一种导电织物及其制备方法

1.本发明属于电子信息材料与元器件技术领域，更具体的说是涉及一种导电织物及其制备方法。


背景技术：

2.织物是日常生活中最常见的、使用频率最多的、应用最为广泛的物品，织物具有极好的拉伸性，可随意变形并且舒适耐磨，因此使用物理或者化学的方法使日常生活中常用的织物具备导电性，成为导电织物，并以导电织物为基本单元制备可穿戴电子设备是便携式可穿戴电子技术的发展方向。织物天然绝缘，如何在保持织物原有特性不变的前提下仍然具有导电性是当前研制导电织物的挑战。金属具有高导电性，把金属与织物相结合可以使织物具备导电性，把金属与织物相结合是目前智能服装和便携式可穿戴电子的研究重点。
3.织物复合金属方法主要有两种，第一种是把金属丝(铜、铝等)通过编织工艺嵌入织物纤维中，第二种是通过电化学沉积和浸渍等技术把导电填料(金纳米颗粒、银纳米颗粒、铜纳米颗粒等)沉积在普通的织物上。镶嵌有金属丝的织物虽然具备较好的导电性，但是金属丝会增加织物的硬度和重量，严重影响穿戴舒适性，在织物上沉积纳米导电层的方法，因导电填料是纳米级的，所以在宏观上不会影响织物的柔软舒适性，但是此方法制备出的导电织物在拉伸过程中导电填料在织物表面形成的功能层会断裂，进而影响导电性，并且以上两种方式制备的导电织物如果对其洗涤会严重影响其性能。
4.因此，如何研发一种在弯曲、拉伸等形变下电学性能稳定，并且透气舒适的导电织物是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种在弯曲、拉伸等形变下电学性能稳定，并且透气舒适的导电织物及其制备方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种导电织物的制备方法，包括以下步骤：
8.(1)将乙醇与氨水混合均匀，得到醇氨溶液；
9.(2)将硝酸银溶解于醇氨溶液中，得到硝酸银醇氨混合溶液；
10.(3)将织物放入硝酸银醇氨混合溶液中浸泡；
11.(4)将pvp溶解于乙醇溶液中，得到pvp乙醇溶液，将浸渍后的织物放入pvp乙醇溶液中，搅拌反应；
12.(5)将硝酸银溶液和柠檬酸溶液混合均匀，得到复合溶液：
13.(6)将反应后的织物放入复合溶液中，然后滴加维生素c溶液，搅拌继续反应；
14.(7)将继续反应后的织物分别用去离子水和乙醇洗涤，干燥，得到导电织物。
15.本发明的有益效果是：本发明研发了一种纳米银原位生长于织物的技术，可实现
纳米银原位生长于织物纤维，并对纤维进行包覆。使用四探针电阻仪测量此工艺制备的导电织物，测得方阻为9-35ω
·
sq-1
，将该导电织物拉伸至3.5cm方阻值保持不变，拉伸至2-3.5cm长度释放，重复此动作50次后，测得其方阻仍然在12-70ω
·
sq-1
左右。把此导电织物放置皮肤测试，仍然具有初始织物的舒适度。
16.使用此工艺制备的导电织物在弯曲、拉伸等形变下电学性能稳定，并且透气舒适。
17.进一步，上述织物为涤纶织物、锦纶织物、氯纶织物中的一种或几种。
18.进一步，上述步骤(1)乙醇与氨水的体积比为(40-80):(3-10)。
19.采用上述进一步技术方案的技术效果：乙醇起到溶剂和稀释剂的作用，氨水去除织物上面的污渍并且软化织物纤维。
20.进一步，上述步骤(2)硝酸银与醇氨溶液的质量比为(1-8):35。
21.采用上述进一步技术方案的技术效果：提供银离子。
22.进一步，上述步骤(3)上述浸泡时间为6-24h。
23.采用上述进一步技术方案的技术效果：使银离子附着在织物纤维上。
24.进一步，上述步骤(4)pvp溶解乙醇溶液中，pvp与乙醇溶液的质量比为(1-10):33，所述乙醇溶液的浓度为99.9％。
25.采用上述进一步技术方案的技术效果：pvp作为还原剂和稳定剂，提供银原子，控制银晶种的生长。
26.进一步，上述步骤(4)pvp的分子量为36000。
27.采用上述进一步技术方案的技术效果：pvp分子量太大或太小会导致纳米银离子发生聚集，分子量为36000的pvp有利于单分散、规则银晶种的形成。
28.进一步，上述步骤(4)搅拌转速为600-1000r/min，反应温度为75℃。
29.采用上述进一步技术方案的技术效果：使其均匀充分反应，反应溶液由无色透明变为淡土黄色。
30.进一步，上述步骤(5)硝酸银溶液和柠檬酸溶液的体积比为1:1，硝酸银溶液的浓度为12mg/ml，柠檬酸溶液的浓度为12mg/ml。
31.采用上述进一步技术方案的技术效果：进一步增加反应体系中的银离子的浓度并使银离子迅速沉降到织物表面。
32.进一步，上述步骤(6)复合溶液和维生素c溶液的体积比为3:2，维生素c溶液的浓度为10-12mg/ml。
33.采用上述进一步技术方案的技术效果：还原银离子，促进银晶种生长，柠檬酸作为封端剂限制(111)晶面的生长，诱导银晶种生长为纳米银片对纤维形成包覆。
34.进一步，上述步骤(6)滴加速度为1.4ml/min，搅拌转速为700-1100r/min，反应温度为75℃，反应时间为5h。
35.采用上述进一步技术方案的技术效果：加快反应速度和使纳米银片充分生长。
36.进一步，上述步骤(6)采用电热鼓风干燥机干燥，电热鼓风干燥机固定转速为2800r/min，干燥温度为70℃，干燥时间为5h。
37.采用上述进一步技术方案的技术效果：蒸发溶剂，使反应过的织物干燥。
38.本发明还提供一种上述方法制备的导电织物。
具体实施方式
39.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.实施例1
41.导电织物的制备方法，包括以下步骤：
42.(1)将40ml乙醇与3ml氨水混合均匀，得到醇氨溶液；
43.(2)将1.5g硝酸银溶解于醇氨溶液中，得到硝酸银醇氨混合溶液；
44.(3)将0.5
×
1cm的长方形小片织物放入硝酸银醇氨混合溶液中浸泡6h；
45.(4)将1g分子量为36000的pvp溶解于30ml乙醇溶液中，乙醇溶液的浓度为99.9％，得到pvp乙醇溶液，将浸渍后的织物放入pvp乙醇溶液中，搅拌反应至溶液颜色不再发生变化，搅拌转速为1000r/min，反应温度为75℃；
46.(5)将30ml浓度为12mg/ml硝酸银溶液和30ml浓度为12mg/ml的柠檬酸溶液混合均匀，得到复合溶液：
47.(6)将反应后的织物放入复合溶液，然后滴加40ml浓度为12mg/ml维生素c溶液，滴加速度为1.4ml/min，搅拌继续反应，搅拌转速为700r/min，反应温度为75℃，反应时间为5h；
48.(7)将继续反应后的织物分别用去离子水和乙醇各洗涤3次，用电热鼓风干燥机干燥，电热鼓风干燥机固定转速为2800r/min，干燥温度为70℃，干燥时间为5h，得到导电织物。
49.图1(a)为未经过任何处理的单条涤纶织物原料纤维微观形貌图，图1(b)为纳米银原位生长于织物工艺制备的导电织物表面微观形貌图，可以看出多条涤纶纤维缠绕堆积在一起，纤维未出现破损。把导电织物进一步放大得到图1(c)和1(d)涤纶纤维的表面形貌，可以看出涤纶纤维被包覆。图1(e)和图1(f)为经过原位生长工艺的导电织物单条纤维的微观形貌图，可以看出纳米银片围绕纤维的形状生长最终形成包覆，并未出现堆积的纳米银颗粒。说明纳米银在涤纶纤维上可以生长为片状，并围绕单根纤维形成包覆。
50.实施例2
51.导电织物的制备方法，包括以下步骤：
52.(1)将60ml乙醇与10ml氨水混合均匀，得到醇氨溶液；
53.(2)将2g硝酸银溶解于醇氨溶液中，得到硝酸银醇氨混合溶液；
54.(3)将长方形小片织物放入硝酸银醇氨混合溶液中浸泡10h；
55.(4)将1.5g分子量为36000的pvp溶解于30ml乙醇溶液中，乙醇溶液的浓度为99.9％，得到pvp乙醇溶液，将浸渍后的织物放入pvp乙醇溶液中，搅拌反应至溶液颜色不再发生变化，搅拌转速为1000r/min，反应温度为75℃；
56.(5)将45ml浓度为12mg/ml硝酸银溶液和45ml浓度为12mg/ml的柠檬酸溶液混合均匀，得到复合溶液：
57.(6)将反应后的织物放入复合溶液，然后滴加60ml浓度为12mg/ml维生素c溶液，滴加速度为1.4ml/min，搅拌继续反应，搅拌转速为900r/min，反应温度为75℃，反应时间为
5h；
58.(7)将继续反应后的织物分别用去离子水和乙醇各洗涤3次，用电热鼓风干燥机干燥，电热鼓风干燥机固定转速为2800r/min，干燥温度为70℃，干燥时间为5h，得到导电织物。
59.实施例3
60.导电织物的制备方法，包括以下步骤：
61.(1)将80ml乙醇与10ml氨水混合均匀，得到醇氨溶液；
62.(2)将2.5g硝酸银溶解于醇氨溶液中，得到硝酸银醇氨混合溶液；
63.(3)将0.5
×
1cm的长方形小片织物放入硝酸银醇氨混合溶液中浸泡6h；
64.(4)将1.5g分子量为36000的pvp溶解于30ml乙醇溶液中，乙醇溶液的浓度为99.9％，得到pvp乙醇溶液，将浸渍后的织物放入pvp乙醇溶液中，搅拌反应至溶液颜色不再发生变化，搅拌转速为1000r/min，反应温度为75℃；
65.(5)将15ml浓度为12mg/ml硝酸银溶液和15ml浓度为12mg/ml的柠檬酸溶液混合均匀，得到复合溶液：
66.(6)将反应后的织物放入复合溶液，然后滴加20ml浓度为12mg/ml维生素c溶液，滴加速度为1.4ml/min，搅拌继续反应，搅拌转速为1100r/min，反应温度为75℃，反应时间为5h；
67.(7)将继续反应后的织物分别用去离子水和乙醇各洗涤3次，用电热鼓风干燥机干燥，电热鼓风干燥机固定转速为2800r/min，干燥温度为70℃，干燥时间为5h，得到导电织物。
68.对所公开的实施例的说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。