本发明涉及纺织面料和功能纳米材料领域，具体涉及一种多层mxenes的电磁屏蔽织物。
背景技术：
当前电子科技的快速发展和无线设备的普及使电磁污染日益严重，不但干扰电子元件的正常功能，而且有可能会对人体健康造成潜在的危害(acsnano,2018,12,5:4583-4593)。特别是随着5g、6g时代的来临和可穿戴智能纺织品的快速发展，具有一定电磁屏蔽功能的织物/面料/纺织品的重要性愈加凸显。
过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物(通常称为mxenes)是自2011年yurygogotsi等发现碳化钛(ti3c2tx)以来的一类新型二维材料。这些材料的一般公式为mn+1xntx(n＝1、2或3)，其中m是早期过渡金属，x是碳和/或氮，t是从合成过程中继承的表面基团，通常为-oh、-o和-f。mxenes通常由三元碳化物或氮化物的max相选择性地刻蚀a原子层制得，其中a主要是iiia族和iva族元素。迄今为止报道的max相有70多种，目前20多种基于ti、v、nb、mo、ta和zr等的mxenes被成功合成。这种化学和结构上的多功能性使得mxenes在高导电性、大表面积等方面具有与石墨烯等其它二维纳米材料的竞争优势，在多种应用领域特别是在电磁屏蔽、电池、超级电容器和催化等能量转换和储能领域有着广阔的应用前景(science,2016,353,1137-1140；science,2020,369,446-450；advancedfunctionalmaterials,2020,2000712；advancedopticalmaterials,2020,2001120)。
mxenes二维材料在电磁屏蔽纺织品领域也有文献报道。中国发明专利cn202010911800.4以化学刻蚀法刻蚀max相微米片制备少层mxene分散液，随后通过浸涂织物材料，将多层涂覆了mxene的织物材料按照mxene含量进行梯度排列，并复合起来，得到基于mxene的复合织物材料。中国发明专利cn201911174273.7将pi织物预处理，然后等离子处理；将mxene溶液喷涂于处理过的pi织物表面反应；将co3o4/pani纳米线溶液喷涂于得到的mxene/pi复合材料上反应；将得到的将co3o4/pani/mxene/pi复合材料置于pdms溶液中处理，得到的电磁屏蔽织物具有优良的导电性和电磁屏蔽性能。中国发明专利cn201910223295.1将mxene溶液层层喷涂在已预处理的织物一侧并干燥，然后，再将mxene溶液层层喷涂在织物的另一侧并干燥，得到mxene改性织物。制备的电磁屏蔽织物电磁屏蔽效果佳，且不影响织物的舒适性。中国发明专利cn201910144854.x通过层层自组装的方法制备了mxene基柔性半透明电磁屏蔽面料。北京化工大学使用简单省时的浸染方法，将织物直接依次浸染在ppy/mxene导电油墨和防水油墨中，使厚度0.42mm、电导率1000s/m的织物的电磁屏蔽性能达到42db(mxene基电磁屏蔽织物的制备及其性能研究[d].北京化工大学,2019)。但是上述织物的电磁屏蔽功能仍需要进一步提高。而且mxenes与织物之间缺乏有效结合，在日常洗涤或者使用过程中，mxenes会不断脱落，从而使得mxenes织物的电磁屏蔽功能越来越差。
技术实现要素：
针对上述不足，本发明制备了一种多层mxenes的电磁屏蔽织物。
本发明通过如下的技术方案实现：
mxene二维材料的制备技术已经成熟，目前市场上包括江苏先丰纳米材料科技有限公司、北京北科新材科技有限公司等公司已经有不同系列、不同尺寸、不同厚度的mxene产品出售。
未经任何改性处理的织物，特别是化纤织物表面缺乏有效的反应位点。通过多巴胺改性，引入了一定量的氨基基团。将织物放入丙酮中，超声反复清洗，然后将织物放入质量分数10％的多巴胺tris-hcl缓冲液中，浴比1:50，调节ph值至8.5，反应24h，取出后使用乙醇反复清洗、干燥，制备得到聚多巴胺改性织物。
配制质量分数为1-10％的两种横向平均尺寸不同的mxenes二维纳米片胶体溶液，其中一种mxenes二维纳米片的横向平均尺寸为0.5-1.5μm，另外一种mxenes二维纳米片的横向平均尺寸为3-6μm，且这两种mxenes二维纳米片的横向平均尺寸的比值为2-10。
在横向平均尺寸为0.5-1.5μm的mxenes二维纳米片胶体溶液中加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，反应24h，洗涤、离心、真空干燥，得到γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性mxenes二维纳米片。在横向平均尺寸为3-6μm的mxenes二维纳米片胶体溶液中加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，反应24h，洗涤、离心、真空干燥，得到γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷改性mxenes二维纳米片。
将γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性mxenes二维纳米片和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷改性mxenes二维纳米片分别配制成质量分数为1-10％的胶体溶液，然后将上述聚多巴胺改性织物依次浸泡在γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷改性mxenes二维纳米片胶体溶液和γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性mxenes二维纳米片胶体溶液中反应30min，浴比1:50；根据需要，重复上述依次浸泡反应的过程，取出后用去离子水反复清洗、真空干燥，最终可以制备得到一种1层、2层、3层、4层、5层乃至更多层数的mxenes电磁屏蔽织物。
本发明的有益效果：将不同尺寸大小的mxenes层层组装在织物的表面，从而制备得到一种具有优异的电磁屏蔽、导电、抗菌、抗紫外、耐洗等功能的织物，在电磁屏蔽纺织品、功能纺织品、可穿戴纺织品、柔性智能纺织品等领域有重要的应用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1：
将全棉漂白平纹机织布(120g/m2)放入丙酮中，超声反复清洗，然后将棉织物放入质量分数10％的多巴胺tris-hcl缓冲液中，浴比1:50，调节ph值至8.5，反应24h，取出后使用乙醇反复清洗、干燥，制备得到聚多巴胺改性棉织物。
配制质量分数为10％的ti3c2tx二维纳米片胶体溶液，其中ti3c2tx二维纳米片的横向平均尺寸为1μm。加入过量的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，反应24h，洗涤掉多余的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，离心、真空干燥，得到γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性ti3c2tx二维纳米片。
配制质量分数为10％的ti3c2tx二维纳米片胶体溶液，其中ti3c2tx二维纳米片的横向平均尺寸为5μm。加入过量的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，反应24h，洗涤掉多余的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，离心、真空干燥，得到γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷改性ti3c2tx二维纳米片。
将γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性ti3c2tx二维纳米片和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷改性ti3c2tx二维纳米片分别配制成质量分数为5％的200ml胶体溶液，然后将4g的聚多巴胺改性棉织物依次浸泡在γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷改性ti3c2tx二维纳米片胶体溶液和γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性ti3c2tx二维纳米片胶体溶液中反应30min。再重复上述反应过程一次，取出后用去离子水反复清洗、真空干燥，最终制备得到一种4层ti3c2tx的电磁屏蔽棉织物。
经测试，实施例1中的4层ti3c2tx电磁屏蔽棉织物的电磁屏蔽效能值为59db。即使经过50次水洗之后，其电磁屏蔽效能值仍然高达51db。远远超出绝大多数文献中的mxenes织物的电磁屏蔽效能值。
作为对比，将洗净干燥后的原棉织物分别浸渍在横向平均尺寸为1μm的ti3c2tx二维纳米片胶体溶液和横向平均尺寸为5μm的ti3c2tx二维纳米片胶体溶液中反应30min，浴比1:50，重复4次浸渍过程，取出后用去离子水反复清洗、真空干燥。测试其电磁屏蔽效能值，分别为22db和28db。经过50次水洗之后，降至12和15。从电磁屏蔽数据可以看出：4层ti3c2tx棉织物具有优异的电磁屏蔽性能和耐洗性能，大大超过了直接浸渍法制备的ti3c2tx二维纳米片棉织物。这是因为多层不同尺寸的ti3c2tx二维纳米片组成了多层次层状结构，为电磁波的反射和散射提供了更多的界面，从而大大提高了棉织物电磁屏蔽性能。而且相对于直接浸渍法ti3c2tx二维纳米片与ti3c2tx二维纳米片之间，ti3c2tx二维纳米片与棉织物之间存在的氢键吸附，由于ti3c2tx二维纳米片与ti3c2tx二维纳米片之间，ti3c2tx二维纳米片与棉织物之间均存在共价键结合，所以可以通过反应次数的不同调控棉织物表面的ti3c2tx二维纳米片组装的数量，而且组装后的棉织物具有优异的耐洗性能。
虽然直接浸渍法也重复了4次吸附ti3c2tx二维纳米片的过程。但是众所周知，ti3c2tx二维纳米片在水中带负电，因而ti3c2tx二维纳米片在棉织物表面的吸附量和组装量是一定的，当其表面的ti3c2tx二维纳米片吸附量趋于饱和后，由于同种电荷排斥作用，继续增加ti3c2tx二维纳米片的吸附量的难度将成倍增加。所以直接浸渍法存在一个临界点，当棉织物表面的ti3c2tx二维纳米片吸附量达到饱和后，即使重复再多次的吸附过程也无济于事。
选用革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌中最具有代表性的两个菌种大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作为测试菌种，采用振荡烧瓶法定量测试来表征试样的抗菌效果。抑菌率根据美国标准astme2149中振荡烧瓶法和国家最新fz/t73023-2006标准进行测试。经测试，未经任何处理的原棉织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌无抑菌效果。实施例1中的4层ti3c2tx的电磁屏蔽棉织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为99.99％和99.65％。说明实施例1中的棉织物的抗菌性能优异。棉织物的防紫外线效果使用紫外线防护指数(upf)表示。未经任何处理的原棉织物的upf值为6，实施例1中的4层ti3c2tx的电磁屏蔽棉织物upf值高达148，说明实施例1中的棉织物具有优异的抗紫外性能。
实施例2：
将未经任何染整处理的65％/35％涤棉混纺织物放入丙酮中，超声反复清洗，然后将织物放入质量分数10％的多巴胺tris-hcl缓冲液中，浴比1:50，调节ph值至8.5，反应24h，取出后使用乙醇反复清洗、干燥，制备得到聚多巴胺改性涤棉混纺织物。
配制质量分数为10％的nb2c二维纳米片胶体溶液，其中nb2c二维纳米片的横向平均尺寸为1μm，加入过量的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，反应24h，洗涤掉多余的γ-氨丙基三乙氧基硅烷、离心、真空干燥，得到γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性nb2c二维纳米片。
配制质量分数为1-10％的nb2c二维纳米片胶体溶液，其中nb2c二维纳米片的横向平均尺寸为4μm。加入过量的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，反应24h，洗涤掉多余的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，离心、真空干燥，得到γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷改性nb2c二维纳米片。
将γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性nb2c二维纳米片和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷改性nb2c二维纳米片分别配制成质量分数为10％的100ml胶体溶液，然后将2g聚多巴胺改性涤棉混纺织物依次浸泡在γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷改性nb2c二维纳米片胶体溶液和γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性nb2c二维纳米片胶体溶液中反应30min。取出后用去离子水反复清洗、真空干燥，最终制备得到一种2层mxenes的电磁屏蔽涤棉混纺织物。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。