CN114836845B - 柔性导电聚氨酯纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性导电聚氨酯纤维及其制备方法。该柔性导电聚氨酯纤维包括导电芯层和弹性皮层，导电芯层为二维弯曲结构的金属纤维或者三维螺旋结构的金属纤维，弹性皮层为聚氨酯纤维；柔性导电聚氨酯纤维通过同轴纺丝得到，金属纤维的直径为微米级。该制备方法将同轴纺丝、牵伸工艺和加捻工艺相结合，利用同轴纺丝制备皮芯结构的导电纤维，通过改变牵伸配比和捻度，生成具有一定弯曲角度的特殊构型的二维弯曲结构的芯层或者生成具有特殊空间构型的三维螺旋状结构的芯层，最后通过凝固浴中牵伸轴的快速牵伸，使皮层变薄并快速凝固成型。本发明所获得的导电纤维具有随应变可变换的电信号，且具有极高的弹性性能。

Description

柔性导电聚氨酯纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及柔性导电纤维技术领域，尤其涉及一种柔性导电聚氨酯纤维及其制备方法。

背景技术

导电传感织物是通过将导电材料嵌入或整合到弹性织物(氨纶凭借优良的弹性性能广泛应用于弹性织物中)中制备而成的，其既需要有类似于导电材料的优良导电性，又需要有类似于弹性织物的高弹性和高柔性。因此，导电传感织物能广泛应用于传感器、抗静电和抗电磁辐射等领域。

传统的制备导电传感织物的方法是先将纤维编织成氨纶织物，再将导电装置与氨纶织物相连得到导电传感织物，该方法得到的导电传感织物容易出现导电装置接触不良的弊端，从而影响织物的导电性。另外，还可以先制备导电纤维，再将其编织成导电传感织物。目前制备导电纤维的方法通常是将导电粒子与聚氨酯树脂共混纺丝或将导电粒子生长于聚氨酯纤维表面制备导电纤维，前者得到的导电纤维中导电粒子容易被聚氨酯树脂完全包裹使其失去导电性，后者得到的导电纤维中导电粒子容易脱落使导电性损耗，进而影响导电传感织物的导电性。可见，制备高性能的弹性导电纤维是制备导电传感织物的关键所在。

有鉴于此，有必要设计一种改进的柔性导电聚氨酯纤维及其制备方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性导电聚氨酯纤维及其制备方法，将同轴纺丝、牵伸工艺和加捻工艺相结合，利用同轴纺丝制备皮芯结构的导电纤维，通过改变牵伸配比和捻度，生成具有一定弯曲角度的特殊构型的二维弯曲结构的芯层或者生成具有特殊空间构型的三维螺旋状结构的芯层，最后通过凝固浴中牵伸轴的快速牵伸，使皮层变薄并快速凝固成型，同时芯层结构进一步趋于稳定，此时特殊结构的金属丝均匀分布于皮层材料中，得到高性能的二维或者三维柔性导电聚氨酯纤维。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种柔性导电聚氨酯纤维，包括导电芯层和弹性皮层，所述导电芯层为二维弯曲结构的金属纤维或者三维螺旋结构的金属纤维，所述弹性皮层为聚氨酯纤维；所述柔性导电聚氨酯纤维通过同轴纺丝得到，所述金属纤维的直径为微米级。

作为本发明的进一步改进，所述二维弯曲结构优选为波浪形弯曲结构，所述波浪形弯曲结构的高度为2-200μm，相邻波浪的波峰之间的距离为1-100mm；所述三维螺旋结构优选为弹簧状结构，所述弹簧状结构的高度为2-200μm，相邻螺纹之间的距离为1-100mm；所述柔性导电聚氨酯纤维的直径为10-500μm。

为实现上述发明目的，本发明还提供了一种上述所述的柔性导电聚氨酯纤维的制备方法，包括如下步骤：

S1.按预设比例将聚氨酯树脂溶于极性溶剂中，在20-30℃下，经机械搅拌均匀后真空脱泡，得到纺丝原液；

S2.利用同轴纺丝，将金属纤维传入芯层甬道中，将步骤S1得到的所述纺丝原液装入皮层甬道中，首先保持所述芯层甬道中所述金属纤维的第一牵伸速度和所述皮层甬道中所述纺丝原液的挤出速度相同，使所述纺丝原液包裹在所述金属纤维表面；牵伸一定距离后，采用小于所述第一牵伸速度的第二牵伸速度对所述金属纤维进行牵伸，以使所述金属纤维发生弯曲形成二维弯曲结构；牵伸一定距离后进入凝固浴，以第三牵伸速度拉伸皮层，得到二维柔性导电聚氨酯纤维；所述第三牵伸速度大于所述第一牵伸速度；

或者，所述金属纤维在牵伸的同时以预设转速加捻，使所述金属纤维发生弯曲形成三维螺旋结构，得到三维柔性导电聚氨酯纤维。

作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述第一牵伸速度为1-5mm/s，所述第二牵伸速度为0.5-4mm/s，所述第三牵伸速度为2-8mm/s。

作为本发明的进一步改进，所述第一牵伸速度的牵伸距离为0.1-5cm，所述第二牵伸速度的牵伸距离为0.1-10cm，所述第三牵伸速度的牵伸距离为0.1-100cm。

作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，加捻过程的所述预设转速为0.5-25r/min，所述金属纤维的弹性回缩率为0-50％。

作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述金属纤维的直径为50-500μm，所述金属纤维包括镍丝、钴丝、铁丝、铜丝、锌丝、金丝、银丝中一种或多种。

作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述聚氨酯树脂和所述极性溶剂的质量比为(20％-45％):(55％-80％)。

作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述凝固浴的温度为20-30℃，所述凝固浴为二甲基硅油、乙基硅油、丙基硅油中的一种。

作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述极性溶剂包括四氢呋喃、N,N,二甲基甲酰胺、N,N,二甲基乙酰胺中的一种或多种。

本发明的有益效果是：

(1)本发明利用同轴纺丝制备皮芯结构的导电纤维，且通过改变不同牵伸轴的牵伸速度来改变芯层的牵伸速度，进而改变芯层金属丝的结构，首先保持金属丝的牵伸速度和皮层甬道中纺丝原液的挤出速度相同，使纺丝原液均匀包裹在金属丝表面，再在皮层纤维没有凝固成型之前，减慢金属丝的拉伸速度，使金属丝处于超喂状态而发生一定程度的形变，生成具有一定弯曲角度的特殊构型的二维弯曲结构的芯层，此时皮层并没有凝固成型，皮层细流的流动将特殊结构的芯层包裹，最后通过凝固浴中牵伸轴的快速牵伸，使皮层变薄并快速凝固成型，得到高性能的二维柔性导电聚氨酯纤维。另外，在金属丝牵伸的同时，对金属丝进行一定程度的加捻，具有一定捻度的芯层在超喂状态时发生形变，生成具有特殊空间构型的三维螺旋状结构的芯层，进而对皮层进行拉伸得到高性能的三维柔性导电聚氨酯纤维。在凝固浴的牵伸过程中，一方面，芯层结构进一步变化得到更稳定的特殊的二维或三维特殊结构；另一方面，皮层纤维在不断牵伸的过程中，聚氨酯分子链的取向发生变化，分子链趋于整齐，不同分子链之间的排列更为整齐，不仅使皮层结构更稳定，而且能提高纤维的卷曲度。整个制备过程处于动态牵伸过程，芯层和皮层在不断牵伸的过程中都会不断地调整其形态和结构，使制备的皮芯结构更趋于稳定。本发明选用金属丝作为导电材料，而非导电微粒，首先从根本上避免了导电微粒分布不均或被完全包裹造成的导电性能差的弊端，同时结合同轴纺丝，使特殊结构的金属丝均匀分布于皮层材料中，进一步提高其导电性；且由于金属丝的特殊结构，提高皮芯结构的柔性和弹性。

(2)本发明基于溶剂快速蒸发致相转变的成型原理，将同轴纺丝、牵伸工艺和加捻工艺相结合，通过改变牵伸工艺的牵伸配比和加捻工艺的捻度，从而改变芯层金属丝的存在形态，得到特殊结构的高性能柔性导电纤维，所获得的导电纤维具有随应变可变换的电信号，且具有极高的弹性性能。同时，制备方法工艺简单，参数可控，操作简单，具有显著的可行性。另外，所用金属丝为微米级，其更容易变形得到特殊结构。

(3)本发明基于常温凝固浴与极性溶剂之间的相溶性(溶度参数相近)，利用溶剂快速蒸发致相转变的成型原理，使得皮层聚氨酯树脂成型，进一步改变芯层空间存在形态，从而调控柔性导电纤维的弹性和导电性。

附图说明

图1为本发明二维柔性导电聚氨酯纤维的制备流程示意图。

图2为本发明三维柔性导电聚氨酯纤维的制备流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本发明提供了一种柔性导电聚氨酯纤维，包括导电芯层和弹性皮层。导电芯层为二维弯曲结构的金属纤维或者三维螺旋结构的金属纤维，弹性皮层为聚氨酯纤维；柔性导电聚氨酯纤维通过同轴纺丝得到，金属纤维的直径为微米级。

二维弯曲结构优选为波浪形弯曲结构，波浪形弯曲结构的高度为2-200μm，相邻波浪之间的距离为1-100mm(即相邻波峰之间的距离)；三维螺旋结构优选为弹簧状结构，弹簧状结构的高度为2-200μm，相邻螺纹之间的距离为1-100mm；柔性导电聚氨酯纤维的直径为10-500μm，皮层均匀分布于芯层表面，芯层被完全包裹。波浪形弯曲结构和弹簧状结构的高度主要是取决于皮层纤维的直径。

二维弯曲结构是指金属纤维呈现波浪状，处于同一平面内，所以此处称之为二维。三维螺旋结构是指金属纤维成螺旋的弹簧状，其不在同一平面内，所以称之为三维。

如图1和图2所示，本发明还提供了一种上述所述的柔性导电聚氨酯纤维的制备方法，包括如下步骤：

S1.纺丝原液的制备：

将极性溶剂进行搅拌，然后按照聚氨酯树脂和极性溶剂的质量比为(20％-45％):(55％-80％)将聚氨酯树脂加入极性溶剂中，在20-30℃下机械搅拌100-140min，待聚氨酯树脂完全溶解、纺丝溶液为均一相的溶液后，将所得溶液在温度为20-30℃的条件下进行真空脱泡处理，得到纺丝溶液。

其中，极性溶剂包括四氢呋喃、N,N,二甲基甲酰胺、N,N,二甲基乙酰胺中的一种或多种。

S2.柔性导电聚氨酯纤维的制备：

(1)二维柔性导电聚氨酯纤维的制备：

采用同轴纺丝喷头进行纺丝，将导电的微米级金属纤维传入芯层甬道I中，将步骤S1得到的纺丝原液装入皮层甬道II中，首先保持芯层甬道中金属纤维的第一牵伸速度和皮层甬道中纺丝原液的挤出速度相同，在挤出原生纤维的同时开启后续牵伸轴开始运作，使纺丝原液包裹在金属纤维表面。牵伸一定距离后，以小于第一牵伸速度的第二牵伸速度对金属纤维进行牵伸，保持金属纤维处于超喂状态，使金属纤维发生弯曲，形成具有一定弯曲角度的二维弯曲结构(金属丝的变形过程容易控制)，以上的步骤均在聚氨酯树脂未成型的状态时进行。继续牵伸一定距离后，皮芯结构的纤维进入凝固浴，以第三牵伸速度(大于第一牵伸速度和第二牵伸速度)拉伸皮层，使得皮层聚氨酯树脂变薄易于成形，得到二维柔性导电聚氨酯纤维。

如图1所示，皮芯结构从同轴纺丝喷头出来后，依次经过牵伸轴a、牵伸轴b和牵伸轴c后成型。具体地，金属纤维经牵伸轴a的牵伸作用从芯层甬道I中被拉出，牵伸轴a的速度即第一牵伸速度；牵伸轴b的速度即第二牵伸速度；牵伸轴c(位于凝固浴中)的速度即第三牵伸速度。

其中，第一牵伸速度即牵伸轴a的牵伸速度为1-5mm/s，第二牵伸速度即牵伸轴b的牵伸速度为0.5-4mm/s，第三牵伸速度即牵伸轴c的牵伸速度为2-8mm/s。第一牵伸速度的牵伸距离即同轴纺丝喷头与牵伸轴a之间的距离为0.1-5cm，第二牵伸速度的牵伸距离即牵伸轴a和牵伸轴b之间的距离为0.1-10cm，第三牵伸速度的牵伸距离即牵伸轴b和牵伸轴c之间的距离为0.1-100cm(该长度即为凝固浴的长度)。

金属纤维的直径为50-500μm，金属纤维包括镍丝、钴丝、铁丝、铜丝、锌丝、金丝、银丝中一种或多种。

凝固浴的温度为20-30℃，凝固浴为二甲基硅油、乙基硅油、丙基硅油中的一种。

(2)三维柔性导电聚氨酯纤维的制备：

采用同轴纺丝喷头进行纺丝，将导电的微米级金属纤维传入芯层甬道I中，将金属纤维置于螺旋加捻轴上，将步骤S1得到的纺丝原液装入皮层甬道II中，首先保持芯层甬道中金属纤维的第一牵伸速度和皮层甬道中纺丝原液的挤出速度相同，在挤出原生纤维的同时开启后续牵伸轴开始运作，同时加捻轴以一定的角速度运行，使纺丝原液包裹在金属纤维表面。牵伸一定距离后，以小于第一牵伸速度的第二牵伸速度对金属纤维进行牵伸，保持金属纤维在加捻过程处于超喂状态，使金属纤维发生弯曲，形成具有一定三维空间构型的螺旋结构(金属丝的变形过程容易控制)，以上的步骤均在聚氨酯树脂未成型的状态时进行。继续牵伸一定距离后，皮芯结构的纤维进入凝固浴，以第三牵伸速度(大于第一牵伸速度和第二牵伸速度)拉伸皮层，使得皮层聚氨酯树脂变薄易于成形，得到二维柔性导电聚氨酯纤维。

如图2所示，与二维柔性导电聚氨酯纤维的制备不同之处在于，在牵伸的过程中添加了加捻轴α进行加捻，其余步骤和参数设置相同，在此不再赘述。

具体地，加捻轴α的角速度为0.5-25r/min，金属纤维的弹性回缩率为0-50％，弹性回缩率是指金属丝加捻后，变成螺旋状发生的收缩，和金属丝的捻度有关。

下面通过多个实施例对本发明进行详细描述：

实施例1

一种柔性导电聚氨酯纤维的制备方法，包括如下步骤：

S1.纺丝原液的制备：

将四氢呋喃进行搅拌，然后按照聚氨酯树脂和四氢呋喃的质量比为30％:70％将30g聚氨酯树脂加入70g四氢呋喃溶剂中，在25℃下机械搅拌120min，待聚氨酯树脂完全溶解、纺丝溶液为均一相的溶液后，将所得溶液在温度为25℃的条件下进行真空脱泡处理，得到纺丝溶液。

S2.柔性导电聚氨酯纤维(二维)的制备：

采用同轴纺丝喷头进行纺丝，将直径为10μm的镍丝传入芯层甬道I中，将步骤S1得到的纺丝原液装入皮层甬道II中，首先保持芯层甬道中镍丝的第一牵伸速度和皮层甬道中纺丝原液的挤出速度相同，在挤出原生纤维的同时开启后续牵伸轴开始运作，使纺丝原液包裹在镍丝表面。牵伸一定距离后，以小于第一牵伸速度的第二牵伸速度对镍丝进行牵伸，保持镍丝处于超喂状态，使镍丝发生弯曲，形成具有一定弯曲角度的二维弯曲结构，以上的步骤均在聚氨酯树脂未成型的状态时进行。继续牵伸一定距离后，皮芯结构的纤维进入室温的硅油凝固浴，以第三牵伸速度(大于第一牵伸速度和第二牵伸速度)拉伸皮层，使得皮层聚氨酯树脂变薄易于成形，得到二维柔性导电聚氨酯纤维。实验测得，四氢呋喃的溶度参数为20.3J/cm³，硅油的溶度参数为14.9-15.5J/cm³，两者溶度参数偏差不大，因此皮层容易成型。

其中，牵伸轴a的牵伸速度为5mm/s，牵伸轴b的牵伸速度为3mm/s，牵伸轴c的牵伸速度为8mm/s。同轴纺丝喷头与牵伸轴a之间的距离为3cm，牵伸轴a和牵伸轴b之间的距离为5cm，牵伸轴b和牵伸轴c之间的距离为50cm。

实施例2-5

一种柔性导电聚氨酯纤维的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤S2中，牵伸轴a、牵伸轴b和牵伸轴c的牵伸速度不同，其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。

将实施例1-5制备的柔性导电聚氨酯纤维(二维)的制备方法进行性能测试，结果如表1所示，电导率指纤维拉伸1000％时的电导率：

表1实施例1-5制备的柔性导电聚氨酯纤维相关性能

由表1可知，在牵伸轴a和牵伸轴c的牵伸速度不变时，随着牵伸轴b的牵伸速度的减小(实施例1、2、3，即随着牵伸轴a和牵伸轴b的牵伸速度比的增加)，柔性导电聚氨酯纤维的延展率(即断裂应变)逐渐增加，这是由于在不同的牵伸速度的协同作用下，镍丝发生了不同程度的弯曲变形，得到的二维波浪形弯曲结构的高度和相邻波浪的波峰之间的距离不同，从而影响柔性导电聚氨酯纤维的延展性能。在牵伸轴a和牵伸轴b速度不变时，随着牵伸轴c速度的减小(实施例1、4、5)，柔性导电聚氨酯纤维的延展率(即断裂应变)逐渐增加，这是由于牵伸轴c的牵伸速度不同时，皮层纤维在成型过程中受到的拉力不同，而使皮层结构有所差异，同时芯层弯曲结构在该过程中也会发生相应变化，从而使柔性导电聚氨酯纤维的延展性能有所差异。

实施例1-5制备的二维柔性导电聚氨酯纤维的电导率和断裂应变相差不大，整体效果较优。

实施例6-8

一种柔性导电聚氨酯纤维的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤S2中，同轴纺丝喷头、牵伸轴a、牵伸轴b和牵伸轴c之间的距离不同，其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。同轴纺丝喷头与牵伸轴a之间的距离记为出口-a，牵伸轴a和牵伸轴b之间的距离记为a-b，牵伸轴b和牵伸轴c之间的距离记为b-c。

将实施例6-8制备的柔性导电聚氨酯纤维的制备方法进行性能测试，结果如表2所示，电导率指纤维拉伸1000％时的电导率：

表2实施例6-8制备的柔性导电聚氨酯纤维相关性能

由表2可知，通过改变不同牵伸轴之间的距离，对柔性导电聚氨酯纤维的电导率、断裂应变和断裂应力的影响不大，这是因为纤维的二维弯曲结构的变化主要依赖于牵伸比的配合。而通过改变凝固浴的长度，将直接影响柔性导电纤维的成型过程，从而对其力学性能产生影响。

实施例9-12

一种柔性导电聚氨酯纤维的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤S2中，三维柔性导电聚氨酯纤维的制备过程加捻轴α的角速度和镍丝的弹性回缩率(取决于镍丝的捻度)不同，其他与实施例1大致相同，在此不再赘述(实施例1制备的是二维柔性导电聚氨酯纤维，即镍丝没有加捻，加捻轴α的角速度和镍丝的弹性回缩率均为0)。

将实施例9-12制备的柔性导电聚氨酯纤维的制备方法进行性能测试，结果如表3所示，此处均为三维柔性导电聚氨酯纤维的性能，电导率指纤维拉伸1000％时的电导率：

表3实施例9-12制备的柔性导电聚氨酯纤维相关性能

由表3可知，随着角速度和镍丝的弹性回缩率的增加，三维柔性导电聚氨酯纤维的断裂应变增加，这是由于在不同的角速度和镍丝的弹性回缩率下，镍丝发生变形得到不同结构的三维螺旋结构，从而影响最终得到的纤维的延展性，说明通过改变角速度和镍丝的弹性回缩率可以有效改变镍丝的空间结构，进一步对皮芯纤维的延展性进行调控。

实施例9-12制备的三维柔性导电聚氨酯纤维的断裂应变相差不大，电导率有所偏差，但整体效果较优。

实施例13-14

一种柔性导电聚氨酯纤维的制备方法，与实施例9相比，不同之处在于，在步骤S1中，聚氨酯树脂和四氢呋喃的质量比不同，其他与实施例9大致相同，在此不再赘述。

将实施例13-14制备的柔性导电聚氨酯纤维的制备方法进行性能测试，结果如表4所示，二维指二维柔性导电聚氨酯纤维，三维指三维柔性导电聚氨酯纤维，电导率指纤维拉伸1000％时的电导率：

表4实施例13-14制备的柔性导电聚氨酯纤维相关性能

由表4可知，纺丝原液中，聚氨酯树脂含量的增加或者减少，均会对柔性导电聚氨酯纤维的延展性有所降低，这主要是因为随着纺丝原液中聚氨酯树脂含量的增加，纺丝原液的粘稠度有所增加，这会对镍丝的变形产生一定的阻力，从而使二维或三维弯曲结构有所不同，进而影响纤维的延展性；随着纺丝原液中聚氨酯树脂含量的减少，牵伸过程中，镍丝上包裹的皮层纤维的含量不同，这对二维或三维弯曲结构均会产生影响。

实施例15-16

一种柔性导电聚氨酯纤维的制备方法，与实施例9相比，不同之处在于，在步骤S2中，镍丝的直径不同，其他与实施例9大致相同，在此不再赘述。

将实施例15-16制备的柔性导电聚氨酯纤维的制备方法进行性能测试，结果如表5所示，二维指二维柔性导电聚氨酯纤维，三维指三维柔性导电聚氨酯纤维，电导率指纤维拉伸1000％时的电导率：

表5实施例15-16制备的柔性导电聚氨酯纤维相关性能

由表5可知，镍丝的直径增加时，柔性导电纤维的断裂应力会增加，这是由于镍丝属于增强刚性纤维，会对皮芯纤维起到增强的作用。

对比例1

一种柔性导电聚氨酯纤维的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤S2中，牵伸轴a和牵伸轴b的牵伸速度相同，牵伸过程确保镍丝未受到形变，获得具有皮芯结构的柔性导电聚氨酯纤维。所得纤维(二维纤维)的电导率为30S/m，断裂应变为1200％，断裂应力为27.15MPa，电导率、断裂应变和断裂应力等性能均降低，进一步说明特殊结构的芯层使制备的皮芯结构的性能更优。

综上所述，本发明提供的柔性导电聚氨酯纤维及其制备方法，将同轴纺丝、牵伸工艺和加捻工艺相结合，利用同轴纺丝制备皮芯结构的导电纤维，且通过改变不同牵伸轴的牵伸速度来改变芯层的牵伸速度，进而改变芯层金属丝的结构，生成具有一定弯曲角度的特殊构型的二维弯曲结构的芯层或者生成具有特殊空间构型的三维螺旋状结构的芯层(需要加捻)，最后通过凝固浴中牵伸轴的快速牵伸，使皮层变薄并快速凝固成型，此时特殊结构的金属丝均匀分布于皮层材料中，得到高性能的二维或者三维柔性导电聚氨酯纤维；所获得的导电纤维具有随应变可变换的电信号，且具有极高的弹性性能；制备方法工艺简单，参数可控，操作简单，具有显著的可行性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种柔性导电聚氨酯纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1.按预设比例将聚氨酯树脂溶于极性溶剂中，在20-30℃下，经机械搅拌均匀后真空脱泡，得到纺丝原液；

S2.利用同轴纺丝，将金属纤维传入芯层甬道中，将步骤S1得到的所述纺丝原液装入皮层甬道中，首先保持所述芯层甬道中所述金属纤维的第一牵伸速度和所述皮层甬道中所述纺丝原液的挤出速度相同，使所述纺丝原液包裹在所述金属纤维表面；牵伸一定距离后，采用小于所述第一牵伸速度的第二牵伸速度对所述金属纤维进行牵伸，以使所述金属纤维发生弯曲形成二维弯曲结构；牵伸一定距离后进入凝固浴，以第三牵伸速度拉伸皮层，得到二维柔性导电聚氨酯纤维；所述第三牵伸速度大于所述第一牵伸速度；

或者，所述金属纤维在牵伸的同时以预设转速加捻，使所述金属纤维发生弯曲形成三维螺旋结构，得到三维柔性导电聚氨酯纤维；

所述第一牵伸速度为1-5mm/s，所述第二牵伸速度为0.5-4mm/s，所述第三牵伸速度为2-8mm/s；

所述第一牵伸速度的牵伸距离为0.1-5cm，所述第二牵伸速度的牵伸距离为0.1-10cm，所述第三牵伸速度的牵伸距离为0.1-100cm；

加捻过程的所述预设转速为0.5-25r/min，所述金属纤维的弹性回缩率为0-50%；

所述二维弯曲结构为波浪形弯曲结构，所述波浪形弯曲结构的高度为2-200μm，相邻波浪的波峰之间的距离为1-100mm；所述三维螺旋结构为弹簧状结构，所述弹簧状结构的高度为2-200μm，相邻螺纹之间的距离为1-100mm。

2.根据权利要求1所述的柔性导电聚氨酯纤维的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述金属纤维包括镍丝、钴丝、铁丝、铜丝、锌丝、金丝、银丝中一种或多种。

3.根据权利要求1所述的柔性导电聚氨酯纤维的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述聚氨酯树脂和所述极性溶剂的质量比为(20%-45%):(55%-80%)。

4.根据权利要求1所述的柔性导电聚氨酯纤维的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述凝固浴的温度为20-30℃，所述凝固浴为二甲基硅油、乙基硅油、丙基硅油中的一种。

5.根据权利要求1所述的柔性导电聚氨酯纤维的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述极性溶剂包括四氢呋喃、N,N,二甲基甲酰胺、N,N,二甲基乙酰胺中的一种或多种。