本发明涉及柔性可穿戴电子器件技术领域，具体涉及一种柔性导电纱线及其制备方法。
背景技术：
随着人类生活水平的不断提高，人们对自己使用资料提出了更高的要求，如服装，传统的作用主要是遮体、保护、美观、标志等，人们更希望自己穿的服装具有通讯、人体信息检测、电磁波屏蔽等功能，那么这些需求的提出迫使对电流传输的介质进行合理的构造以满足服装的柔性特征，也就是说服装构成导电器件需要柔软且导电，一般采用导电纱线实现。
目前，导电纱线多采用两种形式构造：一种是有外层为纺织纤维，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。后者需要科学的设计织物结构实现人体接触服装的电绝缘性要求，应用受到限制，然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。
技术实现要素：
本发明提出了一种柔性导电纱线及其制备方法，实现了导电纱线柔韧、耐久及可水洗的关键技术。
实现本发明的技术方案是：一种柔性导电纱线，柔性导电纱线为三层同心皮芯结构，外层由涤纶短纤维包缠，芯层由连续的经阳离子处理的再生纤维素纤维基导电介质构成，中间层由热收缩后的腈纶纤维组成。
再生纤维素纤维采用壳聚糖、DMAC或聚酰胺环氧氯丙烷树脂阳离子处理。
所述的柔性导电纱线的制备方法，步骤如下：
（1）阳离子处理：将再生纤维素纤维置于阳离子改性剂溶液中处理；
（2）混纺：将阳离子处理后的再生纤维素纤维、腈纶纤维（膨体纱）、涤纶短纤维进行混合纺织成多组分纱线，再生纤维素纤维置于多组分纱线芯层，腈纶纤维处于中间层，涤纶短纤维在外层分布；
（3）导电介质自组装处理：将多组分纱线反复浸渍于导电介质分散液中进行自组装处理；
（4）膨体处理：将步骤（3）导电介质自组装处理后的纱线进行湿热处理，得到柔性导电纱线。
所述步骤（1）中将再生纤维素纤维置于由阳离子改性剂溶液中，阳离子改性剂溶液浓度为0.5-1%，温度为50-80℃，处理30-60min，水洗后烘干。
所述步骤（2）中再生纤维素纤维长度为46-49mm，细度为0.9-1.0D，腈纶纤维长度40-43mm，细度为1.2-1.3D；涤纶短纤维长度为34-37mm，细度为1.5-1.6D。依据混纺纱径向分布规律可知，纤维细度越细，长度越长在纱线芯层分布的概率越高，因此再生纤维素纤维在多组分纱线中较多的会分布于纱线的芯层，腈纶纤维处于中间，涤纶纤维在外层分布，进而形成三层同心皮芯结构的多组分纱线
将步骤（2）中纺制的多组分三层同心皮芯结构的纱线浸渍于由导电介质组成的分散液，由于分散液中导电介质属于阴离子型，在静电诱导下，该介质可自行组装于阳离子处理后的粘胶纤维表层形成导电基质。
所述步骤（3）中导电介质分散液为阴离子型碳纳米管、阴离子型石墨烯及阴离子型氧化石墨烯分散液的一种，分散液的浓度为0.5-3%，温度为20-30℃，处理30-60min，水洗后室温晾干。
所述步骤（4）中湿热处理的温度为130-150℃，相对湿度为90%，处理时间为10-15min。利用腈纶纤维热收缩的机理，加热腈纶纤维收缩带动周边的纤维发生移动，使纱线表层的涤纶纤维膨松，内层的粘胶基导电介质堆积的更加紧密，更利于导电纱线的柔韧性、结构和性能的稳定。
所述步骤（2）中再生纤维素纤维、腈纶纤维、涤纶短纤维的混纺比为40:10:50。
本发明的有益效果是：本发明导电纱利用混纺纱内外转移机理构造出三层同心皮芯结构。外层由涤纶短纤维包缠，具有较好的电绝缘性和力学性质，可有效保护芯层、隔离电流；芯层由连续的再生纤维素纤维基氧化石墨烯导电介质构成，具有较好的导电性能；中间层由热收缩后的腈纶纤维组成，有效的稳定纱线结构，隔离保护芯层的导电介质。三层同心皮芯构造的导电纱线具优异的柔韧性和稳定的电学性质。本发明一种柔性导电纱线的制备方法，利用混纺纱内外转移机理构造三层同心皮芯结构使导电纱线具优异的柔韧性，结构稳定且具有可水洗特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明柔性导电纱线制备工艺示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
柔性导电纱线的制备方法，步骤如下：
将长度48mm、细度0.9D的粘胶纤维置于由阳离子改性剂组成的溶液中，浓度为0.5%，温度为50℃，处理30min，水洗后烘干，并与长度40mm、细度为1.2D的腈纶纤维和长度为34mm、细度为1.5D的涤纶纤维在并条工艺以40/10/50的混纺比例进行混合，经过粗纱和细纱工艺得到三层同心皮芯结构的多组分短纤纱。然后将该多组分短纤纱置于导电介质分散液为阴离子型碳纳米管中，分散液的浓度为0.5%，温度为20℃，处理30min，水洗后室温晾干，重复五次该处理工艺制备得到导电纱线。将导电纱线置于温度为130℃，相对湿度为90%，处理时间为10min即得到具优异柔韧性和稳定电学性质的三层同心皮芯构造的导电纱线。
实施例2
柔性导电纱线的制备方法，步骤如下：
（1）阳离子处理：将长度为46mm，细度为0.9D的再生纤维素纤维置于壳聚糖溶液中处理，浓度为0.5%，温度为50℃，处理60min，水洗后烘干即可；
（2）混纺：将阳离子处理后的再生纤维素纤维、长度40mm，细度为1.2D腐乳腈纶纤维（膨体纱）、长度为34mm，细度为1.5D的涤纶短纤维进行混合纺织成多组分纱线，再生纤维素纤维置于多组分纱线芯层，腈纶纤维处于中间层，涤纶短纤维在外层分布；再生纤维素纤维、腈纶纤维、涤纶短纤维的混纺比为40:10:50；
（3）导电介质自组装处理：将多组分纱线反复浸渍于阴离子型碳纳米管分散液中进行自组装处理，分散液的浓度为0.5%，温度为20℃，处理60min，水洗后室温晾干；
（4）膨体处理：将步骤（3）导电介质自组装处理后的纱线进行湿热处理，湿热处理的温度为130℃，相对湿度为90%，处理时间为15min，得到柔性导电纱线。
实施例3
柔性导电纱线的制备方法，步骤如下：
（1）阳离子处理：将长度为48mm，细度为0.95D的再生纤维素纤维置于DMAC溶液中处理，浓度为0.8%，温度为70℃，处理50min，水洗后烘干即可；
（2）混纺：将阳离子处理后的再生纤维素纤维、长度42mm，细度为1.25D腐乳腈纶纤维（膨体纱）、长度为35mm，细度为1.55D的涤纶短纤维进行混合纺织成多组分纱线，再生纤维素纤维置于多组分纱线芯层，腈纶纤维处于中间层，涤纶短纤维在外层分布；再生纤维素纤维、腈纶纤维、涤纶短纤维的混纺比为40:10:50；
（3）导电介质自组装处理：将多组分纱线反复浸渍于阴离子型石墨烯分散液中进行自组装处理，分散液的浓度为2%，温度为25℃，处理50min，水洗后室温晾干；
（4）膨体处理：将步骤（3）导电介质自组装处理后的纱线进行湿热处理，湿热处理的温度为140℃，相对湿度为90%，处理时间为13min，得到柔性导电纱线。
实施例4
柔性导电纱线的制备方法，步骤如下：
（1）阳离子处理：将长度为49mm，细度为1.0D的再生纤维素纤维置于PAE溶液中处理，浓度为1%，温度为80℃，处理30min，水洗后烘干即可；
（2）混纺：将阳离子处理后的再生纤维素纤维、长度43mm，细度为1.3D腐乳腈纶纤维（膨体纱）、长度为37mm，细度为1.6D的涤纶短纤维进行混合纺织成多组分纱线，再生纤维素纤维置于多组分纱线芯层，腈纶纤维处于中间层，涤纶短纤维在外层分布；再生纤维素纤维、腈纶纤维、涤纶短纤维的混纺比为40:10:50；
（3）导电介质自组装处理：将多组分纱线反复浸渍于阴离子型氧化石墨烯分散液中进行自组装处理，分散液的浓度为3%，温度为30℃，处理30min，水洗后室温晾干；
（4）膨体处理：将步骤（3）导电介质自组装处理后的纱线进行湿热处理，湿热处理的温度为150℃，相对湿度为90%，处理时间为10min，得到柔性导电纱线。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。