[發明專利]基于SBS導電纖維的導電網絡重塑方法及利用該方法制備的導電復合纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 202110378115.4
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113089126B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 江亮;劉夢思;李晨晨;劉占旭;周邦澤;周彥粉;陳韶娟;馬建偉
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: D01F8/10
• 分類號: D01F8/10;D01F1/09;D01D5/34;D06M13/224;D06M101/18
• 代理公司: 青島博川宇知識產權代理事務所(普通合伙) 37373
• 代理人: 李紅麗;孫俊業

本發明涉及高分子導電材料技術領域，特別涉及一種基于SBS導電纖維的導電網絡重塑方法。該方法包括如下步驟：1)制備乙酸乙酯混合液；2)將SBS導電纖維浸泡于步驟1)制備的乙酸乙酯混合液，浸泡時間為5?15s，取出，干燥。本發明對導電纖維內的導電網絡進行重塑，解決導電纖維內由于導電粒子分布不均勻而導致纖維電性能差的技術問題，該方法使纖維表面光滑，電性能得到有效提高，不會降低纖維強度。本發明還提供利用基于SBS導電纖維的導電網絡重塑方法制備的導電復合纖維，及該導電復合纖維的制備方法。本發明的制備方法，操作簡單，方便經濟，不僅不會對纖維造成損傷，且使制得的纖維具有良好的可紡性、可拉伸性，良好的導電性，高應變范圍以及穩定性。

技術領域

本發明涉及高分子導電材料技術領域，特別涉及一種基于SBS導電纖維的導電網絡重塑方法及利用該方法制備的導電復合纖維及其制備方法。

背景技術

隨著人們對自身的運動健康關注程度越來越高，實時監測人體生理信號和運動變化的需求與日俱增。雖然傳統的智能手表等電子產品已經投入使用，但是其柔韌性差，人體貼合度低，制約了可穿戴傳感設備的進一步發展。在此背景下，基于碳基納米材料的柔性織物應變傳感器，由于其穿戴舒適性好，而得到廣泛推廣應用。

但是傳統的柔性織物應變傳感器導電性能較差，為了提高應變傳感器的靈敏度、穩定性及工作范圍，研究人員想到通過改善導電復合材料的電性能，來提高應變傳感器的電性能，從而來提高應變傳感器的靈敏度，穩定性等性能。

近年來，基于導電高分子復合材料(Conductive?polymer?composites，CPCs)的功能化高分子材料引起了研究者的高度關注。由于石墨烯和碳納米管具有非常優良的物理化學性質，廣泛應用在導電纖維領域，并且石墨烯和碳納米管間得協同效應，使得石墨烯/碳納米管復合材料的導電性，機械性等性能得到增強。兩者利用優良的各向異性，共同應用于復合材料表現比單一材料更優異的性能。對石墨烯和碳納米管而言，其電性能以及實際應用中的穩定性等是由導電網絡的結構所決定的，除了改變導電填料的形態以及填料的分布狀態可以形成不同的導電網絡，復合材料中基體的微觀結構對導電網絡的構筑起到承載和控制作用，因此也可以通過調控復合材料的微觀形態來構筑不同的導電網絡，而導電網絡則由多種因素控制，包括填料種類、分散方法以及基體微觀形態等等。

為了導電復合材料能夠獲得較好的電性能，傳統的方式是通過表面涂層的方式，將導電填料涂覆在柔性復合材料的表面，以改善復合材料的電性能，從而增強導電粒子間的相互作用。但是通過涂覆的方式不僅導電填料易從復合材料表面脫落，而且整體很難涂覆均勻，影響導電性能。還有研究人員將一維和二維導電填料聯用，研究協同效應對CNTs/石墨烯導電納米復合材料的逾滲行為的作用，但其基體形成的導電網絡結構在應變過程中易發生結構損傷并且穩定性差。相比這些方法，雜化填料結構有助于導電粒子在基體中均勻分散，從而可顯著提高復合材料的應變范圍和穩定性。所以，為獲得更有效的導電網絡，以提高復合材料基傳感器的靈敏度、響應速率和穩定性，增大應變范圍等，探究不同導電網絡構筑方式對其電性能及使用性能的影響顯得尤為重要。

在中國專利公開號為CN?109881283?A中，具體公開了一種石墨烯/UHMWPE復合導電纖維及其制備方法，使用硬質纖維填充UHMWPE對其進行改性，同時添加少量石墨烯及碳納米管，石墨烯的大比表面積及碳管的高長徑比，可以在纖維中構建高效的導電網絡，碳管起到橋梁作用貫穿或環繞、附著于石墨烯片層表面，并且能夠把孤立的石墨烯與石墨烯連接起來，在最大程度上提高其電子導電性能。雖然該專利同時利用石墨烯及碳納米管提高了復合導電纖維的導電性能，但是該方法存在一些明顯不足：制備過程極為復雜耗時，生產效率低，且需要使用大量的強酸、抗氧化劑、分散劑，在高濃度強酸中處理，極可能會破壞碳納米管結構而降低長徑比，導致碳納米管-基體界面電阻增加，不利于導電網絡的形成和復合材料導電性能的提升，從而會影響纖維的導電性能。