一种复合型印花导电浆及其制备方法与应用

本发明涉及一种复合型印花导电浆及其制备方法与应用，属于纺织品功能整理。

背景技术：

1、纺织面料具有柔软亲肤的特性，通过合适的导电介质施加，结合编织和裁剪加工可制备型式多样的智能可穿戴纺织品。以织物面料为基底，通过浸渍、浸轧、喷涂等方式能将具有导电功能的物质施加到织物表面，可赋予纺织品良好的导电性，在储能、电磁屏蔽、生物医疗和柔性传感等诸多领域表现出潜在的应用。

2、目前，可应用于智能纺织品制备的导电介质包括石墨烯、碳纳米管、纳米银线和多种导电共轭聚合物。作为二维导电材料的一种，mxene ti3c2tx因具有极佳的导电性、比石墨烯更加优异的水分散性和表面更丰富的官能团，被认为是继石墨烯之后的下一个材料新星，成为智能纺织品制备的重要导电介质原料。

3、在制备具有特殊外观效应(如图案、花型)的智能纺织品时，往往需要借助于丝网印花的方式，将具有一定粘度的导电浆施加到织物表面，赋予其特定的应用特性。常规导电浆的制备是将导电介质添加到由化学增稠剂、粘合剂、交联剂组成的混合浆料中，并根据花型的要求调配成所需结构粘度，满足花型图案清晰度的要求。在这过程中，制备具有一定流变性、粘稠度和稳定分散性的导电浆是其关键核心步骤。

4、通过在导电介质溶液中添加增稠剂、粘合剂和交联剂，较易制得具有一定粘稠度的印花导电浆，结合后续高温焙烘，能实现导电介质与纤维基底的牢固结合。另一方面，目前生产中制备印花导电浆时，导电介质溶液中添加的增稠剂、粘合剂和交联剂多为电阻较高的高分子纺织化学品，这些化学品的添加会严重阻碍原有导电通路的连续性，造成纺织品花型图案部位的电阻增加，导电性能下降，造成智能纺织的导电效果和应用性能的下降；也有通过增加导电介质用量的方法来降低电阻，但导电介质用量过大，还会不同程度上降低织物的手感下降，造成织物手感发硬。

5、因此，如何制备一种复合型印花导电浆，使其不仅具有较好的印制效果(图案清晰度、遮盖性)，且在纺织品表面印制的图案花型具有很好的智能响应性(保持低电阻、高导电性)，是目前在印花浆开发中亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种复合型印花导电浆及其制备方法与应用，该复合型印花导电浆不仅具有较好的印制效果，而且在纺织品表面印刷的图案花型具有很好的智能响应性。

2、本发明的原理是：带正电的导电聚合物含有较多的苯环或碳杂环结构，呈电负性的多酚改性mxene同样具有类似的结构；两者混合时，在正负电荷的相互吸引、π-π堆积等相互作用下两者会快速形成一个稳定的胶体体系，进而制备具有一定流变性的导电浆。在此导电浆体系中，mxene作为主要的导电介质，而导电聚合物可起到增稠剂、粘合剂的作用，进而实现了增稠剂和粘合剂也导电的目标。另外，多酚的加入一方面可以增强mxene与导电聚合物的π-π堆积作用，有利于导电浆体系的稳定性；另一方面可以起到防止mxene边缘的钛原子被氧化的作用。最终，使用简易的丝网印刷方式，把导电浆印制在纺织品表面，成功制备出具有耐久稳定性的导电纺织品。

3、本发明的第一个目的是提供一种复合型印花导电浆的制备方法，所述方法包括如下步骤：

4、(1)导电聚合物冻干粉的制备

5、在导电聚合物单体溶液中加入氧化剂，进行聚合反应，反应结束后经冷冻干燥，得到导电聚合物冻干粉；

6、(2)改性mxene分散液制备

7、mxene纳米片分散液与酚类化合物进行改性反应，得到改性mxene分散液；

8、(3)印花导电浆制备

9、将步骤(1)制备的导电聚合物冻干粉添加到步骤(2)制备的改性mxene分散液中，形成具有粘稠性的复合型印花导电浆。

10、在一种实施方式中，步骤(1)所述聚合物冻干粉的制备具体包括：在10～25g/l导电聚合物单体溶液中加入5～15g/l氧化剂，在20～40℃下反应2～12小时；经冷冻干燥，得到导电聚合物冻干粉。

11、在一种实施方式中，步骤(1)所述导电聚合物单体为噻吩、吡咯、苯胺及其衍生物中的一种或几种；所述氧化剂包括过硫酸铵和/或三氯化铁。

12、在一种实施方式中，步骤(2)所述改性mxene分散液的制备具体包括：mxene纳米片分散液与酚类化合物在25～35℃、ph值为4～6下反应0.5～2小时，得到改性mxene分散液；其中，mxene纳米片浓度为10～30g/l，mxene纳米片与酚类化合物质量比为1:0.004～0.01。

13、在一种实施方式中，步骤(2)所述酚类化合物为多巴胺、左旋多巴、没食子酸、茶多酚、花青素、表儿茶素及其衍生物中的一种或几种。

14、在一种实施方式中，步骤(3)所述改性mxene与聚合物冻干粉的质量比为1:0.2～1:1。

15、在一种实施方式中，步骤(3)所述将步骤(1)制备的导电聚合物冻干粉添加到步骤(2)制备的改性mxene分散液中，具体是利用混匀机在400～1000rpm下将混合物搅拌均匀。

16、本发明的第二个目的是提供一种由上述所述方法制备得到的复合型印花导电浆。

17、本发明的第三个目的是提供一种上述所述的复合型印花导电浆在制备柔性电子纺织品、电热面料、可穿戴纺织品中的应用。

18、本发明的第四个目的是提供一种导电纺织品，所述导电纺织品是由上述所述的复合型印花导电浆作为原料，通过丝网印刷方式在织物表面刮印导电浆，烘干后，即得到导电纺织品。

19、在一种实施方式中，所述织物包括由棉、麻、真丝、羊毛、黏胶或天丝中的一种或多种原料形成的织物。

20、本发明的有益效果：

21、本发明首先分别制备导电聚合物冻干粉和改性mxene分散液；然后，将导电聚合物冻干粉添加到改性mxene分散液中，调配成粘稠性印花导电浆；最后，通过丝网印刷方式，将导电浆印制在织物表面，制备导电性纺织品。与采用化学粘合剂、增稠剂和交联剂与mxene组合进行印花导电浆制备及应用相比，具有如下优点：

22、(1)导电浆具有增稠、导电和抗氧化三重功效：其一，导电聚合物冻干粉加入mxene分散液后，具有吸水和增稠作用，赋予混合体系印花浆所需的粘度；其二，导电聚合物作为导电浆中mxene纳米片的粘合剂使用，可避免传统化学增稠剂、粘合剂和增稠剂对织物导电性的不利影响，同时保证印制图案与织物有结合牢度；其三，导电聚合物、酚类化合物可阻碍和延缓mxene纳米片的氧化进程，提升导电织物的服役稳定性。

23、(2)本发明述及的导电浆的制备方法简单、能耗少、效率高，便于工业化生产；采用丝网印刷施加导电介质，提升了导电材料利用率，从源头上减少了废弃物产生，符合节能减排的生态理念。

24、(3)采用本发明导电浆所制备的导电纺织品，电导率可达300s/m以上，在x波段(8.2-12.4ghz)上的屏蔽效能可达40db，加工的织物具有稳定的功能性。

技术特征：

1.一种复合型印花导电浆的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述聚合物冻干粉的制备具体包括：在10～25g/l导电聚合物单体溶液中加入5～15g/l氧化剂，在20～40℃下反应2～12小时；经冷冻干燥，得到导电聚合物冻干粉。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述导电聚合物单体为噻吩、吡咯、苯胺及其衍生物中的一种或几种；所述氧化剂包括过硫酸铵和/或三氯化铁。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述改性mxene分散液的制备具体包括：mxene纳米片分散液与酚类化合物在25～35℃、ph值为4～6下反应0.5～2小时，得到改性mxene分散液；其中，mxene纳米片浓度为10～30g/l，mxene纳米片与酚类化合物质量比为1:0.004～0.01。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述酚类化合物为多巴胺、左旋多巴、没食子酸、茶多酚、花青素、表儿茶素及其衍生物中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述改性mxene与聚合物冻干粉的质量比为1:0.2～1:1。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述将步骤(1)制备的导电聚合物冻干粉添加到步骤(2)制备的改性mxene分散液中，具体是利用混匀机在400～1000rpm下将混合物搅拌均匀。

8.由权利要求1～7任一所述的方法制备得到的复合型印花导电浆。

9.权利要求8所述的复合型印花导电浆在制备柔性电子纺织品、电热面料、可穿戴纺织品中的应用。

10.一种导电纺织品，其特征在于，所述导电纺织品是由权利要求8所述的复合型印花导电浆作为原料，通过丝网印刷方式在织物表面刮印导电浆，烘干后，即得到导电纺织品。

技术总结
本发明涉及一种复合型印花导电浆及其制备方法与应用，属于纺织品功能整理技术领域。本发明复合型印花导电浆的制备方法是将导电聚合物冻干粉添加到多酚改性的MXene分散液中，调配成印花导电浆。该方法过程中不需要添加额外的化学增稠剂、粘合剂即可实现良好的流变性，且与织物基底具有较好的结合牢度，具有制备和应用方法简单、印制纺织品导电效果好、结合牢度高和服役稳定性强等优点。

技术研发人员：王平,闫彪彪,高一蕾,孙田雷,余圆圆
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15