[發明專利]一種柔性導電紗線及其制備方法

有效

• 申請號: 201810965808.1
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN108893818B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 劉讓同;李亮;劉淑萍;胡澤棟;耿長軍
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: D02G3/04
• 分類號: D02G3/04;D02G3/36;D02G3/44
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張真真;王紅培

本發明涉及一種柔性導電紗線及其制備方法，所述的導電紗利用混紡紗內外轉移機理構造出三層同心皮芯結構。外層由滌綸短纖維包纏，具有較好的電絕緣性和力學性質，可有效保護芯層、隔離電流；芯層由連續的再生纖維素纖維基導電介質構成，具有較好的導電性能；中間層由熱收縮后的腈綸纖維組成，有效的穩定紗線結構，隔離保護芯層的導電介質。利用混紡紗內外轉移機理構造三層同心皮芯結構使導電紗線具優異的柔韌性，結構穩定且具有可水洗特點。

技術領域

本發明涉及柔性可穿戴電子器件技術領域，具體涉及一種柔性導電紗線及其制備方法。

背景技術

隨著人類生活水平的不斷提高，人們對自己使用資料提出了更高的要求，如服裝，傳統的作用主要是遮體、保護、美觀、標志等，人們更希望自己穿的服裝具有通訊、人體信息檢測、電磁波屏蔽等功能，那么這些需求的提出迫使對電流傳輸的介質進行合理的構造以滿足服裝的柔性特征，也就是說服裝構成導電器件需要柔軟且導電，一般采用導電紗線實現。

目前，導電紗線多采用兩種形式構造：一種是有外層為紡織纖維，內層為導電材料的復合結構紗；另一種是在紗線外層涂覆導電介質。后者需要科學的設計織物結構實現人體接觸服裝的電絕緣性要求，應用受到限制，然而兩種構造形式的導電紗線的柔韌性、可水洗及耐久性均需進一步的提高。

發明內容

本發明提出了一種柔性導電紗線及其制備方法，實現了導電紗線柔韌、耐久及可水洗的關鍵技術。

實現本發明的技術方案是：一種柔性導電紗線，柔性導電紗線為三層同心皮芯結構，外層由滌綸短纖維包纏，芯層由連續的經陽離子處理的再生纖維素纖維基導電介質構成，中間層由熱收縮后的腈綸纖維組成。

再生纖維素纖維采用殼聚糖、DMAC或聚酰胺環氧氯丙烷樹脂陽離子處理。

所述的柔性導電紗線的制備方法，步驟如下：

（1）陽離子處理：將再生纖維素纖維置于陽離子改性劑溶液中處理；

（2）混紡：將陽離子處理后的再生纖維素纖維、腈綸纖維（膨體紗）、滌綸短纖維進行混合紡織成多組分紗線，再生纖維素纖維置于多組分紗線芯層，腈綸纖維處于中間層，滌綸短纖維在外層分布；

（3）導電介質自組裝處理：將多組分紗線反復浸漬于導電介質分散液中進行自組裝處理；

（4）膨體處理：將步驟（3）導電介質自組裝處理后的紗線進行濕熱處理，得到柔性導電紗線。

所述步驟（1）中將再生纖維素纖維置于由陽離子改性劑溶液中，陽離子改性劑溶液濃度為0.5-1%，溫度為50-80℃，處理30-60min，水洗后烘干。

所述步驟（2）中再生纖維素纖維長度為46-49mm，細度為0.9-1.0D，腈綸纖維長度40-43mm，細度為1.2-1.3D；滌綸短纖維長度為34-37mm，細度為1.5-1.6D。依據混紡紗徑向分布規律可知，纖維細度越細，長度越長在紗線芯層分布的概率越高，因此再生纖維素纖維在多組分紗線中較多的會分布于紗線的芯層，腈綸纖維處于中間，滌綸纖維在外層分布，進而形成三層同心皮芯結構的多組分紗線

將步驟（2）中紡制的多組分三層同心皮芯結構的紗線浸漬于由導電介質組成的分散液，由于分散液中導電介質屬于陰離子型，在靜電誘導下，該介質可自行組裝于陽離子處理后的粘膠纖維表層形成導電基質。

所述步驟（3）中導電介質分散液為陰離子型碳納米管、陰離子型石墨烯及陰離子型氧化石墨烯分散液的一種，分散液的濃度為0.5-3%，溫度為20-30℃，處理30-60min，水洗后室溫晾干。