[发明专利]一种柔性导电纱线的制备方法

说明书

本发明涉及一种柔性导电纱线的制备方法，属于智能织物技术领域。本发明将天然蚕丝碳化作为导电纱线的的基底，碳化蚕丝纤维具有蜂窝状结构，比表面积大，氮含量较高和石墨化程较高等特点，将制备的银纳米线和碳化的蚕丝复合，使得制备的导电纱线具有良好的导电性，蚕丝具有高度舒适及柔性等优点，银纳米线具有优异的柔韧性，制备成本低廉、操作工艺简单，以顺丁橡胶封装，顺丁橡胶是目前橡胶中弹性最好的，中低温性能较好，滞后损失小，耐曲挠性能优异；采用静电纺丝法利用聚合物溶液或者溶体，在静电场作用下形成射流，从而在电场中受到牵伸变化固化之后形成微纳米结构的纤维，制备了柔性可拉伸的导电纱线。

技术领域

本发明涉及一种柔性导电纱线的制备方法，属于智能织物技术领域。

背景技术

随着时代的发展和科技的进步，纺织行业也获得了一次又一次的蜕变和进化，纱线的功能也在慢慢的被开发出来，不再单一用在服装装饰上面。比如近年高端电子产品例如ipad等电容式触摸产品的诞生和普及，以及老版电池笨重的缺点，纺织行业专家们着重开始研究作为一种电容或者一种感应装置融入进衣物方面能够替代笨重的电容装置或者拥有集聚能量、消除静电、抗菌、除臭、智能发热的导电纱线。导电纱线不仅仅在感应器和电容器方面表现突出，如今的导电纱线因材料不同，性能也千差万别。

导电纱线大致分为两大类，导电金属和有机导电纱线。金属纤维混合导电纱是通过将短金属纤维与常规纤维按一定比例混合而制成的导电纱，并且是具有不均匀导电组分的导电纱。它主要是由普通常规纤维和金属纤维作为导电成分组成。这种纱线中金属纤维纵向分布大致均匀，横截面视图中金属纤维呈随机分布，即导电纱线中的金属纤维不能够呈现整体均匀的状态。导电纱线通常是由纱线的单纤维或长丝或者两种或两种以上材料混合。导电纤维一般分为有机导电纤维和无机导电纤维。根据导电成分，纤维中有机导电纤维的分布可分为均匀分布型、表面涂覆型和复合型。表面涂覆性是通过涂覆或电镀将导电层涂覆在原纤维或长丝的表面上。复合型是将导电组成混入纺织液中或用复合纺丝法制成。它们的原纤维通常是用聚酯、尼龙6、尼龙66、维尼纶等。导电纤维的性能与基质纤维的各方面性能相类似。无机导电纤维，通常是不锈钢纤维、铜、银等无机纤维。不锈钢纤维已广泛应用于工业生产。

石墨烯纤维通常是指将石墨烯组装成宏观纤维结构，其由石墨烯直接制备而成。直到2011年，浙江大学聚合物系的高超教授发现,氧化石墨烯片可以在水溶液中形成液晶相，并显示出不同浓度的片状排列或螺旋结构，使得制备宏观石墨烯纤维成为可能。随后，高等人通过石墨烯氧化物液晶的湿法纺丝，成功纺出数米长的宏观石墨烯纤维，并将其发表在NatureCommunications.Cong等人随后使用氧化石墨烯悬浮液作为原料以通过流体纺丝方法制备氧化石墨烯纤维，然后化学还原所述石墨烯纤维以制备石墨烯折叠的折叠氧化石墨烯纤维。本发明制备的石墨烯纤维有利于石墨烯与其他有机材料和无机材料的复合，促进了石墨烯纤维的功能化发展。

石墨烯复合纤维的开发为纺织生产应用中的石墨烯纤维问题提供了相对简单的解决方案。青岛大学曲立军研究小组以石墨烯悬浮液稳定分散液为基质，制备了石墨烯含量低的石墨烯/粘胶纤维复合纤维。导电性，热性和抗菌性以及传统再生与纤维素相比，全都得到了改进。解决了石墨烯在强碱性纺丝原液中分散性差，连续生产复合纤维湿纺的技术难题，成功生产出石墨烯/粘胶复合纤维，填补了国内外工业化的空白。为这种纤维生产毛坯。Shin等人将碳纳米管和石墨烯片结合到聚乙烯醇纤维中以获得高强度复合纤维材料。研究表明，该复合纤维的质量刚度为1000J·g^-1，远远超过蜘蛛丝(165J·g^-1)和凯夫拉尔纤维(78J·g^-1)。此外，石墨烯功能化海藻纤维，石墨烯纳米带/碳复合纤维，聚乙酸乙烯酯基石墨烯复合纤维等也已成功制备。