CN110042522A - 一种弹性透气耐水洗电热织物及其制备方法 - Google Patents

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何艺
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Abstract

本发明公开了一种高弹防水电热纱线，其特征在于，包括芯纱、皮纱和涂层，所述芯纱与皮纱组成包缠结构，其中芯纱采用弹性基体，皮纱采用发热材料，包缠结构表面涂覆涂层。其制备方法包括：步骤1：将芯纱和皮纱两种不同组分通过包缠方式来制备高弹电热包缠纱线；步骤2：将步骤1的包缠纱线进行表面涂层处理，得到高弹防水电热纱线。本发明获得的高弹防水电热纱线，具有包缠结构，可以达到轻、薄、柔、弹等多方面优点。本发明可应用于电热织物的制备，所得到的产品拥有良好的可拉伸性能并且柔软舒适，洗可穿，在电热方面性能优良。

Description

一种弹性透气耐水洗电热织物及其制备方法
技术领域
本发明属于电热复合材料的制备领域，特别是涉及一种弹性透气耐水洗电热织物及其制备方法。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对智能可穿戴电热产品的需求与日俱增。聚合物基导电复合材料因其独特的优势引起人们关注，导电导热性优异的碳纳米管(Carbonnanotube，碳纳米管)被广泛应用于聚合物基复合材料。但这类电热复合材料仍然存在电学及拉伸变形性能差、使用时易损坏等缺陷。因此，研究和开发可拉伸电热复合材料不仅具有重要的科学意义，更具有实际应用价值。
随着现代科技的飞速发展，人们在不断地寻求更加高级智能、便捷高效、安全环保的采暖保暖方式。电热复合材料作为一种能够直接将电能高效转化为热能的特种新型功能性的材料，在军事、工业、交通、农牧业、医疗、民用等诸多领域具有广阔的应用价值。其中碳纳米管电热复合材料因其具有高导电、导热性能，高电热转换效率等优点，成为科研人员和众多机构的探究和开发热点。
普通的电热复合材料已不能满足日常生活的需要，电热复合材料逐渐开始向低成本，环保型，柔性，智能化和多功能化方向发展。同时，人们对智能可穿戴电热产品的需求与日俱增。聚合物基导电复合材料因其独特的优势引起人们关注，其中碳纳米管(Carbonnanotube，碳纳米管)电热复合材料因其具有高导电、导热性能，高电热转换效率等优点，成为科研人员和众多机构的探究和开发热点，被广泛应用于聚合物基复合材料。但这类电热复合材料在实际使用过程中仍普遍存在着控温性能差、易老化、弹性差、拉伸等变形条件下的电热稳定性差等问题。因此，研究和开发可拉伸电热复合材料不仅具有重要的科学意义，更具有实际应用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种弹性透气耐水洗电热织物及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高弹防水电热纱线，其特征在于，包括芯纱、皮纱和涂层，所述芯纱与皮纱组成包缠结构，其中芯纱采用弹性基体，皮纱采用发热材料，包缠结构表面涂覆涂层。
优选地，所述发热材料为碳纳米管纱线。
优选地，所述弹性基体为氨纶复丝。
优选地，所述涂层为聚氨酯涂层。
本发明还提供了上述的高弹防水电热纱线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将芯纱和皮纱通过包缠方式来制备高弹电热包缠纱线；
步骤2：将步骤1的高弹电热包缠纱线进行表面涂层处理，用于稳定性能、增加防水性，得到高弹防水电热纱线。
优选的，所述步骤1中皮纱为发热材料，芯纱为弹性基体，皮纱每厘米1～20个包缠循环。
优选的，所述步骤1中皮纱为碳纳米管纱线，芯纱为氨纶复丝。
优选的，所述步骤2中表面涂层处理为表面进行聚氨酯涂层处理。
本发明还提供了上述的高弹防水电热纱线在制备弹性透气耐水洗电热织物中的应用。
优选地，所述弹性透气耐水洗电热织物中所含纱线包括上述高弹防水电热纱线，其织造方式为针织、机织和编织中的任意一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明以碳纳米管纱线作为皮纱，氨纶复丝作为芯纱，皮纱碳纳米管纱线具有优良的电热学性能，并且在通电过程中可以积极响应，芯纱氨纶复丝为一种高弹复丝，具有良好的弹性。
(2)本发明获得的包缠结构可拉伸碳纳米管/聚氨酯电热纱线，两者通过包缠结构结合，可以达到轻、薄、柔、弹等多方面优点。
(3)本发明获得的高弹电热纱线应用于电热织物的制备，所得到的产品拥有良好的可拉伸性能并且柔软舒适，洗可穿，在电热方面性能优良。
(4)本发明提供的方法新颖，成本低，过程简单，适合于产业化生产。
附图说明
图1为本发明高弹防水电热纱线的结构示意图；其中1为芯纱，2为皮纱，3为涂层。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
本发明提供了一种弹性透气耐水洗电热织物，所含纱线为高弹防水电热纱线，所述高弹防水电热纱线由芯纱、皮纱根据包缠结构制得，其中芯纱采用弹性良好的氨纶复丝，皮纱采用导电性能优良的碳纳米管纱线，制得包缠结构后涂覆聚氨酯涂层，增强其耐磨，耐水洗性能。
上述的弹性透气耐水洗电热织物的制备方法具体如下：
步骤1：高弹电热包缠纱线的制备：
将碳纳米管膜(苏州恒球石墨烯有限公司)制备成粗细可调且均匀紧致的碳纳米管纱线作为发热材料，利用可调控包缠纱制备装置，以氨纶复丝(潍坊天鹏纺织有限公司)作为芯纱，截取适当的长度，两端分别固定于两个转动方向一致、转动速度相等的微型电机的夹头上，微型电机的转动速度通过两个外接电源达到定量控制；电机转动带动氨纶复丝两端同时相等转动，因此氨纶复丝并没有被加捻，不会产生扭结；以碳纳米管纱线为皮纱，一端同氨纶复丝的一端固定于一个微型电机的夹头上，另一端由步进式导纱装置向另一个微型电机方向牵引，进而包缠于芯纱上，控制包缠捻度，将皮纱均匀紧密的包缠于芯纱表面，发热功能材料呈弹簧螺旋状结构，使包缠纱线具有沿长度方向的拉伸性能；其中两个微型电机转速均为20转/min，送纱装置送纱速度为3mm/min，导纱装置牵引速度为0.2mm/min；制备得到碳纳米管/聚氨酯包缠纱线，即为高弹电热包缠纱线；
步骤2：高弹电热包缠纱线涂层处理：
为了保护发热材料及减少纱线在拉伸形变时皮纱与芯纱间的摩擦，对包缠纱进行聚氨酯涂层处理，用电子分析天平分别称取聚氨酯溶液与固化剂，混合均匀得到聚氨酯涂层溶液，包缠纱在导纱针的牵引作用下，以10mm/min的速度通过装有涂层溶液的培养皿；其中不锈钢导纱针除了牵引纱线外，还有刮去表面多余聚氨酯涂层溶液的作用；涂层后的复合纱线放入烘箱固化，固化温度为100℃，时间为35min；制备得到高弹防水电热纱线；
步骤3：高弹防水电热纱线制备织物：
将步骤2中高弹防水电热纱线以在机织小样机上机织造，将高弹防水纱线嵌入到普通棉纱线织造的织物当中；织物的经纱密度为10根/厘米，纬纱密度10根/厘米，高弹电热纱线的嵌入密度1根/厘米；该织物具有柔软洗可穿的特点，并且在拉伸过程中可以保持电热性能的稳定。
所得高弹防水电热纱线的拉伸强度为100兆帕，伸长率50％；弹性透气耐水洗电热织物中导电纤维的电导率为220西门子每厘米，在5伏电压下可以达到45度的发热温度。

Claims (9)

1.一种高弹防水电热纱线，其特征在于，包括芯纱、皮纱和涂层，所述芯纱与皮纱组成包缠结构，其中芯纱采用弹性基体，皮纱采用发热材料，包缠结构表面涂覆涂层。
2.如权利要求1所述高弹防水电热纱线，其特征在于，所述发热材料为碳纳米管纱线。
3.如权利要求1所述高弹防水电热纱线，其特征在于，所述弹性基体为氨纶复丝。
4.如权利要求1所述高弹防水电热纱线，其特征在于，所述涂层为聚氨酯涂层。
5.权利要求1所述高弹防水电热纱线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将芯纱和皮纱通过包缠方式来制备高弹电热包缠纱线；
步骤2：将步骤1的包缠纱线进行表面涂层处理，得到高弹防水电热纱线。
6.如权利要求5所述高弹防水电热纱线的制备方法，其特征在于，所述步骤1中皮纱为发热材料，芯纱为弹性基体，皮纱每厘米1～20个包缠循环。
7.如权利要求5所述高弹防水电热纱线的制备方法，其特征在于，所述步骤1中皮纱为碳纳米管纱线，芯纱为氨纶复丝。
8.如权利要求5所述高弹防水电热纱线的制备方法，其特征在于，所述步骤2中表面涂层处理为表面进行聚氨酯涂层处理。
9.权利要求1～4任一项所述高弹防水电热纱线在制备弹性透气耐水洗电热织物中的应用。
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