[发明专利]一种高弹性导电纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纤维制备技术领域，具体涉及一种高弹性导电纤维及其制备方法。

背景技术

随着电子器件的大型化和轻便化，高弹性导电聚合物的研究引起了人们的广泛关注，有望成为传统的金属导电材料的更新换代产品。其可用于制备面积较大的太阳能电池、传感器、电激发器以及其他新型的柔性电子产品。与传统的金属导电材料相比较，高弹性导电聚合物具有可拉伸、折叠以及可变成任意复杂的曲线形状等多方面的优点，可应用在任意曲面，以及面积较大的电子产品的活动部件上。

目前导电聚合物的制备方法主要是后处理方法，即，使用导电材料处理聚合物，使导电材料附着在聚合物薄膜或纤维的表面，以赋予聚合物导电性，例如：(1)利用粘合剂将导电成分涂敷黏附在聚合物表面；(2)通过化学或电化学方法将本征导电高聚物沉积在聚合物表面；(3)利用真空喷涂或者电镀使金属微粉沉积在聚合物表面。这其中方法(1)是最为传统的涂覆方法，其步骤一般包括将粘合剂用适当的溶剂稀释，之后将导电成分分散于其中，以配制成涂覆液，然后将其涂覆于纤维表面，当溶剂挥发且粘合剂固化后，导电成分依靠粘合剂粘覆于纤维表面。该方法所制备导电纤维的缺点是涂层较厚，纤维手感硬，同时导电微粒易于脱落。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种一种高弹性导电纤维及其制备方法，本发明制备的纤维材料不仅具有优异的力学性能，还兼具高弹性和导电性。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高弹性导电纤维，按质量分数计，由以下原料组成：甘油6-9份、丙烯酸甲酯3-9份、丙烯酸-2-乙基丙酯6-10份、大豆蛋白纤维10-20份、苎麻纱线10-20份、聚烯烃纤维20-30份、晴纶仿羊绒10-15份、异丙醇5-8份、柠檬酸10-20份、次磷酸钠2-5份和氧化石墨烯0.5-1份。

在上述方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

优选的，一种高弹性导电纤维，按质量分数计，由以下原料组成：甘油6份、丙烯酸甲酯3份、丙烯酸-2-乙基丙酯10份、大豆蛋白纤维20份、苎麻纱线10份、聚烯烃纤维20份、晴纶仿羊绒15份、异丙醇8份、柠檬酸10份、次磷酸钠2份和氧化石墨烯0.5份。

优选的，一种高弹性导电纤维，按质量分数计，由以下原料组成：甘油9份、丙烯酸甲酯9份、丙烯酸-2-乙基丙酯6份、大豆蛋白纤维10份、苎麻纱线20份、聚烯烃纤维30份、晴纶仿羊绒10份、异丙醇5份、柠檬酸20份、次磷酸钠5份和氧化石墨烯1份。

优选的，一种高弹性导电纤维，按质量分数计，由以下原料组成：甘油7份、丙烯酸甲酯8份、丙烯酸-2-乙基丙酯8份、大豆蛋白纤维15份、苎麻纱线15份、聚烯烃纤维25份、晴纶仿羊绒13份、异丙醇6份、柠檬酸15份、次磷酸钠4份和氧化石墨烯0.8份。

优选的，一种高弹性导电纤维，按质量分数计，由以下原料组成：甘油8份、丙烯酸甲酯8份、丙烯酸-2-乙基丙酯8份、大豆蛋白纤维20份、苎麻纱线20份、聚烯烃纤维30份、晴纶仿羊绒15份、异丙醇8份、柠檬酸20份、次磷酸钠5份和氧化石墨烯1份。

本发明还提供一种高弹性导电纤维制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按重量份数计，取以下原料：甘油6-9份、丙烯酸甲酯3-9份、丙烯酸-2-乙基丙酯6-10份、大豆蛋白纤维10-20份、苎麻纱线10-20份、聚烯烃纤维20-30份、晴纶仿羊绒10-15份、异丙醇5-8份、柠檬酸10-20份、次磷酸钠2-5份和氧化石墨烯0.5-1份；

步骤2：将甘油、丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基丙酯、大豆蛋白纤维、苎麻纱线、聚烯烃纤维、晴纶仿羊绒、异丙醇和氧化石墨烯混合均匀，加入混炼机，90-100℃混炼2-3小时，得到共混物；

步骤3：将步骤2所得共混物在80-100℃的温度下真空干燥2-5小时，再加入柠檬酸和次磷酸钠，加热至30-40℃，搅拌使其溶解，得到改性纺丝溶液；

步骤4将上述改性纺丝溶液纺丝，得到成型纤维，在160-180℃烘焙1-3分钟，在60-80℃水洗1-2分钟，得到高弹性导电纤维。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明制备得到的导电纤维呈现卓越的导电性、高弹性、易于加工成型，且具有手感好、可重复多次拉伸和导电性持久等优点；本发明的高弹性导电纤维可以单轴拉伸至100％，而无显著的导电性能变化；此外，与现有技术相比，本发明的制备过程时间短、工艺简单，成本低廉。

具体实施方式