[发明专利]一种束状柔性导电纳米纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种束状柔性导电纳米纤维及其制备方法，属于柔性导电纳米材料技术领域。本发明的纳米纤维为纳米纤维束及纳米导电材料组成的束状结构，所述纳米导电材料均匀的分布在纳米纤维束的内部和外部；本发明的制备方法为将制备好的纳米纤维束牵引至导电纳米悬浮液中，该纳米纤维束可以在该溶剂中分散得到蓬松结构，导电的纳米颗粒就会进入到纤维束之间的间隙，经超声或振荡一段时间后将该纤维束牵引出溶剂，原来蓬松的结构又会紧紧的结合在一起，将导电的纳米颗粒限域在纤维束中得到导电的纳米纤维束。本发明的制备方法简单，制备得到不仅具备良好的导电性，而且具备较好的柔性，适用于柔性电子器件电极等领域的纳米纤维。

技术领域

本发明涉及柔性导电纳米材料技术领域，具体地涉及一种束状柔性导电纳米纤维及其制备方法。

背景技术

随着科技的发展，未来的电子产品将通过可印刷方法实现柔性、便携和可穿戴，对纺织品提出了智能化的要求，即智能纺织品。智能纺织品将是未来的电子信息工业的一个着陆点，也是纺织服装行业未来的发展方向和重要的经济增长点。其中，导电纱线为智能纺织品与互动式布料的基本原料，可用于传感器连接线，电源电极与连接线、射频电路、电磁屏蔽等，在工业、民用和军事等领域有着重要的用途。优秀的导电纱线需要具有良好的导电性和耐久性，特别是在低湿度下，还应具有良好的耐摩擦、耐屈曲、耐氧化及耐腐性。

中国发明专利申请(申请号：201410053948.3，申请日：2014-02-18)公布了一种导电纱线及其制备方法，该方法是把纱线浸渍到金属纳米线溶液中，再通过蒸发干燥，并可重复这一操作，得到金属纳米线包裹的导电纱线，或把金属纳米线包裹的纱线浸渍到碳纳米材料溶液中，再通过蒸发干燥，并可重复多次，得到金属纳米线和碳纳米材料依次包裹的导电纱线，或把纱线浸渍到金属纳米线和碳纳米材料混合溶液中，再通过蒸发干燥，并可重复多次，得到碳纳米材料和金属纳米线复合包裹的导电纱线。该方法极其简单，易于工业化生产，可用于生产可纺织电子器件，具有极其广泛的应用前景。缺点是该制备方法不能保证导电纳米材料的均匀性及牢度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种束状柔性导电纳米纤维及其制备方法，本发明的制备方法工艺简单、成本低廉、适宜工业化生产，生产制备的纳米纤维不仅具备良好的导电性，而且具备较好的柔性，适用于柔性电子器件电极、可穿戴保健材料及柔性电路板等领域。

为实现上述目的，本发明公开了一种束状柔性导电纳米纤维，该纳米纤维为纳米纤维束及纳米导电材料组成的束状结构，所述纳米导电材料均匀的分布在纳米纤维束的内部和外部，所述纳米纤维束的材质为聚烯烃类、聚酰胺类、聚酯类或共聚物类的热塑性高分子中的一种，所述纳米导电材料为金属纳米线，纳米碳管或导电高分子纳米线中的一种。

作为本发明的技术优选，聚烯烃类优选聚乙烯和聚丙烯，聚酰胺类优选PA11，聚酯类优选聚对苯二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯，共聚物类优选聚酰胺和甲基纤维素。

作为本发明的技术优选，金属纳米线优选银纳米线和铜纳米线，纳米碳管优选羟基化多壁碳纳米管，导电高分子纳米线优选聚苯胺纳米线和聚吡咯纳米线。

更进一步地，所述金属纳米线的直径不大于80nm，碳纳米管的直径小于8nm，导电高分子纳米线的直径不大于85nm。

本发明还公开了一种如权利要求1所述的束状柔性导电纳米纤维的制备方法，包括如下制备步骤：

1)制备纳米纤维束：将质量比为3：7～1：9的热塑性高分子母粒和醋酸纤维素丁酯混合均匀，经双螺杆熔融挤出机共混挤出后，再在丙酮中萃取24～144h，取出即制备得到纳米纤维束；

2)制备纳米导电材料悬浮液：称取纳米导电材料分散于乙醇或丙酮中，得到分散液，再向分散液中加入助剂，制备得到分散均匀的纳米导电材料悬浮液；