[发明专利]可拉伸的导电纱线及其制造方法

说明书

一种可拉伸的导电纱线及其制造方法，该可拉伸的导电纱线由弹性体纱线和分散在弹性体纱线中和表面的银颗粒组成。该制造方法基于聚合物和弹性体的共热拉延和银颗粒的后加载，属于可扩展的生产技术。该制造方法简单、高效且成本效益高，同时可避免使用有毒的有机溶剂。

技术领域

本发明总体上涉及一种具有超拉伸性和高导电性的纱线及其制造方法。

背景技术

可穿戴电子产品在人类日常生活中扮演越来越重要的角色。它们通常设计成戴在手腕上的条带和手表、穿在脚上的鞋袜、戴在头上的眼镜和头盔以及包括智能服装、背包、手杖和配件等产品的形式。可穿戴电子产品的典型应用包括运动/健康监测、定位、通讯、娱乐、电子支付等。根据市场统计，2020年全球可穿戴电子产品市场规模可达到312.7亿美元，相当于2015-2020年期间每年增长17.8％。可穿戴电子产品将是一个巨大的市场。除了功能之外，消费者对未来可穿戴电子产品的舒适性的要求也将越来越高。作为基础部件的高性能弹性导电材料已成为对可穿戴电子产品技术进一步发展产生重大影响。

另一方面，纱线是生产服装的基本和最重要的材料。由纱线制成的织物通常具有良好的透气性和透湿性，以及柔软的触感。为了提供穿着的舒适性和便利性，可穿戴电子产品未来发展的最重要趋势之一是将电子设备与服装集成，或直接将电子功能赋予服装。导电纱是电子织物材料的基础。因此，它将在高性能可穿戴电子产品的未来发展中发挥重要作用。为满足可穿戴电子产品对大变形适应性的需求，如在人体关节部位处使用的器件，迫切需要开发高性能弹性导电纱。然而，目前已公开的弹性导电纱至少存在以下缺点：1、未能同时具备高拉伸性和导电性；2、制造工艺不适合产业化；以及3、制造成本太高，无法商业化。

发明内容

本发明公开一种用于制造可拉伸的导电纱线的方法，其包括：提供由弹性体组成的棒，该弹性体为聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-苯乙烯)(SBS)、氢化聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-苯乙烯))(SEBS)或聚氨酯(PU)；将该棒插入由第一丙烯酸酯类聚合物组成的第一管中从而生成第一纤维预制棒；对该第一纤维预制棒加热并拉伸从而生成具有包芯结构的第一复合纤维；将该第一复合纤维切为多根复合纤维条；将该多根复合纤维条插入由第二丙烯酸酯类聚合物组成的第二管中从而生成第二纤维预制棒；对该第二纤维预制棒加热并拉伸从而生成第二复合纤维；将该第二复合纤维浸泡在冰醋酸溶液或甲酸溶液中以去除第二复合纤维中的第一丙烯酸酯类聚合物和第二丙烯酸酯类聚合物从而生成由该弹性体组成的复丝纱；将该复丝纱浸泡在包括醇类溶剂的三氟乙酸银(AgTFA)溶液中以将AgTFA溶液中的银(Ag)离子加载到该复丝纱从而生成负载有Ag离子的复丝纱；以及将该负载有Ag离子的复丝纱浸泡在用于将该Ag离子还原成Ag颗粒的还原剂溶液中以生成附着在复丝纱的表面和内部的Ag颗粒，从而生成所述可拉伸的导电纱线。

根据某些实施例，提供由弹性体组成的棒的步骤包括通过溶液浇铸或热挤压该弹性体以制备该棒。

根据某些实施例，该第一丙烯酸酯类聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚甲基丙烯酸乙酯，该第二丙烯酸酯类聚合物为PMMA或聚甲基丙烯酸乙酯。

根据某些实施例，该第一丙烯酸酯类聚合物和该第二丙烯酸酯类聚合物具有相同的丙烯酸酯类聚合物。

根据某些实施例，该第一丙烯酸酯类聚合物和该第二丙烯酸酯类聚合物具有不同的丙烯酸酯类聚合物。

根据某些实施例，该弹性体为SBS，该第一丙烯酸酯类聚合物和该第二丙烯酸酯类聚合物为PMMA。

根据某些实施例，对该第一纤维预制棒加热并拉伸的步骤包括热拉伸温度为150℃至350℃。

根据某些实施例，本方法还包括将该多根复合纤维条堆叠在一起并且将堆叠的复合纤维条插入该第二管中。

根据某些实施例，在对该第二纤维预制棒加热并拉伸的同时，旋转该第二纤维预制棒以使复丝纱的长丝加捻。