[发明专利]一种同轴多层包覆结构的柔性导电纱线的制备方法

说明书

本发明提供了一种同轴多层包覆结构的柔性导电纱线及其制备方法，所述的导电纱利用赛络菲尔纺纱技术构造出短纤维包缠长丝的皮芯结构，外层为短纤维包缠，有效的保护和隔离芯层材料；第二层为低熔点物质形成的膜层，更有利于保护和隔离芯层材料；第三层由导电介质石墨烯或氧化石墨烯组成，具有优异的导电性能；芯层为基质，由刚韧性较好的长丝构成。通过热处理使低熔点纤维固相向液相的演变，液相的低熔点物质在气流的作用下渗透并帖附于涤纶导电长丝表面，最终形成同轴多层包覆结构的导电纱线；本发明制备的同轴多层包覆结构导电纱线具优异的柔韧性和稳定的电学性质。

技术领域

本发明涉及柔性可穿戴电子器件技术领域，特别是指一种同轴多层包覆结构的柔性导电纱线及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，智能可穿戴产品越来越多的走进人们的生活，如能够感知温度的电子皮肤，可以评价人体生理特征的变化；能够检测人体心电数据的柔性压力传感器；基于图像采集的表情识别产品；具有运动检测能力的智能手环；具有信息传输的智能手表和智能眼睛等。人们其实更希望我们日常所穿的服装具有上述功能，一些学者采用组装的方式将传感器和信息传输器件镶嵌或者缝制于服装。电子器件与电池可以很小，通过调整位置和本身的结构可以满足服装柔性需求，而电池与电子器件之间的连接需要依赖于电线。

传统的电线粗且柔性较差，因此柔性导电材料（导电纱线）的研究成为热点问题。目前导电纱线多采用两种形式构造：一种是外层为纺织纤维，内层为导电材料的复合结构纱；另一种是在纱线外层涂覆导电介质。而两种构造形式的导电纱线的柔韧性、可水洗及耐久性均需进一步的提高。

发明内容

本发明提出了一种同轴多层包覆结构的柔性导电纱线及其制备方法，实现了导电纱线柔韧、耐久及可水洗的目的。

实现本发明的技术方案是：一种同轴多层包覆结构的柔性导电纱线，柔性导电纱线为同轴多层包覆结构，外层为短纤维包缠，第二层为低熔点纤维膜，第三层由导电介质石墨烯或氧化石墨烯组成，芯层为由长丝构成的基质。

将长丝等离子处理，然后反复浸渍于导电介质分散液中自组装处理制备导电长丝；将导电长丝与低熔点混纺粗纱在细纱机上进行包缠复合，纺制短纤维包缠长丝的皮芯结构；该纱线经热处理制备同轴多层包覆结构的柔性导电纱线。

所述等离子处理的工艺参数为：利用DT-03S型低温等离子体处理仪，压强为15-30Pa，气体输出量50SCC，功率为40-300W，处理时间为0.5-5min。

导电介质分散液中导电介质为石墨烯或氧化石墨烯，分散液溶剂为1-3%蛋白质水溶液，分散液中导电介质的浓度为0.5-3%。

自组装处理的工艺参数为：导电介质分散液的温度为20-30℃，浸渍时间30-60min，水洗后室温晾干，反复浸渍5-20次。

所述低熔点混纺粗纱为低熔点纤维与纺织短纤维进行混合，低熔点纤维与纺织短纤维的质量比为（10-40）：（60-90），经过并条和粗纱加工纺制得到低熔点混纺粗纱。

所述热处理的工艺参数为：热处理温度为120-150℃，气流速度为1-3m/s，相对湿度为90%，处理时间为5-10min。

低熔点混纺粗纱在细纱机利用赛络菲尔纺纱技术将喂入的混纺粗纱牵伸，在加捻三角区内与导电长丝包缠复合，形成短纤维包缠长丝的皮芯结构纱线。

所述长丝为涤纶长丝、锦纶长丝、聚乳酸长丝或蚕丝。