聚合物材料，包括天然纤维素基的棉织物和合成聚氨酯泡沫（PUF），由于其易于加工和优异的机械性能，在从床上用品和室内装饰到包装和运输等多个领域都不可或缺[1,2]。然而，它们的高易燃性对人类健康和环境构成了严重威胁，因此提高阻燃性能一直是一个持续的研究挑战[3,4]。尽管含卤阻燃剂（FR）因能有效减少热量释放而被广泛使用，但它们在生态系统中的持久性和产生有毒副产物的倾向引发了日益增长的监管关注[5, [6], [7]]。因此，研究转向了无卤替代品，如基于硅、氮、磷或可膨胀石墨的材料，这些材料旨在在保障消防安全的同时减轻对环境的影响[8, [9], [10]]。这些发展凸显了开发新一代阻燃材料的迫切需求，这类材料需要在性能和环保责任之间取得平衡。
为了解决这些问题，出现了无卤阻燃策略，采用了基于磷、氮、硅的添加剂或可膨胀石墨等碳基系统[11, [12], [13]]。聚合物纳米复合材料是一类有前景的材料，因为它们的有机-无机杂化结构可以同时提升机械性能、热性能和屏障性能[14, [15], [16]]。无机粘土（如勃姆石（BMT）、蒙脱石、蛭石）和碳基填料（如氧化石墨烯（GO）、碳纳米管）因其高长径比、热稳定性以及促进炭层形成的能力而特别有效[17, [18], [19]]。这些填料可以协同抑制热量传递和氧气扩散，从而提高阻燃性能[20, [21], [22], [23]]。含石墨烯和碳纳米管的碳基纳米材料具有高导热性、机械耐用性，并能形成保护性炭层，从而增强阻燃效果[24, [25], [26]]。氧化石墨烯因其含有氧基团的二维结构而特别有吸引力，这使得它便于溶液处理，并在复合材料和设备中具有广泛的应用前景。当与无机纳米片结合使用时，这些填料可以协同抑制热量传递、限制氧气扩散并增强炭层形成[27,28]。然而，要实现这些优势，需要精确控制纳米复合材料的结构，因为无机填料与聚合物基体之间的分散不良和界面不兼容性常常阻碍了均匀且紧密堆积结构的形成[29]。
层状（LbL）组装技术是一种高度通用的方法，可以精确控制纳米复合材料的厚度、成分和功能[30]。在这种方法中，基底依次浸入带有相反电荷的聚电解质或纳米颗粒的水溶液中，通过静电相互作用、氢键或疏水力形成超薄的多层涂层[31, [32], [33]]。通过调节pH值、离子强度或分子量等参数，可以调整薄膜的性质，从而制备出厚度从纳米到亚微米级别的双层结构[34,35]。重要的是，这种水基方法在赋予阻燃屏障的同时，保持了基体的物理完整性。据报道，含有粘土或碳纳米材料的LbL薄膜能够抑制燃烧过程中的热量和质量传递，并促进炭层形成[36,37]。尽管一些基于无机的LbL涂层显示出显著的阻燃效果，但缺乏聚合物中间层的系统仍然受到纳米颗粒负载量有限和结构不够紧凑的制约，而其他纳米复合涂层则存在分散不良和可扩展性不足的问题，这表明需要更先进的混合设计[38,39]。
尽管取得了这些进展，但在基于LbL的阻燃涂层设计方面仍存在关键的研究空白。虽然一些系统性地设计的LbL系统即使在层数有限的情况下也表现出优异的阻燃性能，但简单或集成程度较低的纳米粘土、GO或聚电解质层通常会导致纳米颗粒负载量不足和防火效果有限[40, [41], [42], [43], [44]]。此外，酸性条件下氢键的潜在协同作用很少被考虑。基于这些不足，我们假设在阳离子勃姆石（BMT）和阴离子氧化石墨烯（GO）之间引入聚丙烯酸（PAA）作为中间层，可以增强界面相互作用，增加纳米颗粒沉积量，并促进更密集的多层结构生长，最终提高阻燃性能。为了验证这一假设，我们制备了由BMT、PAA和GO组成的三层（TL）涂层，并将其涂覆在聚氨酯泡沫（PUF）和织物上。与双层（BL）涂层相比，三层结构显著提高了阻燃性能，主要是通过更密集的炭层形成和更高的纳米颗粒负载量实现的。此外，在pH 2.5条件下进行沉积可以促进氢键形成和静电吸引，从而增强涂层在聚合物基材料上的界面凝聚力和结构完整性。与以往主要依赖成分设计的LbL阻燃研究不同，本研究引入了一种中间层介导的结构策略，证明了聚合物中间层可以从根本上改变多层生长模式及其相关的结构-性能关系。总体而言，这种环保且可扩展的策略不仅推进了对混合多层设计的基本理解，还为提高纺织品、泡沫和其他聚合物基应用的防火性能提供了广阔潜力。
