou 215123， China）

Abstract：

In recent years， the fire risk associated with textile combustion has increasingly drawn people's attention， leading to higher demands for flame-retardant safety in textiles. Polyester terephthalate （PET） possesses properties such as high strength， high temperature resistance， abrasion resistance， corrosion resistance， and light resistance. Therefore， it has been widely used in military， agricultural， industrial， and textile fields. However， PET fabrics are highly flammable and generate toxic gases and dense smoke when burned， causing significant loss to human life and property. This exacerbates the hazards of fires. Consequently， conferring good flame retardancy and smoke suppression properties to PET fabrics holds great practical significance and application value in achieving low-smoke， halogen-free flame retardancy in PET textiles.

Graphene is a two-dimensional（2D） honeycomb nano-material composed of sp2-hybridized carbon atoms. It has garnered considerable attention due to its well-known properties， including superior mechanical strength， extremely high carrier mobility， and excellent thermal conductivity. Graphene has been successfully applied in various fields. Particularly， graphene exhibits high thermal stability. Compared with existing flame retardants， graphene and its derivative， reduced graphene oxide （RGO）， are considered environmentally friendly halogen-free flame retardants that can improve the flame retardancy of polymer composites. However， the flame-retardant effect of a single agent is limited， especially in suppressing the dense smoke generated during the combustion of PET. The inhibitory effect of graphene-based flame retardants is not ideal. To address this， we introduce molybdenum disulfide nano-materials. Molybdenum disulfide nano-materials prepared by hydrothermal method exhibit excellent thermal stability and can maintain the stability of the layered structure at higher temperatures， thus exerting the barrier effect of the layered structure. The transition metal molybdenum promotes the formation of a char layer during fabric combustion， accelerating the formation of a dense carbon layer， which acts as a physical barrier， slowing down the heat and mass transfer during the combustion process， and improving the flame retardancy of the fabric. Additionally， molybdenum elements can suppress smoke， effectively reducing the toxicity and smoke density of the fabric during combustion， thereby providing more valuable time for fire escape and rescue.

Amolybdenum disulfide/reduced graphene oxide （MoS2/RGO） composite material was prepared by using a hydrothermal method， and the PET fabric was then treated by a dip-padding process. The structure and properties of the MoS2/RGO composite material and the MoS2/RGO-modified PET fabric were characterized by using scanning electron microscopy， transmission electron microscopy， Raman spectroscopy， infrared spectroscopy， smoke density chamber， and cone calorimeter. The results showed that the MoS2/RGO composite material was well coated on the fabric. The thermal stability of the treated PET fabric was significantly improved， with a 35.3% increase in residual char yield compared with pure PET fabric at 700 ℃. The limiting oxygen index of the fabric modified with MoS2/RGO reached 28.2%， which was 8.9% higher than that of the pure PET. The total heat release rate decreased by 60.5% compared with the pure PET fabric， and the smoke density was reduced by 56.9% compared with the pure fabric. The modified fabric achieved self-extinguishment in vertical burning tests，and the char length decreased to 10.6 cm. After treatment， the contact angle of the PET fabric decreased to 0° at 2.2 s， effectively improving the wearing comfort of PET.

Keywords：

MoS2/RGO; flame-retardant treatment; smoke suppression; PET fabrics; hydrothermal method; dip-padding

收稿日期：20230619

網絡出版日期：20230830

基金項目：多功能集成協同創新基金項目（P110903419）

作者簡介：李偉（1995—），男，新疆石河子市人，碩士研究生，主要從事無機納米復合材料及其應用方面的研究。

通信作者：鄭敏，E-mail：zhengmin@suda.edu.cn