CN105603603A - 复合弹性导电纤维及其制备方法 - Google Patents

复合弹性导电纤维及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105603603A
CN105603603A CN201610049033.4A CN201610049033A CN105603603A CN 105603603 A CN105603603 A CN 105603603A CN 201610049033 A CN201610049033 A CN 201610049033A CN 105603603 A CN105603603 A CN 105603603A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon nano
elastomer
tube fibre
elastic conductive
composite elastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610049033.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105603603B (zh
Inventor
陈威艳
赵静娜
张骁骅
李清文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Creative Carbon Nanotechnology Co ltd
Original Assignee
Suzhou Creative Carbon Nanotechnology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Creative Carbon Nanotechnology Co ltd filed Critical Suzhou Creative Carbon Nanotechnology Co ltd
Priority to CN201610049033.4A priority Critical patent/CN105603603B/zh
Publication of CN105603603A publication Critical patent/CN105603603A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105603603B publication Critical patent/CN105603603B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/22—Yarns or threads characterised by constructional features, e.g. blending, filament/fibre
    • D02G3/32—Elastic yarns or threads ; Production of plied or cored yarns, one of which is elastic
    • D02G3/328—Elastic yarns or threads ; Production of plied or cored yarns, one of which is elastic containing elastane
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/22—Yarns or threads characterised by constructional features, e.g. blending, filament/fibre
    • D02G3/38—Threads in which fibres, filaments, or yarns are wound with other yarns or filaments, e.g. wrap yarns, i.e. strands of filaments or staple fibres are wrapped by a helically wound binder yarn
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B1/00—Applying liquids, gases or vapours onto textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing or impregnating
    • D06B1/02—Applying liquids, gases or vapours onto textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing or impregnating by spraying or projecting
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B3/00—Passing of textile materials through liquids, gases or vapours to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing, impregnating
    • D06B3/04—Passing of textile materials through liquids, gases or vapours to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing, impregnating of yarns, threads or filaments
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/564—Polyureas, polyurethanes or other polymers having ureide or urethane links; Precondensation products forming them
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/643—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing silicon in the main chain
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/18—Synthetic fibres consisting of macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M2101/20—Polyalkenes, polymers or copolymers of compounds with alkenyl groups bonded to aromatic groups
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/30—Synthetic polymers consisting of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M2101/32—Polyesters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/30—Synthetic polymers consisting of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M2101/38—Polyurethanes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2101/00—Inorganic fibres
    • D10B2101/10—Inorganic fibres based on non-oxides other than metals
    • D10B2101/12—Carbon; Pitch
    • D10B2101/122—Nanocarbons
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2321/00—Fibres made from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D10B2321/02—Fibres made from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds polyolefins
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2331/00—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
    • D10B2331/04—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyesters, e.g. polyethylene terephthalate [PET]
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2331/00—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
    • D10B2331/10—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyurethanes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/06—Load-responsive characteristics
    • D10B2401/061—Load-responsive characteristics elastic
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/16—Physical properties antistatic; conductive

Abstract

本发明提供一种复合弹性导电纤维及其制备方法，其包括以下步骤：从绕包机上分别引出弹性纤维和引出碳纳米管纤维，并将碳纳米管纤维的一端与弹性纤维位于收集轴的一端固定；开启绕包机，将碳纳米管纤维绕包于弹性纤维的表面，形成碳纳米管纤维包缠纱，其中，通过设置弹性纤维的拉伸率、收集轴和输出轴的收放卷速度及绕包头的转速来调节碳纳米管纤维在弹性纤维上的螺旋节距；将碳纳米管纤维包缠纱热处理及封装。与现有技术相比，本发明采用绕包的方法，将碳纳米管纤维均匀绕包在弹性纤维的表面，热处理及封装，可有效解决现有技术中复合弹性导电纤维普遍存在的弹性偏低、易剥离或脱离、循环使用性差、不易进行二次加工等缺点。

Description

复合弹性导电纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及纳米材料制造领域，尤其涉及一种复合弹性导电纤维及其制备方法。
背景技术
随着电子信息技术的迅猛发展，人们对电子产品及可穿戴电子产品提出了更高的要求，电子产品正以飞快的速度向智能化、微型化、便携化、柔性、弹性等方向发展，与之相关的产品开发也受到业界广泛关注，同时，作为电子产品和智能产品内部不可或缺的传输通道的导电纤维也急需向功能化、智能化、弹性、柔性等方面发展。
目前市场上使用的导电纤维主要是各类金属丝，但是金属丝的柔性和弹性较差，在功能智能应用方面体现出了越来越多的不适应性，另一类具有导电性的碳纤维也存在同样的问题，并且有着导电性较差，脆性明显等缺点。针对这些问题，近年来，许多研究人员采用各种方法制备了形式多样的弹性导电纤维，例如采用弹性纤维作为芯层，导电粒子作为皮层制成皮芯结构的复合弹性导电纤维；或将导电粉与弹性聚合物均匀混合，得到混合均匀的复合弹性导电纤维，但是上述纤维导电性偏低，只能用于抗静电；也有研究人员通过将金属纳米线吸附在弹性纤维表面，然后经过等离子体或热处理使两者结合制备弹性导电纤维，但金属粒子的添加量一般会受到限制，所制备的弹性导电纤维的导电性比较有限。
综上所述，目前的弹性导电纤维制备方法都具有一些问题，有必要提出一种新型的复合弹性导电纤维及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种解决上述问题的复合弹性导电纤维及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明提供一种复合弹性导电纤维，其包括弹性纤维、碳纳米管纤维及弹性聚合物，所述碳纳米管纤维绕包于所述弹性纤维的表面形成碳纳米管纤维包缠纱，所述弹性聚合物包覆于所述碳纳米管纤维包缠纱的表面。
作为本发明的进一步改进，所述碳纳米管纤维在所述弹性纤维上的螺旋节距为0.1mm~2cm，所述弹性纤维为聚氨酯弹性纤维或聚酯类弹性纤维或复合聚酯弹性纤维或聚烯烃弹性纤维或聚醚酯弹性纤维或变形纱类弹性纤维。
相应地，一种复合弹性导电纤维的制备方法，所述方法包括以下步骤：
S1、从绕包机的输出轴引出弹性纤维，并将其一端固定在绕包机的收集轴上；
S2、从绕包机的绕包头上引出碳纳米管纤维，并将碳纳米管纤维的一端与弹性纤维位于收集轴的一端固定；
S3、开启绕包机，碳纳米管纤维绕包于弹性纤维的表面，形成碳纳米管纤维包缠纱，其中，通过设置弹性纤维的拉伸率、收集轴和输出轴的收放卷速度及绕包头的转速来调节碳纳米管纤维在弹性纤维上的螺旋节距；
S4、将所述碳纳米管纤维包缠纱热处理得到初级弹性导电纤维；
S5、将初级弹性导电纤维采用弹性聚合物进行封装得到复合弹性导电纤维。
作为本发明的进一步改进，所述绕包头设置在所述输出轴和所述收集轴之间，所述绕包头包括第一旋转部和设在所述第一旋转部上的第二旋转部，所述第一旋转部和所述第二旋转部分别绕其自身的轴线旋转，所述碳纳米管纤维缠绕在所述第二旋转部上。
作为本发明的进一步改进，所述第一旋转部为圆盘状，其上设有一供所述弹性纤维穿设的通孔，所述通孔的内径大于所述弹性纤维的直径。
作为本发明的进一步改进，所述弹性纤维的拉伸率为0-500%，所述收集轴和输出轴的收放卷速度相同，均大于或等于10r/min，所述第一旋转部的旋转速度大于或等于10r/min。
作为本发明的进一步改进，所述S2步骤中“开启绕包机，碳纳米管纤维绕包于弹性纤维的表面，形成碳纳米管纤维包缠纱”具体为：
开启绕包机，收集轴的收卷速度同步于输出轴的放卷速度以使得弹性纤维始终保持设定的拉伸率不变，通过第一旋转部和第二旋转部的配合旋转将碳纳米管纤维绕包于弹性纤维的表面，形成碳纳米管纤维包缠纱。
作为本发明的进一步改进，所述热处理的温度为50℃~700℃，时间为1min~5h。
作为本发明的进一步改进，所述“将初级弹性导电纤维采用弹性聚合物进行封装”步骤具体为：将弹性聚合物浸渍或浸润或喷涂或旋涂在所述初级弹性导电纤维的表面进行封装。
作为本发明的进一步改进，所述弹性聚合物为聚二甲基硅氧烷或高弹性聚氨酯，所述碳纳米管纤维在所述弹性纤维上的螺旋节距为0.1mm~2cm。
本发明的有益效果是：本发明采用绕包的方法，将碳纳米管纤维均匀绕包在弹性纤维的表面，然后进行热处理使碳纳米管纤维与弹性纤维进行良好结合，最后在初级弹性导电纤维外面用弹性聚合物进行封装，可有效解决现有技术中复合弹性导电纤维普遍存在的弹性偏低、易剥离或脱离、循环使用性差、不易进行二次加工等缺点。
附图说明
图1是本发明一实施方式中碳纳米管纤维包缠纱的制备装置的结构示意图；
图2是本发明一实施方式中复合弹性导电纤维制备方法的流程图；
图3a、图3b是本发明一实施方式中碳纳米管纤维以不同的螺旋节距绕包在弹性纤维表面上的复合弹性导电纤维中的光学照片；
图4是本发明一实施方式中复合弹性导电纤维随拉伸率增加电阻变化情况图；
图5是本发明一实施方式中复合弹性导电纤维随水洗时间和次数增加电阻的变化情况图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
参图1和图2，介绍本发明复合弹性导电纤维制备方法的一具体实施方式。在本实施方式中，该方法具体包括：
S1、从绕包机的输出轴引出弹性纤维，并将其一端固定在绕包机的收集轴上。绕包机10包括输出轴（图未示）、收集轴（图未示）和绕包头11，其中，绕包头11设于输出轴与收集轴之间。弹性纤维20预先缠绕在输出轴上，并伸出一自由端，将该自由端固定在收集轴上，收集轴转动可实现弹性纤维20在收集轴上的缠绕，弹性纤维的拉伸率为0-500%。
S2、从绕包机的绕包头上引出碳纳米管纤维，并将碳纳米管纤维的一端与弹性纤维位于收集轴的一端固定。绕包头11包括第一旋转部111和设在第一旋转部111上的第二旋转部112，第一旋转部111和第二旋转部112可分别绕其自身的轴线旋转。预先将碳纳米管纤维30缠绕在第二旋转部112上，并伸出一自由端，将该自由端与弹性纤维20位于收集轴的一端固定。
S3、开启绕包机，碳纳米管纤维绕包于弹性纤维的表面，形成碳纳米管纤维包缠纱，其中，通过设置弹性纤维的拉伸率、收集轴和输出轴的收放卷速度及绕包头的转速来调节碳纳米管纤维在弹性纤维上的螺旋节距。
具体地，绕包头11的第一旋转部111为圆盘状，其上设有一通孔1111，弹性纤维20穿设于通孔1111中，通孔1111的内径大于弹性纤维20的直径，弹性纤维20并不触碰通孔1111的内壁，第二旋转部112设置在靠近圆盘的边缘处。开启绕包机10，收集轴的收卷速度同步于输出轴的放卷速度以使得弹性纤维20始终保持设定的拉伸率不变，弹性纤维20不断地从输出轴向收集轴移动，通过第一旋转部111和第二旋转部112的配合旋转将碳纳米管纤维30绕包于弹性纤维20的表面，形成碳纳米管纤维包缠纱40，碳纳米管纤维包缠纱40被收集轴卷绕收集。这里需要说明的是，第二旋转部112不仅跟随第一旋转部111旋转，还绕其自身的轴线旋转，通过第二旋转部112和第一旋转部111的配合旋转将碳纳米管纤维30绕包于弹性纤维20的表面。收集轴和输出轴的收放卷动作及绕包头的转动均由电机驱动，为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
优选地，弹性纤维20的拉伸率为0-500%，收集轴和输出轴的收放卷速度相同，均大于或等于10r/min，不设速度上限，第一旋转部111的旋转速度最低速度为10r/min，不设速度上限，第二旋转部112的旋转速度随第一旋转部111的旋转速度的变化而变化。通过设置弹性纤维的拉伸率、收集轴和输出轴的收放卷速度及绕包头的转速来调节碳纳米管纤维在弹性纤维上的螺旋节距在0.1mm~2cm之间（参图3a-3b），通过控制碳纳米管纤维30在弹性纤维20上的螺旋节距可以控制复合弹性导电纤维的整体弹性和导电性。
S4、将碳纳米管纤维包缠纱40热处理得到初级弹性导电纤维。热处理的温度为50℃~700℃，时间为1min~5h。
S5、将初级弹性导电纤维采用弹性聚合物进行封装得到复合弹性导电纤维。在初级弹性导电纤维的表面浸渍或浸润或喷涂或旋涂一层弹性聚合物，尺寸在微米或亚微米级，对初级弹性导电纤维进行保护，从而增加其电学及使用性能。优选地，弹性聚合物为聚二甲基硅氧烷或高弹性聚氨酯。弹性聚合物封装的厚度一般在微米或亚微米级数量级，优选地，弹性聚合物封装的厚度小于10微米。对复合弹性导电纤维进行保护，从而增加其电学及使用性能。
通过上述方法制备的复合弹性导电纤维，具有更高的弹性（300%以上），更好的电学稳定性（电阻变化小，循环次数高），更高的可操作性和耐用性，便于进行二次加工，可以进行弯曲、压缩扭转等操作，也可以与其它纤维进行混纺、织造等，耐水洗、耐酸碱性能较好，循环使用率较高等，从产业化角度也便于进行大规模生产。
相应地，一种由上述实施方式中的制备方法制备的复合弹性导电纤维，包括弹性纤维、碳纳米管纤维及弹性聚合物，碳纳米管纤维绕包于弹性纤维的表面形成碳纳米管纤维包缠纱，弹性聚合物包覆于所述碳纳米管纤维包缠纱的表面。优选地，弹性纤维为聚氨酯弹性纤维或聚酯类弹性纤维或复合聚酯弹性纤维或聚烯烃弹性纤维或聚醚酯弹性纤维或变形纱类弹性纤维等，碳纳米管纤维在弹性纤维表面上的螺旋节距为0.1mm~2cm。弹性聚合物为聚二甲基硅氧烷或高弹性聚氨酯等各类具有弹性的聚合物。封装尺寸（封装厚度）可以根据需要确定，一般弹性聚合物封装厚度小于10微米。
参图4，复合弹性导电纤维随着拉伸程度的增加电阻变化情况图，由图4可见，复合弹性导电纤维的拉伸程度在100%以下电阻变化率约为10%，拉伸程度在300%以下电阻变化率约为25%，拉伸程度超过300%时电阻变化较大，根据此性能可以开发该复复合弹性导电纤维在拉伸传感方面的应用。
参图5，复合弹性导电纤维随水洗时间和次数增加电阻的变化情况图，使用性方面随着水处理时间和次数的增加，纤维的导电性不但没有下降反而有一定程度的提升，这说明该复合弹性导电纤维有较好的使用性；另外对复合弹性导电纤维进行加捻和退捻，其电阻的变化也非常小，只有几欧姆，也说明该复合弹性导电纤维的电学稳定性较好。
为了更好的阐述本发明，以下提供一些复合弹性导电纤维制备方法的具体实施例。
实施例1
从绕包机的输出轴引出弹性纤维，拉伸弹性纤维并将其一端固定在绕包机的收集轴上，从绕包机的绕包头上引出碳纳米管纤维，并将碳纳米管纤维的一端与弹性纤维位于收集轴的一端固定，设置收集轴和输出轴的收放卷速度均为400r/min，弹性纤维的卷绕拉伸率为10%，第一旋转部转速为60r/min。开启绕包机，第一旋转部和第二旋转部配合旋转，调节第二旋转部的旋转速度与第一旋转部的旋转速度适配。弹性纤维不断地从输出轴向收集轴移动，将碳纳米管纤维绕包于弹性纤维的表面，形成碳纳米管纤维包缠纱，其碳纳米管纤维在弹性纤维上的螺旋节距为20mm。将碳纳米管纤维包缠纱进行热处理，热处理的温度为50℃，时间为5h，使得碳纳米管纤维与弹性纤维结合为统一体，得到初级弹性导电纤维。将初级弹性导电纤维的表面喷涂一层弹性聚合物，封装尺寸为5um，最终到复合弹性导电纤维。
实施例2
从绕包机的输出轴引出弹性纤维，拉伸弹性纤维并将其一端固定在绕包机的收集轴上，从绕包机的绕包头上引出碳纳米管纤维，并将碳纳米管纤维的一端与弹性纤维位于收集轴的一端固定，设置收集轴和输出轴的收放卷速度均为300r/min，弹性纤维的卷绕拉伸率为250%，第一旋转部转速为120r/min。开启绕包机，第一旋转部和第二旋转部配合旋转，调节第二旋转部的旋转速度与第一旋转部的旋转速度适配。弹性纤维不断地从输出轴向收集轴移动，将碳纳米管纤维绕包于弹性纤维的表面，形成碳纳米管纤维包缠纱，其碳纳米管纤维在弹性纤维上的螺旋节距为10.23mm。将碳纳米管纤维包缠纱进行热处理，热处理的温度为150℃，时间为1h,使得碳纳米管纤维与弹性纤维结合为统一体，得到初级弹性导电纤维。将初级弹性导电纤维的表面浸润一层弹性聚合物，封装尺寸为5um，最终到复合弹性导电纤维。
实施例3
从绕包机的输出轴引出弹性纤维，拉伸弹性纤维并将其一端固定在绕包机的收集轴上，从绕包机的绕包头上引出碳纳米管纤维，并将碳纳米管纤维的一端与弹性纤维位于收集轴的一端固定，设置收集轴和输出轴的收放卷速度均为200r/min，弹性纤维的卷绕拉伸率为500%，第一旋转部转速为90r/min。开启绕包机，第一旋转部和第二旋转部配合旋转，调节第二旋转部的旋转速度与第一旋转部的旋转速度适配。弹性纤维不断地从输出轴向收集轴移动，将碳纳米管纤维绕包于弹性纤维的表面，形成碳纳米管纤维包缠纱，其碳纳米管纤维在弹性纤维上的螺旋节距为0.1mm。将碳纳米管纤维包缠纱进行热处理，热处理的温度为700℃，时间为1min,使得碳纳米管纤维与弹性纤维结合为统一体，得到初级弹性导电纤维。将初级弹性导电纤维的表面旋涂一层弹性聚合物，封装尺寸为5um，最终到复合弹性导电纤维。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合弹性导电纤维，其特征在于，包括弹性纤维、碳纳米管纤维及弹性聚合物，所述碳纳米管纤维绕包于所述弹性纤维的表面形成碳纳米管纤维包缠纱，所述弹性聚合物包覆于所述碳纳米管纤维包缠纱的表面。
2.根据权利要求1所述的复合弹性导电纤维，其特征在于，所述碳纳米管纤维在所述弹性纤维上的螺旋节距为0.1mm~2cm，所述弹性纤维为聚氨酯弹性纤维或聚酯类弹性纤维或复合聚酯弹性纤维或聚烯烃弹性纤维或聚醚酯弹性纤维或变形纱类弹性纤维。
3.一种如权利要求1所述的复合弹性导电纤维的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、从绕包机的输出轴引出弹性纤维，并将其一端固定在绕包机的收集轴上；
S2、从绕包机的绕包头上引出碳纳米管纤维，并将碳纳米管纤维的一端与弹性纤维位于收集轴的一端固定；
S3、开启绕包机，碳纳米管纤维绕包于弹性纤维的表面，形成碳纳米管纤维包缠纱，其中，通过设置弹性纤维的拉伸率、收集轴和输出轴的收放卷速度及绕包头的转速来调节碳纳米管纤维在弹性纤维上的螺旋节距；
S4、将所述碳纳米管纤维包缠纱热处理得到初级弹性导电纤维；
S5、将初级弹性导电纤维采用弹性聚合物进行封装得到复合弹性导电纤维。
4.根据权利要求3所述的复合弹性导电纤维的制备方法，其特征在于，所述绕包头设置在所述输出轴和所述收集轴之间，所述绕包头包括第一旋转部和设在所述第一旋转部上的第二旋转部，所述第一旋转部和所述第二旋转部分别绕其自身的轴线旋转，所述碳纳米管纤维缠绕在所述第二旋转部上。
5.根据权利要求4所述的复合弹性导电纤维的制备方法，其特征在于，所述第一旋转部为圆盘状，其上设有一供所述弹性纤维穿设的通孔，所述通孔的内径大于所述弹性纤维的直径。
6.根据权利要求4所述的复合弹性导电纤维的制备方法，其特征在于，所述弹性纤维的拉伸率为0-500%，所述收集轴和输出轴的收放卷速度相同，均大于或等于10r/min，所述第一旋转部的旋转速度大于或等于10r/min。
7.根据权利要求4所述的复合弹性导电纤维的制备方法，其特征在于，所述S2步骤中“开启绕包机，碳纳米管纤维绕包于弹性纤维的表面，形成碳纳米管纤维包缠纱”具体为：
开启绕包机，收集轴的收卷速度同步于输出轴的放卷速度以使得弹性纤维始终保持设定的拉伸率不变，通过第一旋转部和第二旋转部的配合旋转将碳纳米管纤维绕包于弹性纤维的表面，形成碳纳米管纤维包缠纱。
8.根据权利要求3所述的复合弹性导电纤维的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为50℃~700℃，时间为1min~5h。
9.根据权利要求3所述的复合弹性导电纤维的制备方法，其特征在于，所述“将初级弹性导电纤维采用弹性聚合物进行封装”步骤具体为：将弹性聚合物浸渍或浸润或喷涂或旋涂在所述初级弹性导电纤维的表面进行封装。
10.根据权利要求3所述的复合弹性导电纤维的制备方法，其特征在于，所述弹性聚合物为聚二甲基硅氧烷或高弹性聚氨酯，所述碳纳米管纤维在所述弹性纤维上的螺旋节距为0.1mm~2cm。
CN201610049033.4A 2016-01-25 2016-01-25 复合弹性导电纤维的制备方法 Active CN105603603B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610049033.4A CN105603603B (zh) 2016-01-25 2016-01-25 复合弹性导电纤维的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610049033.4A CN105603603B (zh) 2016-01-25 2016-01-25 复合弹性导电纤维的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105603603A true CN105603603A (zh) 2016-05-25
CN105603603B CN105603603B (zh) 2018-06-19

Family

ID=55983927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610049033.4A Active CN105603603B (zh) 2016-01-25 2016-01-25 复合弹性导电纤维的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105603603B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106024656A (zh) * 2016-06-15 2016-10-12 苏州捷迪纳米科技有限公司 弹性导线及其制备方法
CN107447539A (zh) * 2016-05-30 2017-12-08 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种高弹性电加热纤维及其制备方法和应用
CN108896199A (zh) * 2018-08-21 2018-11-27 厦门大学 一种可拉伸的纱线传感器及其制备方法
CN110042522A (zh) * 2019-04-16 2019-07-23 东华大学 一种弹性透气耐水洗电热织物及其制备方法
CN110129942A (zh) * 2019-06-14 2019-08-16 武汉纺织大学 弹性导电纱线及其制备方法
CN111605226A (zh) * 2020-05-26 2020-09-01 宁波江丰复合材料科技有限公司 一种纤维材料的成型方法及由其制得的纤维材料和用途
CN113624121A (zh) * 2021-06-24 2021-11-09 天津大学 一种纤维式摩擦电应变传感器及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201056607Y (zh) * 2007-06-22 2008-05-07 宁夏宝银毛纺织品有限公司 全自动马尾包芯纱包缠机
CN101464547A (zh) * 2008-12-31 2009-06-24 湖北凯乐科技股份有限公司 非金属加强带绕包光缆加工工艺
CN102199871A (zh) * 2011-03-28 2011-09-28 东华大学 一种三元同轴复合导电纤维及其制备方法
US20120000691A1 (en) * 2010-01-15 2012-01-05 Applied Nanostructured Solutions, Llc Cnt-infused fiber as a self shielding wire for enhanced power transmission line
CN103390467A (zh) * 2013-07-04 2013-11-13 复旦大学 一种弹性导电纤维的制备方法
CN104616718A (zh) * 2015-02-04 2015-05-13 苏州聚宜工坊信息科技有限公司 一种碳纳米管导线及其应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201056607Y (zh) * 2007-06-22 2008-05-07 宁夏宝银毛纺织品有限公司 全自动马尾包芯纱包缠机
CN101464547A (zh) * 2008-12-31 2009-06-24 湖北凯乐科技股份有限公司 非金属加强带绕包光缆加工工艺
US20120000691A1 (en) * 2010-01-15 2012-01-05 Applied Nanostructured Solutions, Llc Cnt-infused fiber as a self shielding wire for enhanced power transmission line
CN102199871A (zh) * 2011-03-28 2011-09-28 东华大学 一种三元同轴复合导电纤维及其制备方法
CN103390467A (zh) * 2013-07-04 2013-11-13 复旦大学 一种弹性导电纤维的制备方法
CN104616718A (zh) * 2015-02-04 2015-05-13 苏州聚宜工坊信息科技有限公司 一种碳纳米管导线及其应用

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107447539A (zh) * 2016-05-30 2017-12-08 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种高弹性电加热纤维及其制备方法和应用
CN107447539B (zh) * 2016-05-30 2020-02-14 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种高弹性电加热纤维及其制备方法和应用
CN106024656A (zh) * 2016-06-15 2016-10-12 苏州捷迪纳米科技有限公司 弹性导线及其制备方法
CN108896199A (zh) * 2018-08-21 2018-11-27 厦门大学 一种可拉伸的纱线传感器及其制备方法
CN110042522A (zh) * 2019-04-16 2019-07-23 东华大学 一种弹性透气耐水洗电热织物及其制备方法
CN110129942A (zh) * 2019-06-14 2019-08-16 武汉纺织大学 弹性导电纱线及其制备方法
CN110129942B (zh) * 2019-06-14 2020-09-25 武汉纺织大学 弹性导电纱线及其制备方法
CN111605226A (zh) * 2020-05-26 2020-09-01 宁波江丰复合材料科技有限公司 一种纤维材料的成型方法及由其制得的纤维材料和用途
CN113624121A (zh) * 2021-06-24 2021-11-09 天津大学 一种纤维式摩擦电应变传感器及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105603603B (zh) 2018-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105603603A (zh) 复合弹性导电纤维及其制备方法
Zhang et al. Core-spun carbon nanotube yarn supercapacitors for wearable electronic textiles
CN106705829B (zh) 一种柔性可穿戴导电纤维传感器及其制备方法和应用
CN109431460B (zh) 一种柔性高伸缩的具有褶皱结构的纳米纤维包芯纱应力传感器及其制备方法
CN111227812B (zh) 一种全纤维基柔性传感器及其制备方法与应用
CN206214260U (zh) 一种可穿戴电加热***
CN111636195A (zh) 层层自组装复合导电纤维束及其制备方法
CN103194858A (zh) 一种高介电常数低介电损耗的弹性体复合材料及其制备方法
CN108520795A (zh) 一种超高弹性导线及其制备方法
CN105047822A (zh) 一种柔性纤维状钙钛矿太阳能电池及其制备方法
US20220259774A1 (en) Sheath-run artificial muscles and methods of use thereof
CN109095782A (zh) 一种基于三维立体微结构的银纳米线透明导电薄膜的制备方法
CN113223752B (zh) 一种柔性可拉伸透明导电薄膜及其制备方法和应用
CN103390467A (zh) 一种弹性导电纤维的制备方法
CN107103966A (zh) 一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆
CN107298846A (zh) 一种弹性导电复合材料及其制备方法
CN109811540A (zh) 石墨烯导电纤维及制备方法、柔性电子设备
CN105186044B (zh) 一种包芯纱电极制备方法
Yang et al. Recent Advances in MXene‐Based Fibers: Fabrication, Performance, and Application
CN109402816A (zh) 一种非金属电加热功能纱线
Wang et al. Carboxylic multiwalled carbon nanotube aerogel-based macroscale fiber as a highly porous current collector
CN107447539B (zh) 一种高弹性电加热纤维及其制备方法和应用
CN106024656A (zh) 弹性导线及其制备方法
CN107118406A (zh) 一种纺织皮辊用橡胶及其制备方法
CN107385681B (zh) 一种静电纺丝制备均匀透明导电薄膜的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant