[发明专利]一种应变传感织物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种应变传感织物的制备方法，包括以下步骤：1)制备酸化碳纳米管(a‑CNT)；2)制备修饰的功能性水性树脂发泡剂；3)制备应变传感织物。此外，本发明还提供根据上述制备方法制备而成的一种应变传感织物。上述功能性纳米复合材料发泡剂用于制备应变传感织物的方法，操作简单，条件温和，成本低；所制得的应变传感织物不仅导电性能良好，而且通过不同程度的拉伸，应变传感织物的应变范围大、灵敏度高、稳定性好，适合工业化大批量生产。

技术领域

本发明属于应变传感材料技术领域，涉及一种应变传感织物及其制备方法。

背景技术

应变传感织物在可穿戴显示器、智能服装、健康监测等领域拥有极大的潜力。碳纳米管(CNTs)由于其高表面积、低电阻、低质量密度和高稳定性而被广泛用作导电材料。CNTs修饰纺织品可以赋予柔性织物导电性，但由于CNTs主要存在于织物纤维基材的表面，因此织物纤维与CNTs之间缺乏粘合性，导致耐久性差。在使用过程中，反复摩擦或变形后，CNTs容易脱落。因此，迫切需要更有效的组装方法来增强负载的导电CNTs与纤维基材之间的粘合性。另外，CNTs在溶液中容易团聚，会影响导电均匀性。这些缺点限制了CNTs在应变传感织物领域的应用。

当CNTs和织物基体相结合时，CNTs导电性将集中在应变传感织物的表面，由于织物的导电性相对于CNTs而言较低，应变传感织物的CNTs分散越好，导电性越高。中国专利CN110714337A使用淀粉基吸水性树脂包覆CNTs，并加入表面活性剂使其分散，采用浸渍-涂层工艺处理棉织物得到传感织物，但其导电稳定性的关键是淀粉基吸水性树脂含水量稳定，因此受环境影响因素大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种泡沫法制备的应变传感织物，该方法操作简单，条件温和，成本低。所制得的应变传感织物不仅导电性良好，而且通过不同程度的拉伸，应变传感织物的应变传感灵敏度好。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种应变传感织物的制备方法，包括以下步骤：

1)制备酸化碳纳米管(a-CNT)：将碳纳米管在混酸溶液中混合均匀并搅拌，然后冷却并用蒸馏水稀释，离心后将固体洗涤，得到酸化碳纳米管(a-CNT)；

2)制备修饰的功能性水性树脂发泡剂：将步骤1)得到的所述酸化碳纳米管超声分散后，加入阴离子水性聚氨酯(WPU)然后加入起泡剂和稳泡剂混合均匀，得到修饰的功能性水性树脂发泡剂；

3)制备应变传感织物：将步骤2)得到的所述修饰的功能性水性树脂发泡剂发泡并置于预处理后的织物上，恒速刮涂泡沫，直至泡沫全部破裂，最后干燥织物，即得所述应变传感织物。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或优化选择。

具体的，步骤1)中，所述混酸溶液为浓硫酸和浓硝酸的混合溶液，其中所述浓硫酸的浓度以质量分数计为95％-98％，所述浓硝酸的浓度以质量分数计为65％-68％，且所述浓硫酸与所述浓硝酸的用量体积比为3:1，所述碳纳米管与混酸溶液的用量比为1g:100-500mL。

具体的，步骤1)中，搅拌温度为50-80℃，搅拌时间为2-4h，冷却室温后用蒸馏水稀释，所述碳纳米管与蒸馏水的用量比为1g:100-500mL，所述离心是指4000rpm离心15-30min，所述洗涤是指在沉淀中加入去离子水洗涤至中性。具体的，所述搅拌处理置于三颈瓶中。

具体的，步骤2)中，所述超声分散时间是15-30min，其中1mL水溶液中含酸化碳纳米管1-10mg，阴离子水性聚氨酯1-10mg，且所述酸化碳纳米管与所述阴离子水性聚氨酯干重比为9-1:1-9；含起泡剂十二烷基硫酸钠、桂基甜菜碱、十二烷基二甲基苄基氯化铵的一种或多种，含量为0.1-1mg；含稳泡剂海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、琼脂、瓜儿胶的一种或多种，含量为0.1-1mg。其中，阴离子WPU采用专利CN109970948A的方法制备。