一种通透耐水洗的导电聚吡咯/银复合棉织物及其制备方法技术

本发明专利技术属于功能纺织品领域，具体涉及一种通透耐水洗的导电聚吡咯/银复合棉织物，包括棉织物基体、附着在棉织物基体上的聚吡咯层和附着在聚吡咯层上呈网状分布的银薄膜，所述棉织物基体由棉织物纤维构成；所述聚吡咯层由包裹棉织物纤维并相互粘连的聚吡咯构成；所述银薄膜由银颗粒组成，所述银颗粒嵌入聚吡咯。其制备方法为棉织物等离子体处理后，粘附吡咯并聚合，最后磁控溅射银靶材得到聚吡咯/银复合棉织物。本发明专利技术复合棉织物的导电性和耐水洗性均得到提升，且改善了复合棉织物的通透性，提高棉织物质量的同时，降低投入成本，提升其商业价值。

A permeable and washable conductive polypyrrole/silver composite cotton fabric and its preparation method

The invention belongs to the field of functional textiles, and specifically relates to a water-permeable and washable conductive polypyrrole/silver composite cotton fabric, including a cotton fabric matrix, a polypyrrole layer attached to a cotton fabric matrix and a silver film attached to a polypyrrole layer in a mesh distribution. The cotton fabric matrix is composed of cotton fabric fibers; the polypyrrole layer is composed of a polypyrrole layer coated with cotton fabric fibers and adhered to each other. The silver film is composed of silver particles which are embedded in polypyrrole. The preparation method is that cotton fabric is plasma treated, pyrrole is adhered and polymerized, and finally silver target is magnetron sputtered to obtain polypyrrole/silver composite cotton fabric. The electric conductivity and washability of the composite cotton fabric are improved, the permeability of the composite cotton fabric is improved, the quality of the cotton fabric is improved, the input cost is reduced, and the commercial value of the composite cotton fabric is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种通透耐水洗的导电聚吡咯/银复合棉织物及其制备方法
本专利技术属于功能纺织品领域，具体涉及一种通透耐水洗的导电聚吡咯/银复合棉织物及其制备方法。
技术介绍
随着材料科学和纳米技术等新兴学科的发展，新材料和纳米技术等成为21世纪的研究热点，并被广泛应用于电子信息、生物医学、机械制造等领域。由于各学科的相互交叉与渗透，将导电新材料与纺织面料相结合制备具有优良导电性能的功能纺织品已成为纺织领域的研究热潮。聚吡咯因优异的物理和化学性能，及结构可调、环境稳定、制备方法简单等特点，而被视为一种理想可调控的导电材料。然而利用单一原位聚合技术制备的聚吡咯棉织物易脱落的缺陷限制了其推广应用。现有技术通过在聚吡咯上镀覆银膜层用以提高复合织物的耐磨损和耐洗性能，但其造价高，且镀覆银等金属膜层阻碍复合织物的通透性。因此，为了拓展导电织物的应用领域，满足实际应用的需求，本专利技术提供一种新的聚吡咯/银复合织物，提高导电性能和耐洗性能的同时，减少银等金属投入，降低成本造价，改善复合织物的通透性。
技术实现思路
本专利技术提供一种通透耐水洗的导电聚吡咯/银复合棉织物，该复合棉织物在提高导电性能和耐洗性能的同时，降低成本造价，改善通透性，拓展其应用领域，提升商业价值。本专利技术还提供一种通透耐水洗的导电聚吡咯/银复合棉织物的制备方法，该方法简单易控，解决现有制备方法成本造价高、通透性低等缺陷。本专利技术的技术方案为，一种通透耐水洗的导电聚吡咯/银复合棉织物，包括棉织物基体、附着在棉织物基体上的聚吡咯层和附着在聚吡咯层上呈网状分布的银薄膜，所述棉织物基体由棉织物纤维构成；所述聚吡咯层由包裹棉织物纤维并相互粘连的聚吡咯构成，聚吡咯包裹棉织物纤维，且相互之间粘连，提高聚吡咯与棉织物的结合牢度，及聚吡咯自身结构的稳固强度，提高复合织物的韧性和抗断裂强度；所述银薄膜由银颗粒组成，所述银颗粒嵌入聚吡咯，银颗粒以嵌入形式附着在聚吡咯上，连接聚吡咯，提高聚吡咯层的致密性和结合度，增强聚吡咯层的导电性能和耐洗性能。聚吡咯层上附着的银膜层为聚吡咯层提供保护，减缓对聚吡咯层的破坏。构成银薄膜的银颗粒之间紧密相连，提高银薄膜的致密性和结合度，提高银薄膜的导电性和耐洗性。聚吡咯层和银薄膜的相互结合，进一步提高棉织物的导电性能和耐洗性能。银薄膜在聚吡咯层上呈网状分布，减少银的使用量，降低成本造价，同时减少聚吡咯层上银薄膜的覆盖面积，改善复合织物的通透性。所述银薄膜的厚度为600～1500nm，优选为900～1200nm。聚吡咯层上呈网状分布的银薄膜的横向和纵向宽度均为纳米级尺度。一种通透耐水洗的导电聚吡咯/银复合棉织物的制备方法，步骤包括：(1)棉织物用含碱有机溶剂清洗后，进行低压真空等离子体修饰；(2)将经等离子修饰的棉织物与吡咯水溶液浸渍混合后，冰浴环境中，三氯化铁作用下原位聚合得到表面附着有聚吡咯层的棉织物；(3)以表面附着聚吡咯层的棉织物为基底，在基底表面固定格栅，以银为靶材，抽真空后，充入不活泼气体并保持基底旋转的情况下，进行磁控溅射，在棉织物表面附着的聚吡咯层上附着银薄膜，得到聚吡咯/银复合棉织物。低压真空等离子技术可对棉织物表面进行清洗、蚀刻及活化，并可改变棉织物(棉织物纤维)表面的化学组成，引入新的官能团，提高棉织物(棉织物纤维)表面极性、浸润性、可粘结性及反应性，利于吡咯在棉织物(棉织物纤维)表面交联聚合，并提高交联聚合成的聚吡咯层的致密性和牢固性，以及聚吡咯层与棉织物结合的牢固度。步骤(1)中，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠，优选为氢氧化钠；所述有机溶剂为丙酮、脂肪醇醚化合物(脂肪醇聚氧乙烯醚)或者脂肪酸甲酯的乙氧基化合物；优选为丙酮；有机溶剂中碱的质量分数为35％～50％，优选为50％。步骤(1)中，棉织物用含碱有机溶剂清洗后，用去离子水漂洗并干燥，清洗的方式为超声或浸泡，优选为超声，更优选为密封超声。清洗的时间为1.5～5小时，优选为2小时。干燥的温度为60～85℃，优选为80℃；干燥的时间为3～7小时，优选为5小时。步骤(1)中，低压真空等离子体修饰的参数为：温度为60℃～90℃，优选为80℃；压力为4×10-4～3×10-3Pa，优选为1.0×10-3Pa；电源功率50～300W，优选为100～250W；时间1～20分钟，优选为10～15分钟；气体为不活泼气体与活泼气体的混合气体，不活泼气体与活泼气体的体积比为1：1～9，优选为：1：1～5；不活泼气体为氩气、氮气、氟化氮或四氟化碳等，优选为氩气；活泼气体为氧气或氢气等，优选为氧气。步骤(2)具体为，经等离子体修饰的棉织物与吡咯水溶液浸渍混合后，加入三氯化铁水溶液，冰浴条件下原位聚合得到表面附着有聚吡咯层的棉织物。优选地，三氯化铁水溶液与吡咯水溶液等体积混合。步骤(2)中，棉织物与吡咯水溶液的浴比为1：30～50，优选为1：40；原位聚合体系中，吡咯的浓度为0.1～0.6mol/L，优选为0.3～0.5mol/L；三氯化铁与吡咯的摩尔比为1：3～5，优选为1：3。步骤(2)中，浸渍混合的时间为30～80min，优选为60min；原位聚合的时间为30～150min，优选为30～60min；原位聚合的温度为0℃～10℃，优选为0℃～5℃。步骤(2)原位聚合后，水洗至洗涤液无色，干燥得到表面附着有聚吡咯层的棉织物。水洗用蒸馏水。干燥的温度为60℃～85℃，优选为80℃；干燥的时间为3～7小时，优选为5小时。步骤(3)中，不活泼气体为氩气、氦气或者氮气中的任意一种或组合，优选为氩气；不活泼气体的纯度为98％～99.9％，优选为99.9％；真空度为2.0×10-4～7.5×10-4Pa，优选为5.0×10-4Pa；气体流速为8.5～11sccm，优选为10sccm；基底转速为80～120r/min，优选为100r/min；磁控溅射的功率为100～300W，优选为200～300W；磁控溅射的时间为10～30min，优选为10～20min。步骤(3)中，表面附着聚吡咯层的棉织物基底与银靶材之间距离为100mm。相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术采用等离子技术对棉织物进行修饰预处理，使织物表面粗糙并产生自由基，形成活性点，对棉织物表面进行清洗、刻蚀和活化，有效改善棉织物表面的粗糙度，增强聚吡咯与棉织物的界面粘结强度，及聚吡咯层结构的牢固度，提升棉织物的导电和耐水洗性能。(2)本专利技术通过测控溅射技术，在棉织物表面粘结附着的聚吡咯上粘结镀覆银颗粒，经磁控溅射技术，银颗粒嵌入聚吡咯，提高聚吡咯层致密性、结合度和稳固性的同时，在聚吡咯层上形成紧密相连的银薄膜，聚吡咯层和银薄膜的结合，大幅度提升聚吡咯的导电及耐洗性能。(3)本专利技术选择在聚吡咯层上粘结镀覆网状结构的银薄膜，提高聚吡咯导电及耐洗性能的同时，减少银金属的用量，降低成本造价，减少银薄膜在聚吡咯层的覆盖面积，改善复合棉织物的通透性，提高复合棉织物的质量，提升其商业价值。附图说明图1为本专利技术通透耐水洗的导电聚吡咯/银复合棉织物制备方法的流程示意图。图2为本专利技术实施例1通透耐水洗的导电聚吡咯/银复合棉织物制备过程中各材料的SEM图。(a-I、a-II和a-III是棉织物，a-II和a-III为a-I的放大SEM图；b-I、b-II和b-III是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通透耐水洗的导电聚吡咯/银复合棉织物，其特征在于，包括棉织物基体、附着在棉织物基体上的聚吡咯层和附着在聚吡咯层上呈网状分布的银薄膜，所述棉织物基体由棉织物纤维构成；所述聚吡咯层由包裹棉织物纤维并相互粘连的聚吡咯构成；所述银薄膜由银颗粒组成，所述银颗粒嵌入聚吡咯。

【技术特征摘要】
1.一种通透耐水洗的导电聚吡咯/银复合棉织物，其特征在于，包括棉织物基体、附着在棉织物基体上的聚吡咯层和附着在聚吡咯层上呈网状分布的银薄膜，所述棉织物基体由棉织物纤维构成；所述聚吡咯层由包裹棉织物纤维并相互粘连的聚吡咯构成；所述银薄膜由银颗粒组成，所述银颗粒嵌入聚吡咯。2.根据权利要求1所述导电聚吡咯/银复合棉织物，其特征在于，所述银薄膜的厚度为600～1500nm。3.权利要求1或2所述导电聚吡咯/银复合棉织物的制备方法，其特征在于，步骤包括：(1)棉织物用含碱有机溶剂清洗后，进行低压真空等离子体修饰；(2)将经等离子修饰的棉织物与吡咯水溶液浸渍混合后，冰浴环境中，三氯化铁作用下原位聚合得到表面附着有聚吡咯层的棉织物；(3)以表面附着聚吡咯层的棉织物为基底，在基底表面固定格栅，以银为靶材，抽真空后，充入不活泼气体并保持基底旋转的情况下，进行磁控溅射，在棉织物表面附着的聚吡咯层上附着银薄膜，得到聚吡咯/银复合棉织物。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠，所述有机溶剂为丙酮、脂肪醇醚化合物或者脂肪酸甲酯的乙氧基化合物；有机溶剂中碱的质量分数为35％～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛斌杰，何姗，陈卓明，王晓颖，姜宇，肖雅倩，孟娜，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31