一种新型多功能三维导电织物以及制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种新型多功能三维导电织物以及制备方法和用途，三维导电织物，其是由上至下依次为外观层、功能导电层和织物保护层，上述三层之间通过接结经纱与纬纱交织或捆绑纱捆绑一体成型。本发明专利技术的三维结构导电织物具有高度的可设计性，制备工艺简单、织造效率高、适合工业化生产，扩大了导电织物的应用领域，在智能服饰、发热保暖、电子传感以及电磁屏蔽领域具有广泛的应用前景。

A New Multifunctional Three-Dimensional Conductive Fabric and Its Preparation Method and Application

The present invention relates to a novel multi-functional three-dimensional conductive fabric and its preparation method and application. The three-dimensional conductive fabric is formed from top to bottom in order of appearance layer, functional conductive layer and fabric protective layer. The three layers are interwoven or bundled by knitting warp and weft yarns. The three-dimensional conductive fabric of the invention has high designability, simple preparation process, high weaving efficiency and is suitable for industrial production, expands the application field of conductive fabric, and has broad application prospects in the fields of intelligent clothing, heating and warmth preservation, electronic sensing and electromagnetic shielding.

【技术实现步骤摘要】
一种新型多功能三维导电织物以及制备方法和用途
本专利技术涉及纺织品领域，尤其是涉及一种新型多功能三维导电织物。
技术介绍
导电织物作为一种功能性面料，在抗静电、发热、电磁屏蔽及智能可穿戴纺织品等领域具有广泛的应用，传统的导电织物制备方式是以金属导电纤维如铜丝、不锈钢丝、碳纤维为原料进行织造。专利CN105256389B给出一种抗静电双面织物及其生产方法，将棉纤维与不锈钢纤维混纺得到棉/不锈钢短纤混纺纱；采用赛络包芯纺纱方式制备不锈钢长丝作为芯纱、棉纤维作为外包纤维的棉/不锈钢单丝包芯纱；使用两根不锈钢长丝作为芯纱，棉纤维为外包纤维，采用赛洛菲尔纺纱技术纺制不锈钢纤维双丝包缠纱；使用上述三种纱线为纬纱，棉/不锈钢长丝包芯纱及纯棉细纱为经纱织造织物，最终得到导电性能与防辐射性能良好的织物。但是由于这些纤维硬度大、不易弯折，具有纺纱难度大、织造性能差、织物手感硬等缺点，从而对于穿着舒适度会有很大影响。随后人们通过对纤维或织物表面进行金属镀处理来提高材料的导电性能，但是该制备方法存在工艺复杂，金属易被氧化腐蚀失效，在纤维表面粘附性不强，生产成本高等缺点。例如，专利CN1715473B公开了一种柔性导电织物及其制造方法，柔性导电织物特征为：所述柔性导电织物的基布由35-45％的金属纤维和55-65％的棉纤维纺织而成，外表的金属合金镀层分为底层与外层两个层次。基布内高含量的棉纤维，是为了提高金属层和织物的咬合力，增加织物的柔性，便于制作为成衣或物件外罩等使用品；织物采用蜂窝状结构提高了柔性导电织物的有效厚度，能有效地屏蔽磁场；但是，金属镀层与纤维或织物表面的结合力较差，容易脱落。新型碳系导电材料(如石墨烯、碳纳米管、碳黑等)因其优异的导电、导热性能成为目前导电织物的应用热点，其制备方法主要是以纤维、纱线或一些单层的二维织物如普通机织、针织、非织造织物为衬底在其上负载新型碳系导电材料，赋予织物导电性能，这种方法制备工艺简单，成本低，具有广阔的应用前景。专利CN105088749A公开了一种通过浸渍-烘干的方法在棉织物纤维表面覆盖氧化石墨烯，然后通过原位化学还原的方法将氧化石墨烯还原成为石墨烯，从而使棉织物具有良好的导电性能。该方法得到的织物具有很好的导电性，但织物颜色较深，限制了其应用领域。专利CN105764169A也公开了一种石墨烯电热布的制备方法及应用，包括如下步骤：1)将石墨烯与纳米高分子材料、远红外无机纳米粉体混合，得到石墨烯基复合物；2)将石墨烯复合物分散在树脂溶液中，得到石墨烯改性远红外导电浆料；3)将导电浆料扎染、网印或者涂覆的方式，将石墨烯改性远红外导电浆料与基体结合在一起，制备得到石墨烯电热布；所制备的发热布发热均匀，发热效率高，并且在使用过程中衰减较少，工作寿命较长；所制备的石墨烯电热布可在电加热生活用品、电加热供暖装置、辐射远红外线理疗器和电热育苗器上应用。专利CN108189518A公开了一种石墨烯电磁屏蔽布及其制造方法，该电磁屏蔽布由下而上依次包括防刺破层、基布层、氧化铜层、铜层、第一胶膜层、第一石墨烯复合材料布层、第二胶膜层以及第二石墨烯复合材料布层，基布层是混纺布，第一胶膜层以及第二胶膜层包括石墨烯粉末，第一石墨烯复合材料布层的电阻值大于第二石墨烯复合材料布层的电阻值，第一胶膜层的电阻值大于所述第二胶膜层的电阻值，第一石墨烯复合材料布层的电阻值与第一胶膜层的电阻值基本相同，第二石墨烯复合材料布层的电阻值与第二胶膜层的电阻值基本相同，铜层经过表面喷砂处理，其表面粗糙度大于Ra0.05。但是，上述专利中采用碳系导电涂料改性的纱线或织物颜色均为较深灰色或黑色等颜色，这些颜色的纱线或织物后期染色性普遍较差，从而影响其美观性；再者，二维织物为基材时，使用过程中外界因素造成织物表面导电涂层牢度较差，导电织物的使用寿命有限，并且将二维单层导电织物用于发热时，热量散失比较快，造成保暖性能比较差，能耗增大，而应用于电磁屏蔽时，二维织物的单层结构不能有效吸收和耗散电磁波，影响其电磁屏蔽效能。此外，现有导电产品在使用时为达到绝缘、保温以及对导电材料的保护，均是采用多层结构复合来实现，这样一是多层材料的复合层与层之间的粘结性能较差，容易分层，影响使用寿命；二是为使多层材料复合到一起不可避免会使用到胶粘剂等，容易产生高温下熔化、老化氧化、开裂、起泡、打火等现象，影响产品性能。如CN107718814A一种具有阻燃疏水作用的柔性导电织物，由上至下依次为阻燃疏水织物层、柔性导电织物层和舒适透气织物层，上述三层粘结在一起，柔性导电织物由至少一个条状的柔性导电织物构成。该专利中使用了粘合剂进行复合，会产生上述缺陷。
技术实现思路
为解决现有技术，本专利技术的目的提供一种新型多功能三维导电织物，避免胶粘剂的使用，织物柔韧性佳，不易分层。在智能服饰、发热保暖、电子传感以及电磁屏蔽领域具有广泛的应用前景。本专利技术还提供一种新型多功能三维导电织物的制备方法。该方法制备工艺简单，织造效率高，适合工业化生产。本专利技术是通过下述技术方案实现的：一种新型多功能三维导电织物，由上至下依次为外观层、功能导电层和织物保护层，上述三层之间通过接结经纱与纬纱交织或捆绑纱捆绑一体成型。本专利技术所述的三维导电织物可在织机上直接实现多层纱线的交织成形，后期使用不需再裁剪和多层二维织物的铺设，相较于仅面内具有纤维分布的二维织物，其厚度方向上也有纤维分布，织物具有很好的空间网状整体效果。所述三维结构导电织物的结构为三维层层角联锁机织物、三维多层角联锁机织物或三维正交机织物。所述三维结构导电织物纬纱比经纱多一层，且经纱层数至少为3层，纬纱层数至少为4层。所述外观层是由一层或多层经纱和一层或多层纬纱构成织物。所述功能导电层是由纬纱和经纱构成织物，层数根据应用需要进行调整。所述织物保护层是由一层或多层经纱和一层或多层纬纱构成的。所述接结经纱与纬纱交织是织物通过经纱系统在厚度方向以一定屈曲变化角度铺设到与之垂直排列的纬纱系统内接结织造而成。所述的捆绑纱连接是经纱系统和纬纱系统由穿过厚度方向的捆绑纱捆绑连接。所述功能导电层为碳系导电材料改性的纤维或纱线。优选地，所述碳系导电材料为石墨烯、石墨、碳纳米管、导电碳黑中的一种或多种以上的复合。进一步优选，碳系导电材料为石墨烯与石墨、碳纳米管、导电碳黑中的一种或多种以上的复合。所述碳系导电材料中的石墨烯占总导电材料固含量的20-99份，石墨、碳纳米管、导电碳黑中的一种或多种以上的复合占总导电材料固含量的1-80份。优选，所述碳系导电材料中的石墨烯占总导电材料固含量的50-99份，石墨、碳纳米管、导电碳黑中的一种或多种以上的复合占总导电材料固含量的1-50份。所述石墨烯与其他导电材料复合，能够降低石墨烯的用量，提高石墨烯在导电浆液中的分散，还可以辅助具有优异导电性能的石墨烯建立完善的导电网络。因此，本专利技术所选用的复合导电材料具有优良的导电性，降低了内阻，提高功能导电层的使用寿命且质量稳定。优选地，所述碳系导电材料改性的纤维或纱线的方法将碳系导电材料与聚合物共混纺丝或采用浸渍的方式在纤维表面涂覆碳系导电材料。所述聚合物为聚酯、聚丙烯、聚烯烃、聚酰胺或聚氯乙烯。优选地，所述碳系导电材料与聚合物共混纺丝的纤维截面为皮芯结构、并列结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型多功能三维导电织物，其是由上至下依次为外观层、功能导电层和织物保护层，上述三层之间通过接结经纱与纬纱交织或捆绑纱捆绑一体成型而成；优选所述导电织物的结构为三维层层角联锁机织物、三维多层角联锁机织物或三维正交机织物。

【技术特征摘要】
1.一种新型多功能三维导电织物，其是由上至下依次为外观层、功能导电层和织物保护层，上述三层之间通过接结经纱与纬纱交织或捆绑纱捆绑一体成型而成；优选所述导电织物的结构为三维层层角联锁机织物、三维多层角联锁机织物或三维正交机织物。2.如权利要求1所述的导电织物，其特征在于，所述功能导电层是由碳系导电材料改性的纤维或纱线组成。3.如权利要求2所述的导电织物，其特征在于，所述碳系导电材料为石墨烯、石墨、碳纳米管、导电碳黑中的一种或多种；优选，碳系导电材料为石墨烯与石墨、碳纳米管、导电碳黑中的一种或多种以上的复合；优选所述碳系导电材料中石墨烯占总导电材料固含量的20-99份，其他导电材料占1-80份；优选，所述碳系导电材料中石墨烯占总导电材料固含量的50-99份，其他导电材料占1-50份。4.如权利要求2所述的导电织物，其特征在于，所述改性方法将碳系导电材料与聚合物共混纺丝或将纤维、纱线浸渍在碳系导电材料浆料中即得到表面涂覆碳系导电材料的纱线或纤维；优选所述聚合物为聚酯、聚丙烯、聚烯烃、聚酰胺或聚氯乙烯。5.如权利要求4所述的导电织物，其特征在于，所述碳系导电材料与聚合物共混纺丝的纤维截面为皮芯结构、并列结构或海岛型结构。6.如权利要求4所述的导电织物，其特征在于，所述碳系导电材料浆料的制备，将石墨烯水性膏体稀释于水和乙醇的混合溶液中利用砂磨机砂磨分散，再分别加入导电碳材料石墨、碳纳米管、导电碳黑中的一种或多种继续砂磨分散，然后加入成膜剂进行超声处理，得到碳系导电材料浆料；优选，所述成膜剂为水性聚酯、水性聚氨酯、水性聚乙烯醇、水性环氧、水性丙烯酸中的至少一种。7.一种新型多功能三维导电织物的制备方法，所述三维层层角联锁和多层角联锁结构机织物织造步骤包括：(1)挂纱，织造前将不同功能性的经纱按其在厚度方向的排布依次穿过多孔综丝并固定在携纱器上，如织物上下一层或多层为所需色系纱线或其他功能性纱线，中间层经纱为导电纱线，相邻经纱列分别穿入第一页综框和第二页综框里；(2)织造，控制第一和第二页综框的有序升降，在多层经纱开口位置引入纬纱，同样，织物上下层对照经纱排布按照所需功能性使纬纱在厚度方向上排布依次引入，如织物上下一层或多层为所需色系纱线或其他功能性纱线，中间层纬纱为导电纱线；然后通过钢筘将多层纬纱同时推入织口，完成一次经纱和纬纱的层层或多层联锁交织，使织物形成一个整体的三维结构；重复综框的有序升降、引纬、打纬工序完成织物的织造；或所述三维正交机织物织造步骤包括：(1)挂纱，织造前将不同功能性的经纱按其在厚度方向的排布依次穿过多孔综丝并固定在携纱器上，如织物上下一层或多层为所需色系纱线或其他功能性纱线，中间层经纱为导电纱线；所有经纱列均穿入一页综框里；捆绑纱由上下两层组成，挂纱顺序1上1下，1列经纱对应1根捆绑纱，然后固定在携...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉芬，赖垂林，汪海映，刘兆平，
申请(专利权)人：宁波石墨烯创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33