[发明专利]一种可穿戴设备用柔性可拉伸导电纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种可穿戴设备用柔性可拉伸导电纤维，所述导电纤维采用同轴湿法纺丝技术制备得到，所述可拉伸导电纤维的纵向截面自内而外为芯层和皮层，其特征在于：所述芯层的材质为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐/银纳米线，所述皮层的材质为苯乙烯系热塑性弹性体，所述可拉伸导电纤维的应变力为25.05-39.05MPa，应变率为1270.54-1510.54％，电阻率为35.49-40.49S/cm。

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备用柔性可拉伸导电纤维，其特征是：所述芯层中聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐与银纳米线的体积比可为7:3、5:5、3:7。

3.根据权利要求1所述的可穿戴设备用柔性可拉伸导电纤维，其特征是：所述聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐水溶液，在配制聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐水溶液时，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)与聚苯乙烯磺酸盐比值为1：2.5，含固量为20mg/L。

4.根据权利要求1所述的可穿戴设备用柔性可拉伸导电纤维，其特征是：所述苯乙烯系热塑性弹性体包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。

5.一种根据权利要求1-4任一项所述的可穿戴设备用柔性可拉伸导电纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.材料准备：配制苯乙烯系热塑性弹性体溶解液作为皮层纺丝液，乙醇作为芯层纺丝液，备用；

S2.准备质量浓度为95％的乙醇作为凝固浴浴液；

S3.将步骤S1制得的皮层纺丝液作为皮层，芯层纺丝液作为芯层，采用皮芯结构纤维纺丝装置，控制皮层纺丝液、芯层纺丝液以不同的流速配比注入步骤S2制得的凝固浴浴液内，进行同轴湿法纺丝，得到皮芯结构纤维，并将制得的皮芯结构纤维进行卷绕收集；

S4.将步骤S3中制得的皮芯结构纤维移至去离子水中浸泡，浸泡时间为1-3h，然后在温度为60℃条件下烘干，烘干时间为3-5h，直至芯层乙醇完全挥发后，制备得到中空纤维；

S5.配制聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐/银纳米线混合溶液，将聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐水溶液与银纳米线以一定的体积比例混合，搅拌3-4h，超声处理25-35min，形成聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐/银纳米线混合溶液；

S6.将步骤S5配制的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐/银纳米线混合溶液注入步骤S4制得的中空纤维中，得到导电纤维；

S7.将步骤S6中制得的导电纤维施加预应力，使得导电纤维应变保持在750-850％，然后放置在室温下干燥10-12h，使聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐/银纳米线混合溶液凝胶化，撤回预应力，即得可拉伸导电纤维。

6.根据权利要求5所述的可穿戴设备用柔性可拉伸导电纤维的制备方法，其特征是：所述步骤S1中，在配制皮层纺丝液时，将苯乙烯系热塑性弹性体加入到质量浓度为70％的四氢呋喃溶液中进行配制。

7.根据权利要求5所述的可穿戴设备用柔性可拉伸导电纤维的制备方法，其特征是：在所述步骤S3中，所述皮层纺丝液的流速设置为6-10mm/min，所述芯层纺丝液的流速设置为5-10mm/min，且皮层纺丝液流速略快于芯层纺丝液流速设置。

8.根据权利要求5所述的可穿戴设备用柔性可拉伸导电纤维的制备方法，其特征是：在所述步骤S3中，皮结构芯纤维卷绕收集时，控制皮芯结构纤维的卷绕速度为7mm/min。

9.根据权利要求5所述的可穿戴设备用柔性可拉伸导电纤维的制备方法，其特征是：在所述步骤S5中，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐水溶液与银纳米线的体积比为7:3、5:5、3:7。

10.根据权利要求5所述的可穿戴设备用柔性可拉伸导电纤维的制备方法，其特征是：在所述步骤S3中，所述皮芯结构纤维纺丝装置包括用于盛装凝固浴浴液的容器，前支撑辊，后支撑辊，以及用于将制备得到的聚乙烯醇/硅橡胶纤维收卷的卷绕装置，还包括同轴针头，所述同轴针头通过软管与注射器连接，所述注射器设置为两个，一个用于将皮层纺丝液注射至凝固浴浴液中，另一个用于注射芯层纺丝液。