[發(fā)明專利]一種透明導(dǎo)電纖維及其制備方法和在織物顯示器中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010097194.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111304770B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭慧勝;施翔;左勇;翟鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): D01F6/70
• 分類號(hào): D01F6/70;D01D5/088;D01D5/08;D03D1/00;D03D13/00;D03D15/533;D03D15/50;D03D15/283;D03D15/56;D03D15/547;D06M11/83;D06M11/51;D06M15/564;D06M101
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發(fā)明屬于智能電子器件技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種透明導(dǎo)電纖維及其制備方法和在織物顯示器中的應(yīng)用。本發(fā)明方法包括：通過(guò)將聚合物與離子液體導(dǎo)電組分進(jìn)行復(fù)合，制備得到性質(zhì)均勻，穩(wěn)定，并且可紡的透明導(dǎo)電原料，通過(guò)紡絲工藝紡制為纖維。透明導(dǎo)體在發(fā)光器件中是不可或缺的一部分，透明導(dǎo)電纖維在可穿戴顯示設(shè)備中起到關(guān)鍵的作用，通過(guò)將透明導(dǎo)電纖維與涂有發(fā)光活性層的導(dǎo)電纖維進(jìn)行編織，在纖維搭接點(diǎn)處形成發(fā)光像素點(diǎn)，構(gòu)成織物顯示器，該顯示器與日常織物有相同的透氣性、柔性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能電子器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種透明導(dǎo)電纖維及其制備方法和在織物顯示器中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

電子織物為我們?nèi)粘Ｉ铍娮踊瘮?shù)字化提供了無(wú)限的可能，電子織物的構(gòu)建是基于一系列功能纖維通過(guò)編織來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其中，導(dǎo)電的纖維電極是織物電子系統(tǒng)的基石。研究者基于金屬材料、導(dǎo)電聚合物材料以及碳納米材料等開(kāi)發(fā)了一系列纖維電極。但是對(duì)于構(gòu)建織物發(fā)光顯示器件，作為織物電子系統(tǒng)與外界進(jìn)行交互的不可或缺的部分，我們需要一種同時(shí)兼顧透明、導(dǎo)電、高度柔性、耐受性等多項(xiàng)指標(biāo)的纖維電極，目前還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出合適的候選方案。目前平面發(fā)光器件使用最為廣泛的透明電極材料為氧化銦錫（ITO），但是其導(dǎo)電膜層顯脆性，彎折情況下容易發(fā)生裂痕導(dǎo)致失效，此外，基于銀納米線的透明電極具有較高的柔性，但是納米銀結(jié)構(gòu)容易氧化，穩(wěn)定性不佳，以及銀納米線膜層與基底結(jié)合力有限，制成纖維電極后，在編織過(guò)程中以及使用過(guò)程中容易發(fā)生膜層破損的情況。

離子液體作為一種極低揮發(fā)度、高化學(xué)穩(wěn)定性、透明的導(dǎo)電材料，在柔性透明電極的制備中展現(xiàn)出了很大潛力。通過(guò)選擇合適的聚合物基質(zhì)，與離子液體進(jìn)行復(fù)合制備出有良好柔性、可拉伸性以及透明度的離子液體凝膠，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。通過(guò)將離子液體與紡織工業(yè)中最常用的氨綸的原料——聚氨酯，進(jìn)行復(fù)合，再將其通過(guò)紡絲工藝制備成纖維，以一種低成本、簡(jiǎn)易、高效的方式得到透明導(dǎo)電纖維。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種具有良好柔性、可拉伸性的透明導(dǎo)電纖維及其制備方法和在織物顯示器中的應(yīng)用。

本發(fā)明提供的透明導(dǎo)電纖維的制備方法，具體步驟如下：

（1）將聚酯型聚氨酯原料與離子液體溶解在有機(jī)溶劑中，形成透明均勻的前驅(qū)體溶液；

（2）蒸發(fā)溶劑，得到透明均勻的聚氨酯-離子液體復(fù)合材料；

（3）通過(guò)熔融紡絲的工藝，制備出透明纖維導(dǎo)體。

本發(fā)明步驟（1）中，前驅(qū)體溶液的制備方法為：

將聚酯型聚氨酯溶解于極性有機(jī)溶劑中，形成均勻透明溶液；聚酯型聚氨酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為有機(jī)溶劑的10~50wt%；然后加入離子液體原料，攪拌均勻，離子液體相對(duì)于溶液中聚酯型聚氨酯質(zhì)量比為0.1~2；

其中，所述聚酯型聚氨酯，其聚酯多元醇鏈段二元羧酸單體為乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸的一種或多種；二元醇單體為乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇、戊二醇、己二醇、三羥甲基丙烷、丙三醇的一種或多種；聚酯多元醇官能度為2~3，相對(duì)分子質(zhì)量400~4000 g/mol；所述離子液體為為咪唑類、吡啶類、季磷鹽類、季銨鹽類、哌啶類、吡咯類離子液體中的一種或多種；所述有機(jī)溶劑為N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、四氫呋喃中的一種或幾種。

本發(fā)明步驟（2）中，蒸發(fā)溶劑的方法如下：

（1）溶劑蒸干操作前，將聚氨酯-離子液體前驅(qū)體溶液預(yù)加熱至50~80℃；

（2）前驅(qū)體溶液自然流平成為厚度0.5~4 mm的液膜，溶劑烘干溫度60~100℃，烘干時(shí)間2~8 h。

本發(fā)明步驟（3）中，熔融紡絲溫度為150~250℃，紡絲口出絲直徑5~500 μm，出絲后通過(guò)鼓風(fēng)冷卻迅速降至100℃以下。