[发明专利]一种导电复合海藻纤维及其制备方法

说明书

本发明属于再生海藻功能纤维复合材料领域，具体涉及一种导电复合海藻纤维及其制备方法，通过将湿法纺丝技术制备出的海藻纤维浸泡在导电高分子单体溶液中，使海藻纤维溶胀并吸收导电聚合物单体，最后使用氧化剂将导电聚合物单体引发聚合，成功制备出导电复合海藻纤维；为了平衡纤维力学性能与导电性能，通过温度、浸泡时间等参数控制溶胀程度，进而调节高分子单体吸附层的厚度，通过聚合温度、pH值、时间等参数控制聚合程度，获得不同力学性能和导电性的复合纤维；其工艺简单，成本低廉，可以工业化大批量生产，有效地扩展了海藻纤维的应用领域。

技术领域：

本发明属于功能纤维复合材料领域，具体涉及一种导电复合海藻纤维及其制备方法。

背景技术：

随着功能性纺织品的出现，传统纺织纤维已经难以满足人们智慧生活的需求，大家开始更加关注抗菌、除螨、电磁屏蔽、传感监测等特性的智能纺织品。导电纤维作为智能纺织品的基础，已成为科研工作者研究的热点。目前，炭纤维、有机导电纤维、金属导电纤维等被广泛研究，但是这些纤维存在可编织性差、生物兼容性低、制备工艺复杂、成本过高等缺点，限制了其在可穿戴领域的应用。因此，寻找廉价、可再生的纤维前驱体，开发新型导电纤维材料，具有重大的现实意义。海藻纤维是一种来源于海洋的生物质纤维新材料，由海藻多糖经湿法纺丝或静电纺丝等技术制备，具有止血抗菌、生物降解、太天然阻燃、生物相容等优异性质，已被用于医疗、美容、消防、纺织等传统领域。但是，海藻纤维本身不具备导电性能，大大限制了其在智能可穿戴领域的应用。为了进一步拓展海藻纤维的应用范围，需要对其进行改性处理，从而成为一种优异的智能纺织纤维。

近年来，人们对导电纤维材料的研究已经取得了一系列研究成果。Zhang等人提出了一种导电纤维膜的制备方法(ACS Appl.Mater.Interfaces 2018,10,19863-19870)，通过静电纺丝-离子交换-原位还原，制备了由银纳米颗粒组成的海藻酸钠纳米纤维膜。2017年，韩金玲等人发明了一种银纳米线和石墨烯基海藻酸钙复合导电纤维的制备方法(中国专利，CN108071007A)，首先采用湿法纺丝制备海藻酸钙纤维，然后使用有机溶剂对材料表面正电荷修饰，最后与银纳米线、石墨烯复合，制备出复合导电纤维。这种导电纤维制备成本高，限制了工业化生产。2018年，王晓莹等人提出了一种导电性增强海藻纤维的制备方法(中国专利，CN 110042499A)，将海藻酸钠与导电高分子材料(聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔和聚吡咯纳米颗粒)混合配成纺丝液后，采用湿法纺丝技术制备出导电复合纤维，但是这种导电纤维的导电性很差，其质量比电阻高达9.45×10 ⁶Ω·g/cm²，无法在导电纤维、智能纺织等领域应用。2018年，东华大学的夏于旻等人发明了一种皮芯型石墨烯/海藻酸导电复合纤维(中国专利，CN 108842224A)，提出了一种石墨烯/聚离子液体包覆海藻酸芯层外制备导电复合材料的方法，该文作者通过湿法纺丝和二次凝固，得到一种导电性优良的石墨烯/海藻酸导电复合纤维，但是，聚离子液体的制备工艺复杂，影响了其大规模工业化生产。

发明内容：

本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种导电复合海藻纤维及其制备方法，通过一种简单、绿色的制备工艺得到优异性能的导电复合海藻纤维。

为实现上述目的，本发明提供一种导电复合海藻纤维的原位制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将海藻多糖纤维在浓度为0.1-2.0mol/L的导电高分子单体溶液中浸泡0.1-3h，利用海藻多糖高分子的吸湿特性，使海藻多糖纤维表面溶胀并吸收导电高分子单体；

(2)将一定浓度的氧化剂溶液滴加到步骤(1)中浸泡溶胀后的海藻纤维吡咯溶液中，或者在步骤(1)中浸泡溶胀后的海藻纤维表面喷涂氧化剂溶液，引发导电高分子单体发生聚合反应，得到复合海藻纤维；

(3)将步骤(2)得到的复合海藻纤维，用去离子水和乙醇溶液清洗干净，并在60℃下烘干，即得导电复合海藻纤维。