[发明专利]一种基于聚吡咯的导电高灵敏传感弹性编织纱的制备方法

说明书

本发明涉及一种基于聚吡咯的导电高灵敏传感弹性编织纱的制备方法，包括以下步骤：1、清洗长丝后将长丝浸渍在多巴胺溶液中震荡，得到多巴胺‑长丝；2、以弹性长丝做芯纱，将多巴胺‑长丝以编织的方法包缠在芯纱外表面上，得到多巴胺‑长丝弹性编织纱；3、将多巴胺‑长丝弹性编织纱与聚吡咯通过原位聚合法复合，清洗并烘干得到聚吡咯‑多巴胺‑长丝传感弹性编织纱。本发明将长丝先与多巴胺复合再与聚吡咯复合，提高了聚吡咯与弹性编织纱的结合牢度；本发明的编织纱具有灵敏度高，强力大，循环稳定性好等特点；本发明产品生产成本较低，性能稳定，有利于推广使用，在军工国防，人体运动监测及智能纺织品领域有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及高灵敏导电纱线领域，具体涉及一种基于聚吡咯的导电高灵敏传感弹性编织纱的制备方法。

背景技术

传统的应变传感器种类主要是电阻应变传感器，其在外力作用下产生机械形变后，使电阻值发生相应变化。电阻应变片主要有金属(金属丝式、箔式和薄膜式)和半导体两类。然而基于半导体或金属材质的应变传感器柔韧性差，检测灵敏度有限，难以满足便携式可穿戴电子设备的要求。近年来研究人员致力于开发可穿戴型应变传感器，因其具有一定柔性、贴合性、灵敏度、快速响应性、使用耐久性等特点，在医疗、运动检测、人机互动等方面具有重要的应用前景。

目前为止，柔性应变传感器件先后经历了不同发展历程：第一阶段是将普通电子元件如传感器、存储器、芯片等设计植入到面料或服装中。但是这种传感器不能折叠和清洗，难以大规模生产。第二阶段是将电子元件微量化，与纤维进行复合，经过编织制成电子智能纺织品。这种传感器传感元件较为单一，不易多次使用。近期开发新型柔性电子材料，如纳米金属材料、纳米碳材料及复合弹性电子材料等成为研究热点。相比较，新型柔性电子材料具有较好的柔性、高导电性及低成本大批量生产的潜力，成为柔性应变传感器研究的热点。而如何制备绿色、低成本、低能耗同时具有优异性能的柔性应变传感器成为柔性可穿戴应变传感器的应用面临的重要挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种灵敏度高，强力大，循环稳定性好且制备操作简便的基于聚吡咯的导电高灵敏传感弹性编织纱制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于聚吡咯的导电高灵敏传感弹性编织纱的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、清洗长丝后将长丝浸渍在多巴胺溶液中震荡，得到多巴胺-长丝；

步骤S2、以弹性长丝做芯纱，将多巴胺-长丝以编织的方法包缠在芯纱外表面上，得到多巴胺-长丝弹性编织纱；

步骤S3、将多巴胺-长丝弹性编织纱与聚吡咯通过原位聚合法复合，清洗并烘干得到聚吡咯-多巴胺-长丝传感弹性编织纱。

进一步的，所述步骤S1中，多巴胺溶液的浓度为1-5mg/mL。

进一步的，所述步骤S1中浸渍的具体操作为：将长丝浸渍在多巴胺溶液中震荡24小时以上后烘干，所述多巴胺溶液的PH＝8-9，震荡的频率为30-180r/min。

进一步的，所述步骤S2中编织的方法包缠是在圆织机中进行，芯纱外层包缠的多巴胺-长丝根数不低于2根。

进一步的，所述步骤S2中弹性长丝为涤纶长丝、腈纶长丝和锦纶长丝中的至少一种。

进一步的，所述步骤S3中原位聚合法具体操作为：将多巴胺-长丝编织纱放在吡咯单体和参杂剂的混合溶液中低温反应2小时以上，然后在氧化剂溶液中再低温反应2小时以上。

进一步的，所述吡咯单体的浓度为0.2-1mol/L，所述参杂剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种，所述氧化剂为三氯化铁、过硫酸铵和过硫酸钾中的至少一种。