CN109750511A - 用于柔性传感器的聚噻吩导电织物及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及导电织物技术领域，且公开了一种用于柔性传感器的聚噻吩导电织物，包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物1‑3份、对甲苯磺酸1.25‑1.38份、樟脑磺酸1‑1.6份、过硫酸铵8‑12份、噻吩10份。本发明还公开了一种用于柔性传感器的聚噻吩导电织物的制备方法，该制备方法以纬平针织物和聚噻吩为原料、以对甲苯磺酸和樟脑磺酸为掺杂剂、以过硫酸铵为氧化剂，采用聚噻吩气相沉积的方法，在低温真空环境下，制备出聚噻吩导电织物。本发明解决了用于制作柔性传感器的导电织物的导电性能存在的稳定性较差的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及导电织物技术领域，具体为一种用于柔性传感器的聚噻吩导电织物及制备方法。
背景技术
目前导电纺织品作为传感器材料的有拉力传感器、压力传感器、探测气体及特殊物质的传感器，它们在智能服装，工业产业等领域的应用已经取得一定成效。智能型柔性传感器的出现，使得纺织服装业更进一步融入到智能信息化的步伐中,不仅提高了纺织品的附加值，更使纺织品不仅仅广泛应用于服装行业，更普遍的应用于医疗保健和工业产业当中去。
智能型柔性传感材料能与服装充分结合，具有体积小、可洗涤、柔软不僵硬等其他金属传感器所不具有的优良特性，智能型柔性传感器应具有高灵敏性、低滞后性、快速反应能力及较大的工作反应范围，但是这些性能尚未达到理想状态，尤其是导电性能存在不稳定的缺点。
本发明提供一种用于柔性传感器的聚噻吩导电织物及制备方法，旨在解决用于制作柔性传感器的导电织物的导电性能存在的稳定性较差的技术问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于柔性传感器的聚噻吩导电织物及制备方法，解决了用于制作柔性传感器的导电织物的导电性能存在的稳定性较差的技术问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
用于柔性传感器的聚噻吩导电织物，包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物1-3份、对甲苯磺酸1.25-1.38份、樟脑磺酸1-1.6份、过硫酸铵8-12份、噻吩10份。
优选的，所述聚噻吩导电织物包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物2份、对甲苯磺酸1.3份、樟脑磺酸1.2份、过硫酸铵10份、噻吩10份。
优选的，所述聚噻吩导电织物包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物2份、对甲苯磺酸1.35份、樟脑磺酸1.5份、过硫酸铵8份、噻吩10份。
优选的，所述聚噻吩导电织物包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物3份、对甲苯磺酸1.3份、樟脑磺酸1.6份、过硫酸铵12份、噻吩10份。
优选的，所述聚噻吩导电织物包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物2份、对甲苯磺酸1.25份、樟脑磺酸1.6份、过硫酸铵12份、噻吩10份。
用于柔性传感器的聚噻吩导电织物的制备方法，包括以下步骤：
S1.将5-8质量份的氢氧化钠与1-3质量份的丙酮加入到24-30质量份的去离子水中，搅拌混匀，配制得到预处理液；
S2.将1-3质量份的纬平针织物加入到步骤S1中的预处理液，在40-60℃下恒温浸煮1-2h，之后取出织物，采用去离子水反复洗涤，直至PH值呈中性，在室温下自然晾干，制备得到预处理织物；
S3.将1.25-1.38质量份的对甲苯磺酸与1-1.6质量份的樟脑磺酸加入到5-10质量份的去离子水中，超声分散均匀后，配制得到浸润液A；
S4.将步骤S2中的预处理织物浸没于步骤S3中的浸润液A中，在35-40℃下,恒温浸渍1.5-2h，取出织物，在室温下自然晾干，制备得到织物A；
S5.取8-12质量份的过硫酸铵加入到8-15质量份的异丙醇，搅拌混合均匀后，配制得到浸润液B；
S6.将步骤S4中的织物A浸没于步骤S5中的浸润液B中，在35-40℃下恒温浸渍1.5-2h，取出织物置于真空干燥箱内，在45-65℃下干燥2-4h，制备得到织物B；
S7.将步骤S6中的织物B悬挂在密闭容器内，将10质量份的噻吩置于密闭容器内的织物B的正下方，在25-40℃的真空条件下，聚合反应3-6h，取出织物，采用去离子水清洗3-5次，置于真空干燥箱内，在45-65℃下干燥1-2h，取出，自然冷却至室温，制备得到聚噻吩导电织物。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
1、该聚噻吩导电织物在1-60天内每天静态表面比电阻的平均变化率为7.21-7.62％，与对比例中的聚噻吩导电织物在1-60天内每天静态表面比电阻的平均变化率为10.35-11.23％相比，取得了显著降低聚噻吩导电织物每天静态表面比电阻平均变化率的技术效果；
该聚噻吩导电织物在温度为20-60℃时静态表面比电阻为628-759Ω，与对比例中的聚噻吩导电织物在温度为20-60℃时静态表面比电阻为806-1255Ω相比，不仅取得了显著降低聚噻吩导电织物静态表面比电阻值的技术效果，而且取得了显著降低聚噻吩导电织物静态表面比电阻随温度变化幅度的技术效果；
该聚噻吩导电织物在相对湿度为40-80％时静态表面比电阻为542-589Ω，与对比例中的聚噻吩导电织物在相对湿度为40-80％时静态表面比电阻为852-978Ω相比，不仅取得了显著降低聚噻吩导电织物静态表面比电阻值的技术效果，而且取得了显著降低聚噻吩导电织物静态表面比电阻随相对湿度变化幅度的技术效果；
从而这一技术方案取得了显著提高聚噻吩导电织物导电性能的稳定性的技术效果。
2、该制备方法，以纬平针织物和聚噻吩为原料、以对甲苯磺酸和樟脑磺酸为掺杂剂、以过硫酸铵为氧化剂，采用聚噻吩气相沉积的方法，在低温真空环境下，制备出聚噻吩导电织物，再采用该聚噻吩导电织物制备柔性传感器，与传统制备方法相比，取得了缩短聚合时间的技术效果，且制备出的聚噻吩导电织物具有优异的导电稳定性。
具体实施方式
实施例一：
聚噻吩导电织物包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物1份、对甲苯磺酸1.25份、樟脑磺酸1份、过硫酸铵8份、噻吩10份；
上述聚噻吩导电织物的制备方法包括以下步骤：
S1.将5质量份的氢氧化钠与1质量份的丙酮加入到24质量份的去离子水中，搅拌混匀，配制得到预处理液；
S2.将1质量份的纬平针织物加入到步骤S1中的预处理液，在40℃下恒温浸煮1h，之后取出织物，采用去离子水反复洗涤，直至PH值呈中性，在室温下自然晾干，制备得到预处理织物；
S3.将1.25质量份的对甲苯磺酸与1质量份的樟脑磺酸加入到5质量份的去离子水中，超声分散均匀后，配制得到浸润液A；
S4.将步骤S2中的预处理织物浸没于步骤S3中的浸润液A中，在35℃下,恒温浸渍1.5h，取出织物，在室温下自然晾干，制备得到织物A；
S5.取8质量份的过硫酸铵加入到8质量份的异丙醇，搅拌混合均匀后，配制得到浸润液B；
S6.将步骤S4中的织物A浸没于步骤S5中的浸润液B中，在35℃下恒温浸渍1.5h，取出织物置于真空干燥箱内，在45℃下干燥2h，制备得到织物B；
S7.将步骤S6中的织物B悬挂在密闭容器内，将10质量份的噻吩置于密闭容器内的织物B的正下方，在25℃的真空条件下，聚合反应3h，取出织物，采用去离子水清洗3次，置于真空干燥箱内，在45℃下干燥1h，取出，自然冷却至室温，制备得到聚噻吩导电织物。
实施例二：
聚噻吩导电织物包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物3份、对甲苯磺酸1.38份、樟脑磺酸1.6份、过硫酸铵12份、噻吩10份；
上述聚噻吩导电织物的制备方法包括以下步骤：
S1.将8质量份的氢氧化钠与3质量份的丙酮加入到30质量份的去离子水中，搅拌混匀，配制得到预处理液；
S2.将3质量份的纬平针织物加入到步骤S1中的预处理液，在60℃下恒温浸煮2h，之后取出织物，采用去离子水反复洗涤，直至PH值呈中性，在室温下自然晾干，制备得到预处理织物；
S3.将1.38质量份的对甲苯磺酸与1.6质量份的樟脑磺酸加入到10质量份的去离子水中，超声分散均匀后，配制得到浸润液A；
S4.将步骤S2中的预处理织物浸没于步骤S3中的浸润液A中，在40℃下,恒温浸渍2h，取出织物，在室温下自然晾干，制备得到织物A；
S5.取12质量份的过硫酸铵加入到15质量份的异丙醇，搅拌混合均匀后，配制得到浸润液B；
S6.将步骤S4中的织物A浸没于步骤S5中的浸润液B中，在40℃下恒温浸渍2h，取出织物置于真空干燥箱内，在65℃下干燥4h，制备得到织物B；
S7.将步骤S6中的织物B悬挂在密闭容器内，将10质量份的噻吩置于密闭容器内的织物B的正下方，在40℃的真空条件下，聚合反应6h，取出织物，采用去离子水清洗5次，置于真空干燥箱内，在65℃下干燥2h，取出，自然冷却至室温，制备得到聚噻吩导电织物。
实施例三：
聚噻吩导电织物包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物2份、对甲苯磺酸1.3份、樟脑磺酸1.2份、过硫酸铵10份、噻吩10份；
上述聚噻吩导电织物的制备方法包括以下步骤：
S1.将6质量份的氢氧化钠与2质量份的丙酮加入到25质量份的去离子水中，搅拌混匀，配制得到预处理液；
S2.将2质量份的纬平针织物加入到步骤S1中的预处理液，在50℃下恒温浸煮1.5h，之后取出织物，采用去离子水反复洗涤，直至PH值呈中性，在室温下自然晾干，制备得到预处理织物；
S3.将1.3质量份的对甲苯磺酸与1.2质量份的樟脑磺酸加入到8质量份的去离子水中，超声分散均匀后，配制得到浸润液A；
S4.将步骤S2中的预处理织物浸没于步骤S3中的浸润液A中，在38℃下,恒温浸渍1.8h，取出织物，在室温下自然晾干，制备得到织物A；
S5.取10质量份的过硫酸铵加入到10质量份的异丙醇，搅拌混合均匀后，配制得到浸润液B；
S6.将步骤S4中的织物A浸没于步骤S5中的浸润液B中，在38℃下恒温浸渍2h，取出织物置于真空干燥箱内，在50℃下干燥3h，制备得到织物B；
S7.将步骤S6中的织物B悬挂在密闭容器内，将10质量份的噻吩置于密闭容器内的织物B的正下方，在30℃的真空条件下，聚合反应4h，取出织物，采用去离子水清洗5次，置于真空干燥箱内，在55℃下干燥2h，取出，自然冷却至室温，制备得到聚噻吩导电织物。
实施例四：
聚噻吩导电织物包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物2份、对甲苯磺酸1.35份、樟脑磺酸1.5份、过硫酸铵8份、噻吩10份；
上述聚噻吩导电织物的制备方法包括以下步骤：
S1.将7质量份的氢氧化钠与3质量份的丙酮加入到30质量份的去离子水中，搅拌混匀，配制得到预处理液；
S2.将2质量份的纬平针织物加入到步骤S1中的预处理液，在60℃下恒温浸煮1h，之后取出织物，采用去离子水反复洗涤，直至PH值呈中性，在室温下自然晾干，制备得到预处理织物；
S3.将1.35质量份的对甲苯磺酸与1.5质量份的樟脑磺酸加入到8质量份的去离子水中，超声分散均匀后，配制得到浸润液A；
S4.将步骤S2中的预处理织物浸没于步骤S3中的浸润液A中，在40℃下,恒温浸渍1.5h，取出织物，在室温下自然晾干，制备得到织物A；
S5.取8质量份的过硫酸铵加入到10质量份的异丙醇，搅拌混合均匀后，配制得到浸润液B；
S6.将步骤S4中的织物A浸没于步骤S5中的浸润液B中，在40℃下恒温浸渍1.5h，取出织物置于真空干燥箱内，在50℃下干燥2-4h，制备得到织物B；
S7.将步骤S6中的织物B悬挂在密闭容器内，将10质量份的噻吩置于密闭容器内的织物B的正下方，在30℃的真空条件下，聚合反应5h，取出织物，采用去离子水清洗4次，置于真空干燥箱内，在55℃下干燥2h，取出，自然冷却至室温，制备得到聚噻吩导电织物。
实施例五：
聚噻吩导电织物包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物3份、对甲苯磺酸1.3份、樟脑磺酸1.6份、过硫酸铵12份、噻吩10份；
上述聚噻吩导电织物的制备方法包括以下步骤：
S1.将6质量份的氢氧化钠与3质量份的丙酮加入到25质量份的去离子水中，搅拌混匀，配制得到预处理液；
S2.将3质量份的纬平针织物加入到步骤S1中的预处理液，在40℃下恒温浸煮2h，之后取出织物，采用去离子水反复洗涤，直至PH值呈中性，在室温下自然晾干，制备得到预处理织物；
S3.将1.3质量份的对甲苯磺酸与1.6质量份的樟脑磺酸加入到10质量份的去离子水中，超声分散均匀后，配制得到浸润液A；
S4.将步骤S2中的预处理织物浸没于步骤S3中的浸润液A中，在35℃下,恒温浸渍1.5h，取出织物，在室温下自然晾干，制备得到织物A；
S5.取12质量份的过硫酸铵加入到10质量份的异丙醇，搅拌混合均匀后，配制得到浸润液B；
S6.将步骤S4中的织物A浸没于步骤S5中的浸润液B中，在40℃下恒温浸渍2h，取出织物置于真空干燥箱内，在60℃下干燥3h，制备得到织物B；
S7.将步骤S6中的织物B悬挂在密闭容器内，将10质量份的噻吩置于密闭容器内的织物B的正下方，在40℃的真空条件下，聚合反应4h，取出织物，采用去离子水清洗5次，置于真空干燥箱内，在55℃下干燥2h，取出，自然冷却至室温，制备得到聚噻吩导电织物。
实施例六：
聚噻吩导电织物包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物2份、对甲苯磺酸1.25份、樟脑磺酸1.6份、过硫酸铵12份、噻吩10份；
上述聚噻吩导电织物的制备方法包括以下步骤：
S1.将8质量份的氢氧化钠与3质量份的丙酮加入到30质量份的去离子水中，搅拌混匀，配制得到预处理液；
S2.将2质量份的纬平针织物加入到步骤S1中的预处理液，在40℃下恒温浸煮1.5h，之后取出织物，采用去离子水反复洗涤，直至PH值呈中性，在室温下自然晾干，制备得到预处理织物；
S3.将1.25质量份的对甲苯磺酸与1.6质量份的樟脑磺酸加入到8质量份的去离子水中，超声分散均匀后，配制得到浸润液A；
S4.将步骤S2中的预处理织物浸没于步骤S3中的浸润液A中，在40℃下,恒温浸渍1.8h，取出织物，在室温下自然晾干，制备得到织物A；
S5.取12质量份的过硫酸铵加入到8质量份的异丙醇，搅拌混合均匀后，配制得到浸润液B；
S6.将步骤S4中的织物A浸没于步骤S5中的浸润液B中，在38℃下恒温浸渍2h，取出织物置于真空干燥箱内，在60℃下干燥3h，制备得到织物B；
S7.将步骤S6中的织物B悬挂在密闭容器内，将10质量份的噻吩置于密闭容器内的织物B的正下方，在40℃的真空条件下，聚合反应4h，取出织物，采用去离子水清洗5次，置于真空干燥箱内，在60℃下干燥2h，取出，自然冷却至室温，制备得到聚噻吩导电织物。
对比例一：
聚噻吩导电织物包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物2份、对甲苯磺酸1.3份、过硫酸铵10份、噻吩10份；
上述聚噻吩导电织物的制备方法包括以下步骤：
S1.将6质量份的氢氧化钠与2质量份的丙酮加入到25质量份的去离子水中，搅拌混匀，配制得到预处理液；
S2.将2质量份的纬平针织物加入到步骤S1中的预处理液，在50℃下恒温浸煮1.5h，之后取出织物，采用去离子水反复洗涤，直至PH值呈中性，在室温下自然晾干，制备得到预处理织物；
S3.将1.3质量份的对甲苯磺酸加入到8质量份的去离子水中，超声分散均匀后，配制得到浸润液A；
S4.将步骤S2中的预处理织物浸没于步骤S3中的浸润液A中，在38℃下,恒温浸渍1.8h，取出织物，在室温下自然晾干，制备得到织物A；
S5.取10质量份的过硫酸铵加入到10质量份的异丙醇，搅拌混合均匀后，配制得到浸润液B；
S6.将步骤S4中的织物A浸没于步骤S5中的浸润液B中，在38℃下恒温浸渍2h，取出织物置于真空干燥箱内，在50℃下干燥3h，制备得到织物B；
S7.将步骤S6中的织物B悬挂在密闭容器内，将10质量份的噻吩置于密闭容器内的织物B的正下方，在30℃的真空条件下，聚合反应4h，取出织物，采用去离子水清洗5次，置于真空干燥箱内，在55℃下干燥2h，取出，自然冷却至室温，制备得到聚噻吩导电织物。
对比例二：
聚噻吩导电织物包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物2份、樟脑磺酸1.5份、过硫酸铵8份、噻吩10份；
上述聚噻吩导电织物的制备方法包括以下步骤：
S1.将7质量份的氢氧化钠与3质量份的丙酮加入到30质量份的去离子水中，搅拌混匀，配制得到预处理液；
S2.将2质量份的纬平针织物加入到步骤S1中的预处理液，在60℃下恒温浸煮1h，之后取出织物，采用去离子水反复洗涤，直至PH值呈中性，在室温下自然晾干，制备得到预处理织物；
S3.将1.5质量份的樟脑磺酸加入到8质量份的去离子水中，超声分散均匀后，配制得到浸润液A；
S4.将步骤S2中的预处理织物浸没于步骤S3中的浸润液A中，在40℃下,恒温浸渍1.5h，取出织物，在室温下自然晾干，制备得到织物A；
S5.取8质量份的过硫酸铵加入到10质量份的异丙醇，搅拌混合均匀后，配制得到浸润液B；
S6.将步骤S4中的织物A浸没于步骤S5中的浸润液B中，在40℃下恒温浸渍1.5h，取出织物置于真空干燥箱内，在50℃下干燥2-4h，制备得到织物B；
S7.将步骤S6中的织物B悬挂在密闭容器内，将10质量份的噻吩置于密闭容器内的织物B的正下方，在30℃的真空条件下，聚合反应5h，取出织物，采用去离子水清洗4次，置于真空干燥箱内，在55℃下干燥2h，取出，自然冷却至室温，制备得到聚噻吩导电织物。
性能测试：
测试上述实施例与对比例中的聚噻吩导电织物的导电性能，即其静态表面比电阻随时间的变化情况、随空气温度的变化情况和随空气湿度的变化情况，测试结果依次见表1、表2、表3。
表1
表2
表3
| 样品 | 相对湿度为40-80％时静态表面比电阻范围(Ω) |
| 实施例一 | 553-582 |
| 实施例二 | 561-576 |
| 实施例三 | 546-589 |
| 实施例四 | 562-578 |
| 实施例五 | 550-567 |
| 实施例六 | 542-569 |
| 对比例一 | 879-969 |
| 对比例二 | 852-978 |
本发明的有益效果是：上述实施例中的聚噻吩导电织物在1-60天内每天静态表面比电阻的平均变化率为7.21-7.62％；
与对比例中的聚噻吩导电织物在1-60天内每天静态表面比电阻的平均变化率为10.35-11.23％相比，取得了显著降低聚噻吩导电织物每天静态表面比电阻平均变化率的技术效果；
上述实施例中的聚噻吩导电织物在温度为20-60℃时静态表面比电阻为628-759Ω，与对比例中的聚噻吩导电织物在温度为20-60℃时静态表面比电阻为806-1255Ω相比，不仅取得了显著降低聚噻吩导电织物静态表面比电阻值的技术效果，而且取得了显著降低聚噻吩导电织物静态表面比电阻随温度变化幅度的技术效果；
上述实施例中的聚噻吩导电织物在相对湿度为40-80％时静态表面比电阻为542-589Ω，与对比例中的聚噻吩导电织物在相对湿度为40-80％时静态表面比电阻为852-978Ω相比，不仅取得了显著降低聚噻吩导电织物静态表面比电阻值的技术效果，而且取得了显著降低聚噻吩导电织物静态表面比电阻随相对湿度变化幅度的技术效果。
Claims (6)
1.用于柔性传感器的聚噻吩导电织物，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物1-3份、对甲苯磺酸1.25-1.38份、樟脑磺酸1-1.6份、过硫酸铵8-12份、噻吩10份。
2.根据权利要求1所述的聚噻吩导电织物，其特征在于，所述聚噻吩导电织物包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物2份、对甲苯磺酸1.3份、樟脑磺酸1.2份、过硫酸铵10份、噻吩10份。
3.根据权利要求1所述的聚噻吩导电织物，其特征在于，所述聚噻吩导电织物包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物2份、对甲苯磺酸1.35份、樟脑磺酸1.5份、过硫酸铵8份、噻吩10份。
4.根据权利要求1所述的聚噻吩导电织物，其特征在于，所述聚噻吩导电织物包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物3份、对甲苯磺酸1.3份、樟脑磺酸1.6份、过硫酸铵12份、噻吩10份。
5.根据权利要求1所述的聚噻吩导电织物，其特征在于，所述聚噻吩导电织物包括以下重量份数配比的原料：纬平针织物2份、对甲苯磺酸1.25份、樟脑磺酸1.6份、过硫酸铵12份、噻吩10份。
6.用于柔性传感器的聚噻吩导电织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将5-8质量份的氢氧化钠与1-3质量份的丙酮加入到24-30质量份的去离子水中，搅拌混匀，配制得到预处理液；
S2.将1-3质量份的纬平针织物加入到步骤S1中的预处理液，在40-60℃下恒温浸煮1-2h，之后取出织物，采用去离子水反复洗涤，直至PH值呈中性，在室温下自然晾干，制备得到预处理织物；
S3.将1.25-1.38质量份的对甲苯磺酸与1-1.6质量份的樟脑磺酸加入到5-10质量份的去离子水中，超声分散均匀后，配制得到浸润液A；
S4.将步骤S2中的预处理织物浸没于步骤S3中的浸润液A中，在35-40℃下,恒温浸渍1.5-2h，取出织物，在室温下自然晾干，制备得到织物A；
S5.取8-12质量份的过硫酸铵加入到8-15质量份的异丙醇，搅拌混合均匀后，配制得到浸润液B；
S6.将步骤S4中的织物A浸没于步骤S5中的浸润液B中，在35-40℃下恒温浸渍1.5-2h，取出织物置于真空干燥箱内，在45-65℃下干燥2-4h，制备得到织物B；
S7.将步骤S6中的织物B悬挂在密闭容器内，将10质量份的噻吩置于密闭容器内的织物B的正下方，在25-40℃的真空条件下，聚合反应3-6h，取出织物，采用去离子水清洗3-5次，置于真空干燥箱内，在45-65℃下干燥1-2h，取出，自然冷却至室温，制备得到聚噻吩导电织物。
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