[发明专利]一种高强度柔性拉力传感纤维绳的制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度柔性拉力传感纤维绳的制备方法，属于复合材料领域。纺织物是一种非常有潜力的可穿戴智能传感器的衬底，高强度的纤维绳更是一种具有代表性的传感基材，将其与导电物质混合可以制备一种新型的高强度柔性拉力传感器件。这类传感器件可以将拉伸过程中的力学信号转化为电信号从而达到人机交互的目的，本发明使用离子液体和两种单体N，N‑二甲基丙烯酰胺、正硅酸四乙酯等原料混合反应，得到均匀溶液，而后采用过饱和浸渍法将氨/锦纶混纺纤维绳浸渍在预制溶液中，最后用紫外光源进行原位聚合。本发明制备的高强度传感纤维绳具有高弹性、柔性、外力传感的特性，在复合材料领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高强度柔性拉力传感纤维绳的制备方法，属于复合材料领域。

背景技术

随着智能织物等柔性可穿戴产品的发展，复合导电材料在柔性力学传感器件领域的应用中取得突破和巨大进展，越来越多的研究者致力于开发新型智能穿戴产品。纺织物是一种非常有潜力的可穿戴智能传感器的衬底，高强度的纤维绳更是一种具有代表性的传感基材，将其与导电物质混合可以制备一种新型的高强度柔性拉力传感器件。这类传感器件可以将拉伸过程中的力学信号转化为电信号从而达到人机交互的目的，从而能广泛应用于传感器电子元件，可使其在导电、传感等方面具有广阔的应用前景，如纳米机器人，健康监测穿戴品等。

发明内容

本发明使用离子液体和两种单体N，N-二甲基丙烯酰胺、正硅酸四乙酯等原料混合反应，得到均匀溶液，而后采用过饱和浸渍法将氨/锦纶混纺纤维绳浸渍在预制溶液中。本发明制备的高强度传感纤维绳具有高弹性、柔性、外力传感的特性，在复合材料领域具有广阔的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

(1)按照反应时所需浓度，量取一定量的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、无水甲酸和正硅酸四乙酯，在氮气保护下共混搅拌；

(2)按照所需浓度，称取一定量的α-酮戊二酸、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和N，N-二甲基丙烯酰胺，继续共混搅拌；

(3)将氨/锦纶混纺纤维绳放入制备的溶液中，采用过饱和浸渍法，达到吸附平衡后将纤维绳置于密封容器，放进烘箱加热；

(4)将浸渍处理过的纤维绳置于紫外光源下照射后真空干燥；

(5)对拉伸传感纤维绳和未浸渍的原绳进行对比测试分析。

上述步骤(1)中所述的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐的用量为1-100g，无水甲酸的用量为0.1-10mL，正硅酸四乙酯的用量为0.1-10mL；

上述步骤(1)中共混搅拌的时间为1-10h；

上述步骤(2)中所述α-酮戊二酸的用量为0.001-0.01g，N，N’-亚甲基双丙烯酰胺用量为0.001-0.01g，N，N-二甲基丙烯酰胺的用量为0.2-20mL；

上述步骤(2)中共混搅拌的时间为1-10h；

上述步骤(3)中氨/锦纶混纺纤维绳的截面直径为0.5-50mm，长度为1-100m，浸渍比为10％-500％，计算公式为：

w₀为欲浸渍纤维绳的重量，l₀为浸渍溶液的质量；

上述步骤(3)中烘箱的加热温度为10-80℃，加热时间为24-72h；

上述步骤(4)中紫外光源波长为300-400nm，照射时间为1-10h，真空干燥时间为5-10h；

上述步骤(5)所述测试包括外观对比、电子显微镜进行微观形貌对比、万能材料试验机检测机械拉伸强度、传感测试检测系统检测拉伸传感电阻信号变化；