本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種導(dǎo)電紡織品及其制作方法，該導(dǎo)電紡織品包括：紡織品基底；通過(guò)原位聚合方法在紡織品基底上形成的電解質(zhì)粘結(jié)層；通過(guò)化學(xué)鍍?cè)谒鲭娊赓|(zhì)粘結(jié)層上形成的金屬涂層。本發(fā)明專利技術(shù)通過(guò)使用原位自由基聚合方法在導(dǎo)電基團(tuán)和紡織基底之間制備電解質(zhì)粘結(jié)層，該電解質(zhì)粘結(jié)層的修飾大大提高了導(dǎo)電基團(tuán)到紡織基底之間的附著力，這使得如此制得的電氣元件在經(jīng)受搓揉、拉伸和洗滌時(shí)更加可靠、強(qiáng)韌和耐用；且原位自由基聚合方法制備聚電解質(zhì)的過(guò)程是在溫和的條件下進(jìn)行的，從單體到聚合物的原位自由基聚合的較高化學(xué)轉(zhuǎn)化率，降低了本發(fā)明專利技術(shù)的成本，同時(shí)使得本發(fā)明專利技術(shù)易于進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及導(dǎo)電材料的制備，更具體地說(shuō)，涉及。
技術(shù)介紹
已知有兩種方式來(lái)獲得導(dǎo)電的纖維、紗線、織物和薄膜，即采用在混紡紗或復(fù)合紗 中嵌入金屬線或其它導(dǎo)電線或?qū)щ姴牧系姆绞剑约霸诩徔椘坊椎谋砻嫔贤扛矊?dǎo)電材料 的方式。用于制造導(dǎo)電的纖維、紗線、織物和薄膜的導(dǎo)電材料中包括金屬、金屬氧化物、金屬 納米粒子、導(dǎo)電聚合物和碳基材料。對(duì)于第一種方式而言，現(xiàn)有技術(shù)中已知幾種生產(chǎn)方法。PCT國(guó)際申請(qǐng)W093/24689 就是采用這種方式使用相同或不同類型的紡織纖維制造復(fù)合紗的方法，在這些紡織纖維中 捻合了金屬線，退火的鍍銀或鍍金的銅或者退火的不銹鋼，其直徑在O. 008mm至O. 05mm之 間。在捻合了該復(fù)合紗/織物后，金屬線基本上位于各個(gè)紡織纖維的相互接觸區(qū)域之間 的縱軸方向上。另一種類似的方法在歐洲專利文獻(xiàn)EP-A-O 644 283中進(jìn)行了描述。其 中，金屬線和紡織線在被帶到一起時(shí)相互搶合。論文(D. Marculescu et al. Proceedings of the IEEE 2003,91,1995 and S.Jung et al.1SSCC 2003/Session 22/TD EmbeddedTechnologies/Paper 22.1)公開了整合了金屬線的織物。專利號(hào)為3987613的美 國(guó)專利、歐洲專利文獻(xiàn)EP-A-O 250和專利號(hào)為6032450的美國(guó)專利中公開了其它一些紡紗 方法。這些方法得到了廣泛應(yīng)用，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)嵌入方法制備的復(fù)合紗的紡織線和金屬線之 間的結(jié)合非常緊密。但是，這些方法也存在不足，金屬線已經(jīng)在一定程度上承受了相當(dāng)?shù)臋C(jī) 械預(yù)應(yīng)力，且復(fù)合紗相對(duì)堅(jiān)硬容易折斷，這可能存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，使得復(fù)合紗/織物在進(jìn)一 步的加工期間重新分離，并且當(dāng)這些金屬股通過(guò)焊接結(jié)合在一起時(shí)，在焊接工藝之前或過(guò) 程中周圍區(qū)域的紡織載體結(jié)構(gòu)可能被破壞。碳基材料，例如碳纖維、石墨和碳納米管，也可 以直接紡入到導(dǎo)電紗線/織物中。但是，這不僅在成本上仍然存在局限，而且當(dāng)被焊接連接 時(shí)其導(dǎo)電性能仍然比金屬差。另一種方式，即在常規(guī)纖維上覆蓋一層金屬、碳納米管或?qū)щ娋酆衔铮S后紡成紗 線，是一種制作導(dǎo)電紗線的更加經(jīng)濟(jì)而富有成效的方式。在這些生產(chǎn)的紗線中，人們著重于 關(guān)注金屬涂層的紗線。專利號(hào)為4522889的美國(guó)專利公開了一種通過(guò)化學(xué)鍍涂覆了銅和鎳 的導(dǎo)電芳香聚酰胺布料。但是，沒有獲得大致均勻的金屬涂層，特別是在預(yù)紡織織物的紗線 交叉處。而同樣在專利號(hào)為5302415的美國(guó)專利中也出現(xiàn)了未被涂覆的細(xì)絲。專利號(hào)為 5935706的美國(guó)專利描述了使用銅來(lái)對(duì)各種芳香聚酰胺纖維噴鍍金屬的工藝。該公開的工 藝使用了 80%至90%的硫酸溶液來(lái)修飾芳香聚酰胺纖維的表面。該修飾是通過(guò)解聚來(lái)控 制纖維降解來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從而為促進(jìn)電解金屬沉積的增敏劑的沉積提供位點(diǎn)。然而，這些專利 中使用80 %到90 %的硫酸溶液，這將破壞所有的天然纖維，例如，棉、絲和羊毛，另一方面， 通過(guò)濕化學(xué)方法沉積的銅意味著這種沉積直接位于聚合物表面，這將導(dǎo)致金屬和芳香聚酰 胺纖維表面之間的結(jié)合非常薄弱。在制作紡織電子器件時(shí)，這種薄弱的金屬涂層纖維不能 承受強(qiáng)韌的機(jī)織或針織工藝。最近，鄭等人研制出一種制造聚電解質(zhì)-橋連金屬-涂層棉紗的技術(shù)。在該方法 中，通過(guò)表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(S1-ATRP)在棉紗表面嫁接較薄的聚電解質(zhì)層。包 括銅和鎳的導(dǎo)電金屬隨后通過(guò)離子交換和化學(xué)沉積法沉積到聚電解質(zhì)層上。如此制得的導(dǎo) 電棉在機(jī)械和洗滌測(cè)試中是非常耐用的。這項(xiàng)工作有力地證明了聚電解質(zhì)可以作為軟基 地和硬金屬涂層之間的一種非常有效的橋接層，以生產(chǎn)出具有良好的柔韌性和導(dǎo)電性的非 常堅(jiān)固的分層結(jié)構(gòu)。然而，S1-ATRP工藝存在幾點(diǎn)不足，嚴(yán)重阻礙了大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化。 首先，其對(duì)氧氣非常敏感，需要進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)。因此，S1-ATRP非常難以應(yīng)用在大規(guī)模制造 中，特別是在紡織行業(yè)。其次，從單體到聚合物的化學(xué)轉(zhuǎn)化率是非常低的，使得大部分單體 都被浪費(fèi)。第三，反應(yīng)速度慢，可能需要24小時(shí)。此外，目前的技術(shù)只能用于在特定的或有 限的基底上制備導(dǎo)電織物。因此，亟待研制出一種能夠普遍使用且產(chǎn)量高的技術(shù)來(lái)制造導(dǎo) 電織物，該技術(shù)可被用于在溫和地條件下在不同類型的基底上制造這些聚電解質(zhì)-橋連金 屬-涂層棉紗和織物且適用于后續(xù)的卷到卷工藝。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有的導(dǎo)電紡織品制作方法中需要進(jìn)行氮?dú)?保護(hù)且轉(zhuǎn)化率低的缺陷，提供。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種導(dǎo)電紡織品及其制作方 法，通過(guò)在紡織品基底表面通過(guò)原位聚合方法制備電解質(zhì)粘結(jié)層；隨后在制得的紡織品基 底的電解質(zhì)粘結(jié)層表面通過(guò)化學(xué)鍍制備金屬涂層。根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，提供了一種導(dǎo)電紡織品，包括紡織品基底；通過(guò)原位聚合方法在紡織品基底上形成的電解質(zhì)粘結(jié)層；通過(guò)化學(xué)鍍?cè)谒鲭娊赓|(zhì)粘結(jié)層上形成的金屬涂層。在根據(jù)本專利技術(shù)第一方面所述的導(dǎo)電紡織品中，所述紡織品基底包括棉、絲綢、羊 毛、尼龍、聚酯、氨綸、萊卡、芳綸或彈性體。在根據(jù)本專利技術(shù)第一方面所述的導(dǎo)電紡織品中，所述電解質(zhì)粘結(jié)層為聚。在根據(jù)本專利技術(shù)第一方面所述的導(dǎo)電紡織品中，所述金屬涂層為銅涂層、鎳涂層、銅 鎳涂層或銀涂層。根據(jù)本專利技術(shù)第二方面，提供了一種如上所述的導(dǎo)電紡織品的制作方法，包括以下 步驟I)在紡織品基底表面通過(guò)原位聚合制備電解質(zhì)粘結(jié)層；2)在步驟I)得到的紡織品基底的電解質(zhì)粘結(jié)層表面通過(guò)化學(xué)鍍制備金屬涂層。在根據(jù)本專利技術(shù)第二方面所述的導(dǎo)電紡織品的制作方法中，所述步驟I)進(jìn)一步包 括將紡織品基底浸泡在7-辛烯基三氯硅烷的無(wú)水甲苯溶液中進(jìn)行硅烷化，隨后沖洗硅烷 化的紡織品基底，并干燥；隨后將干燥的硅烷化的紡織品基底浸泡在含有2-(甲基丙烯酰 氧)乙基三甲基氯化銨和K2S2O8的水溶液中，緊接著施壓浸軋，再經(jīng)過(guò)兩次上述浸泡和浸軋 過(guò)程，隨后放入烤箱中加熱以進(jìn)行聚合。所述步驟2)進(jìn)一步包括將具有聚涂層的紡織品基底浸入(MM)2PdClyK溶液中，在使用去離子水沖洗后，將其浸入銅化學(xué)鍍液、鎳化學(xué)鍍液、銅鎳化學(xué)鍍液或銀化學(xué)鍍液中，隨后用水沖洗 和干燥得到導(dǎo)電紡織品。在根據(jù)本專利技術(shù)第二方面所述的導(dǎo)電紡織品的制作方法中，所述步驟I)具體為將 紡織品基底浸泡在2 20mM的7-辛烯基三氯硅烷的無(wú)水甲苯溶液中I至6個(gè)小時(shí)，隨后 使用另外的無(wú)水甲苯和乙醇沖洗，再用清水洗凈硅烷化的紡織品基底，在40 60°C的真空 中干燥2 4小時(shí)；隨后將干燥的硅烷化的紡織品基底浸泡在含有O. 0622g/mL O. 622g/ mL的2-(甲基丙烯酰氧)乙基三甲基氯化銨和O. 0492 O. 492g/L K2S2O8的水溶液中5 15分鐘，緊接著在2 5kg/cm2的壓力下浸軋；再經(jīng)過(guò)反復(fù)兩次上述浸泡和浸軋過(guò)程，隨后 放入70-120°C烤箱中加熱I 3小時(shí)以進(jìn)行聚合。所述步驟2)具體為將具有聚涂層的紡織品基底浸入5 IOmM的(MM)2PdCl4水溶液 中O. 5 I小時(shí)，在使用去離子水沖洗后，將其浸入12g/L NaOH, 13g/LCuS04 · 5H20，29g/L 酒石酸鈉鉀和9. 5mL/L HCHO組成的銅化學(xué)鍍液中15 60分鐘，隨后用水沖洗和吹干得到 導(dǎo)電紡本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種導(dǎo)電紡織品，其特征在于，包括：紡織品基底；通過(guò)原位聚合方法在紡織品基底上形成的電解質(zhì)粘結(jié)層；通過(guò)化學(xué)鍍?cè)谒鲭娊赓|(zhì)粘結(jié)層上形成的金屬涂層。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭子劍，胡紅，王曉龍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：香港理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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