[发明专利]导电复合纤维束及其制备方法

说明书

本发明提供了一种导电复合纤维束及其制备方法，该导电复合纤维束的制备方法通过反相微乳液法将3，4‑乙烯二氧噻吩原位聚合到纤维束上，制备均匀而致密的纳米线状聚3，4‑乙烯二氧噻吩导电复合纤维束。该制备方法可以调控聚3，4‑乙烯二氧噻吩在纤维束表面的形成条件，形成利于电子传输与迁移的较为规整的纳米线状结构，工艺过程简单，可控性强，同时具有良好的可重复性。所制备的导电复合纤维束可应用于可穿戴电子器件、能源存储、传感器等领域。

技术领域

本发明涉及导电纤维材料制备领域，具体涉及一种导电复合纤维束及其制备方法。

背景技术

导电纤维作为一类重要的智能材料，引起了国内外材料界的广泛关注，在服装、传感器及智能纺织品等领域具有巨大的应用前景。

近年来，导电聚合物在修饰电极、电化学和传感器等领域获得了广泛的应用。其中，目前最为环保的导电聚合物聚3，4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)由于分子结构简单、导电率高、稳定性好及能隙小等优点在众多导电聚合物中脱颖而出，得到了广泛的研究和关注。因此，PEDOT是一种优异的导电载体。基于PEDOT的导电材料显示出具有大表面积，高导电性，快速电子转移率，疏水相互作用及良好生物相容性的各种纳米结构，如纳米片、纳米花以及纳米线等。

申请号为CN201710128767.6的发明专利公开了一种三维可拉伸导电材料及其制备方法，利用静电纺丝的方法获得了聚氨酯纤维垫，并在其上通过界面聚合形成导电的PEDOT，获得柔性的导电纤维垫。

申请号为CN201710329153.4的发明专利公开了一种柔性可穿戴纳米纤维织物传感器及其制备方法。其通过共轭静电纺成纱技术制备连续的纳米纤维纱线，然后在纱中纤维表面聚合包覆一层PEDOT，制备的纳米纤维纱具备良好的导电性能。

然而，传统的原位聚合法制备PEDOT虽然步骤较为简单，但由于其不可控因素较多，聚合反应难以控制，因此，在纤维上形成的PEDOT结构大多为团聚的颗粒或是堆积的块状，然而，不规则的结构不利于电子的传输与迁移。一直以来，PEDOT纳米结构的不可控性限制了其发展及应用。

目前，采用反相微乳液法对3，4乙烯二氧噻吩单体进行原位聚合反应的方法尚未见到报道。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的在于提供一种导电复合纤维束及其制备方法。该导电复合纤维束的制备方法通过反相微乳液法将3，4-乙烯二氧噻吩原位聚合到纤维束上，制备均匀而致密的纳米线状聚3，4-乙烯二氧噻吩导电复合纤维束。该制备方法可以调控聚3，4-乙烯二氧噻吩在纤维束表面的形成条件，形成利于电子传输与迁移的规整的纳米线状结构，工艺过程简单，可控性强，同时具有良好的可重复性。所制备的导电复合纤维束可应用于可穿戴电子器件、能源存储、传感器等领域。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种导电复合纤维束的制备方法，包括如下步骤：

S1、将纤维单丝进行表面去污处理，然后晾干得到纤维束备用；

S2、将表面活性剂与有机溶剂在预设温度下混合配制成预定浓度的表面活性剂有机溶液；

S3、将氧化剂与去离子水在常温下混合配制成预定浓度的氧化剂水溶液；

S4、在室温下，将步骤S1得到的所述纤维束放入步骤S2制得的表面活性剂有机溶液中，浸渍、搅拌处理；然后按照预设体积比将步骤S3制备的所述氧化剂水溶液加入溶液中，搅拌处理；最后按照预设体积比加入3，4乙烯二氧噻吩单体，搅拌处理，以采用反相微乳液法完成纤维束的3，4乙烯二氧噻吩原位聚合反应；

S5、洗净烘干，得到导电复合纤维束。

优选地，在步骤S4中，所述氧化剂水溶液与所述有机溶剂的体积比为0.017～0.045。