[发明专利]基于SBS导电纤维的导电网络重塑方法及利用该方法制备的导电复合纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子导电材料技术领域，特别涉及一种基于SBS导电纤维的导电网络重塑方法。该方法包括如下步骤：1)制备乙酸乙酯混合液；2)将SBS导电纤维浸泡于步骤1)制备的乙酸乙酯混合液，浸泡时间为5‑15s，取出，干燥。本发明对导电纤维内的导电网络进行重塑，解决导电纤维内由于导电粒子分布不均匀而导致纤维电性能差的技术问题，该方法使纤维表面光滑，电性能得到有效提高，不会降低纤维强度。本发明还提供利用基于SBS导电纤维的导电网络重塑方法制备的导电复合纤维，及该导电复合纤维的制备方法。本发明的制备方法，操作简单，方便经济，不仅不会对纤维造成损伤，且使制得的纤维具有良好的可纺性、可拉伸性，良好的导电性，高应变范围以及稳定性。

技术领域

本发明涉及高分子导电材料技术领域，特别涉及一种基于SBS导电纤维的导电网络重塑方法及利用该方法制备的导电复合纤维及其制备方法。

背景技术

随着人们对自身的运动健康关注程度越来越高，实时监测人体生理信号和运动变化的需求与日俱增。虽然传统的智能手表等电子产品已经投入使用，但是其柔韧性差，人体贴合度低，制约了可穿戴传感设备的进一步发展。在此背景下，基于碳基纳米材料的柔性织物应变传感器，由于其穿戴舒适性好，而得到广泛推广应用。

但是传统的柔性织物应变传感器导电性能较差，为了提高应变传感器的灵敏度、稳定性及工作范围，研究人员想到通过改善导电复合材料的电性能，来提高应变传感器的电性能，从而来提高应变传感器的灵敏度，稳定性等性能。

近年来，基于导电高分子复合材料(Conductive polymer composites，CPCs)的功能化高分子材料引起了研究者的高度关注。由于石墨烯和碳纳米管具有非常优良的物理化学性质，广泛应用在导电纤维领域，并且石墨烯和碳纳米管间得协同效应，使得石墨烯/碳纳米管复合材料的导电性，机械性等性能得到增强。两者利用优良的各向异性，共同应用于复合材料表现比单一材料更优异的性能。对石墨烯和碳纳米管而言，其电性能以及实际应用中的稳定性等是由导电网络的结构所决定的，除了改变导电填料的形态以及填料的分布状态可以形成不同的导电网络，复合材料中基体的微观结构对导电网络的构筑起到承载和控制作用，因此也可以通过调控复合材料的微观形态来构筑不同的导电网络，而导电网络则由多种因素控制，包括填料种类、分散方法以及基体微观形态等等。

为了导电复合材料能够获得较好的电性能，传统的方式是通过表面涂层的方式，将导电填料涂覆在柔性复合材料的表面，以改善复合材料的电性能，从而增强导电粒子间的相互作用。但是通过涂覆的方式不仅导电填料易从复合材料表面脱落，而且整体很难涂覆均匀，影响导电性能。还有研究人员将一维和二维导电填料联用，研究协同效应对CNTs/石墨烯导电纳米复合材料的逾渗行为的作用，但其基体形成的导电网络结构在应变过程中易发生结构损伤并且稳定性差。相比这些方法，杂化填料结构有助于导电粒子在基体中均匀分散，从而可显著提高复合材料的应变范围和稳定性。所以，为获得更有效的导电网络，以提高复合材料基传感器的灵敏度、响应速率和稳定性，增大应变范围等，探究不同导电网络构筑方式对其电性能及使用性能的影响显得尤为重要。

在中国专利公开号为CN 109881283 A中，具体公开了一种石墨烯/UHMWPE复合导电纤维及其制备方法，使用硬质纤维填充UHMWPE对其进行改性，同时添加少量石墨烯及碳纳米管，石墨烯的大比表面积及碳管的高长径比，可以在纤维中构建高效的导电网络，碳管起到桥梁作用贯穿或环绕、附着于石墨烯片层表面，并且能够把孤立的石墨烯与石墨烯连接起来，在最大程度上提高其电子导电性能。虽然该专利同时利用石墨烯及碳纳米管提高了复合导电纤维的导电性能，但是该方法存在一些明显不足：制备过程极为复杂耗时，生产效率低，且需要使用大量的强酸、抗氧化剂、分散剂，在高浓度强酸中处理，极可能会破坏碳纳米管结构而降低长径比，导致碳纳米管-基体界面电阻增加，不利于导电网络的形成和复合材料导电性能的提升，从而会影响纤维的导电性能。