一种导电纱线及制备方法以及在汉麻双层柔性面料中的应用与流程

本发明涉及功能性纺织品生产，尤其涉及一种导电纱线及制备方法以及在汉麻双层柔性面料中的应用。

背景技术：

1、随着人们生活水平的提高，人们对于健康管理越加重视，可穿戴柔性电子器件，因其柔性、轻质、低廉、便携等特性，被广泛应用于人体运动及健康的实时监测、人机交互等多个领域。近年来成为研究热点。然而现在大多数具有传感功能的织物都是由人工合成的化学纤维织造的，生物相容性和透气性差，穿着不舒适，很难大规模应用于市场。

2、传统的服用面料要求穿着舒适透气，而麻纤维作为一种天然抗菌纤维，有着非常好的吸湿放湿性，穿着凉爽舒适，出汗后不黏贴人的皮肤，质地轻薄，防虫防蛀，静电少，服用舒适性好，可广泛应用于床上用品、内衣、衬衫、夏季轻薄衣物等，用途广泛，非常符合市场的要求。

3、cn 115233351 a一种传感导电纱线及其加工装置、制备方法，导电纱线包括芯纱、包覆层和导电膜，芯纱为卷曲状的氨纶纱线，芯纱表面包覆有pvdf压电纳米纤维作为包覆层，包覆层表面喷涂有导电墨水形成导电膜，由于芯纱在制备过程中处于拉伸状态所述导电纱线呈卷曲状，加工装置包括芯纱传导系统、供液系统、纺丝系统、包覆系统、喷墨系统及卷线辊。本发明采用卷曲的氨纶纱线为芯纱，在芯纱处于拉伸状态进行包覆，制备得到导电纱后回缩至卷曲状态，pvdf压电纳米纤维包覆层在芯纱回缩过程中收到挤压作用，实现在轴向的拉伸和收缩过程中产生压电信号，扩大了导电纱线在拉伸传感方向的应用。

4、cn 114934336 a公开了一种导电混纺纱线、阻燃导电织物及柔性智能可穿戴设备，该导电混纺纱线，用于制造阻燃导电织物电极，以镀银锦纶长丝作为包芯材料，以质量比为50％的芳纶纤维、50％的阻燃黏胶纤维进行混纺作为包覆材料。本发明在高温作用环境下，需要兼具柔韧性、透气性、穿着舒适性、阻燃性的多功能纺织材料作为传感材料，导电混纺纱线在兼具阻燃性的同时，加入了阻燃黏胶，具备穿着舒适性，此外，用它作为电极材料可为整个智能可穿戴设备提供电阻。

5、cn 110670363 a公开了一种柔性可穿戴导电氨纶/聚氨酯复合材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将氨纶纤维浸泡至苯胺单体中，浸泡60s后取出均匀挤压，静置，并通过前后称量的方式确定吸附苯胺的质量；步骤2，将过硫酸铵加入至掺杂酸内，搅拌形成反应液，然后将步骤1中的氨纶加入至反应液中密封，并气浴恒温振荡反应2h；步骤3，将步骤2反应后的氨纶纤维依次放入自来水、蒸馏水洗涤两次，得到氨纶/聚苯胺导电纤维；步骤4，将三根等长的导电氨纶纤维两端以导电胶固定在铜丝上，水平伸直放置于聚四氟乙烯板上，然后往纤维上倒上水性聚氨酯溶液静置24h，在40℃烘箱中烘干1h固化成膜，将聚氨酯膜的多余部分切去，制成导电氨纶/聚氨酯复合材料。

6、由上述专利技术可知，目前的柔性可穿戴电子织物虽然实现了一定的穿着舒适性及导电性的目的，但其透气性、柔软度以及吸湿性并不好。首先，因为氨纶纱线表面涂覆导电层必然会导致面料柔软性降低，且组成织物的纤维多半是氨纶、芳纶等化学纤维，吸湿性、透气性较差，并且在导电性方面，面料属于柔性形态，在纤维表面涂覆或沉积导电层必然会导致纱线变硬，柔软度变差。其次，导电性能是由组成面料的导电纱线决定，面料一旦潮湿或者被水浸湿，将直接影响整个织物导电性能，并且目前导电层脱落问题一直未能有效解决，这也是影响面料导电性能的一个关键因素。因此，如何在目前现有的导电面料中既同时具有吸湿、抗菌功能和传感功能，且能够具有良好的吸水性与拒水性，成为了柔性可穿戴电子织物领域技术人员目前亟待解决的一个难题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种克服传统导电传感织物服用舒适性差以及实际穿着时外界环境影响导致导电性不佳的缺点，在使面料获得良好的抗菌性、不易沾污和服用舒适性的同时，能够保证具有优良的导电传感性能的导电纱线及制备方法以及在汉麻双层柔性面料中的应用。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种导电纱线，包括由氨纶长丝组成的芯纱，所述芯纱表面包覆有由mxene和dmf混合组成mxene分散液形成的导电膜层，导电膜层内含有若干起导电功能的mxene超薄纳米片，在导电膜层内还设置有若干用于增强导电性能的由银纳米线悬浮液提供的银纳米线，所述银纳米线与mxene超薄纳米片形成彼此附着与连接的形态，在导电膜层表面浸涂聚氨酯层，所述mxene分散液的质量浓度为0.2～0.5％，银纳米线悬浮液的质量浓度为0.1～0.5％，银纳米线直径为10～200nm，长度为10～45μm，所述聚氨酯层厚度为0.3～0.6mm，导电纱线的电导率为0.126～0.245s·cm-1。

3、上述的导电纱线，所述mxene分散液的质量浓度为0.3％，银纳米线悬浮液由银纳米线和乙醇混合而成，质量浓度为0.3％，银纳米线直径为100nm，长度为25μm，所述聚氨酯层厚度为0.5mm，形成所述聚氨酯层的聚氨酯溶液的质量浓度为0.5％，所述导电纱线的电导率为0.183s·cm-1。

4、一种导电纱线的制备方法，包括如下步骤：

5、一、氨纶长丝预处理：

6、(1)、将氨纶长丝进行拉伸处理，拉伸倍数设置1.5～3倍，然后均匀的缠绕在框架上；

7、(2)、将拉伸处理后的氨纶长丝置于乙醇溶液中，室温条件下浸泡处理，浸泡时间15min～30min，无水乙醇浓度100ml/l～500ml/l，然后在浓度20％～50％的丙酮溶液中进行超声处理，去除表面的油剂，超声时间2h～4h，然后取出用去离子水冲洗、晾干；

8、二、等离子体预处理：

9、(3)、预处理后的氨纶长丝置于等离子体刻蚀设备中，对氨纶长丝表面进行刻蚀，然后取出、待用，等离子体刻蚀设备处理功率200w～500w，处理真空度20pa～30pa，处理时间5min～10min；

10、三、聚多巴胺改性处理：

11、(4)、配制tris-base缓冲液，用0.1mol/l的盐酸溶液调节缓冲液ph至8.5，配制多巴胺溶液加入tris-base缓冲液中，放入刻蚀处理后的氨纶长丝，室温条件下搅拌24h，取出自然晾干、待用，所述tris-base缓冲液浓度0.6g/l～1.2g/l，多巴胺溶液浓度4g/l～8g/l；

12、四、表面导电处理：

13、(5)、将改性后的氨纶长丝在超声条件下浸泡在mxene分散液中，取出后干燥，重复进行5次，使mxene分散液中的mxene超薄纳米片均匀的分散在氨纶长丝表面并形成导电膜层，取出进行干燥，得到mxene导电氨纶长丝，干燥温度60～80℃，干燥时间1～2h，mxene分散液由mxene和dmf混合而成，mxene分散液的质量浓度为0.2～0.5％；

14、(6)、配制银纳米线悬浮液，由直径为10～200nm，长度为10～45μm的银纳米线和溶剂混合而成，溶剂为异丙醇、乙醇或去离子水，使用旋涡混合器进行分散旋转震荡，转速为1000～3000rpm，震荡时间为10～60min，银纳米线悬浮液的质量浓度为0.1～0.5％，将mxene导电氨纶长丝在超声条件下浸泡在银纳米线悬浮液中，使银纳米线进入到导电膜层内，浸泡时间5～10min，取出干燥，干燥温度为60～80℃，干燥时间为1～2h；

15、五、聚氨酯处理：

16、(7)、使用质量浓度为0.5％～1％的聚氨酯溶液浸涂mxene导电氨纶长丝，之后进行固化，在导电膜层的表面形成聚氨酯层，固化时间为1～1.5h，固化温度为50～60℃，得到最终的导电纱线。

17、上述的导电纱线的制备方法，所述步骤(3)中，等离子体刻蚀设备处理功率为350w，处理真空度为25pa，处理时间为8min。

18、上述的导电纱线的制备方法，所述步骤(4)中，tris-base缓冲液浓度为0.9g/l，多巴胺溶液浓度为6g/l；

19、上述的导电纱线的制备方法，所述步骤(5)中，改性后的氨纶长丝浸泡在mxene分散液中的超声频率为40khz，干燥温度70℃，干燥时间1.5h，mxene分散液的质量浓度为0.3％。

20、上述的导电纱线的制备方法，所述步骤(6)中，所述银纳米线悬浮液中银纳米线直径为100nm，长度为25μm，配制悬浮液时转速为2000rpm，震荡时间为35min，银纳米线悬浮液的质量浓度为0.3％，mxene导电氨纶长丝浸泡时的超声频率为40khz，浸泡时间8min，干燥温度70℃，干燥时间1.5h。

21、一种导电纱线在汉麻双层柔性面料中的应用。

22、上述的导电纱线在汉麻双层柔性面料中的应用，所述汉麻双层柔性面料包括由汉麻纱线组成的内层麻纱层和由导电纱线组成的外层导电层，内层麻纱层由汉麻纱线作为里经、里纬交织为平纹织物作为里组织，外层导电层由导电纱线作为表经、表纬交织为平纹织物作为表组织，表里经排列比与表里纬排列比均为1：1，在外层导电层的表面沉积有疏水效果的聚偏二氟乙烯纳米纤维膜，所述聚偏二氟乙烯纳米纤维膜的厚度为100～120μm，组成该纤维膜的纤维细度为2～5μm。

23、上述的导电纱线在汉麻双层柔性面料中的应用，所述聚偏二氟乙烯纳米纤维膜通过静电纺丝技术进行沉积，包括如下步骤：

24、(1)、配制静电纺丝液，将聚偏二氟乙烯作为溶质，n,n-二甲基甲酰胺和丙酮作为溶剂，密封溶液并搅拌4小时，聚偏二氟乙烯质量分数为14％，n,n-二甲基甲酰胺与丙酮的质量比为8：2；

25、(2)、将配制好的纺丝液装入喷射装置内，将汉麻双层柔性面料的外层导电层向外固定在收集辊上；

26、(3)、开启静电纺丝机，进行静电纺丝，在外层导电层表面固化沉积并形成聚偏二氟乙烯纳米纤维膜，纺丝电压为15kv，接收距离为12cm，纺丝速度为1.0ml/h。

27、本发明导电纱线及制备方法以及在汉麻双层柔性面料中的应用的优点是：将制备的具有防污功能的导电纱线和汉麻纤维结合，由汉麻纱线组成的内层麻纱层起到了抗菌、吸湿放湿性，穿着凉爽舒适的效果，由导电纱线组成的外层导电层中，氨纶长丝在拉伸条件下进行刻蚀、聚多巴胺改性等工艺能够使得面料在受到拉伸时因其变形能力与基体纤维的差异，不容易发生断裂，避免了导电膜层从纤维表面脱落使得导电纱线在实际面料应用的导电性能更加稳定。刻蚀后进行mxene分散液导电膜层处理，提高了导电膜层在氨纶长丝表面的结合牢度。通过在导电膜层中导入银纳米线，银纳米线能够与导电膜层内的mxene超薄纳米片形成附着形态与连接形态，提高了导电膜层的导电性能，电导率达到了0.126～0.245s·cm-1。聚氨酯浸涂工艺解决了导电氨纶拉伸过程中易破裂的问题，利用聚氨酯的弹性对导电膜层形成良好的保护与固定效果。面料通过静电纺丝技术在外层导电层沉积聚偏二氟乙烯纳米纤维层实现了较好的疏水效果。本发明在保证导电纤维传感性能的同时，使面料获得持久的抗菌性、不易沾污和服用舒适性，同时具有吸湿抗菌功能，方法简单易行，可以批量生产。