一种聚苯胺涂层针织物应变传感器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚苯胺涂层针织物应变传感器的制备方法，涉及针织物应变传感器技术领域，通过化学氧化聚合法在纱线表面原位聚合苯胺的方法，该方法是将纱线浸泡在苯胺(AN)溶液中，并缓慢滴加过硫酸铵(APS)溶液，之后经过蒸馏水洗涤，烘干得到的聚苯胺涂层纱线，然后再用涂层方法在纱线表面增加苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯(SBS)涂层，最后将纱线织造成针织物，通过该方法赋予纱线导电性能的同时，又获得了针织物的形变能力、恢复能力以及透气性等服装上使用的特点。更不会造成由于正面线圈将覆盖半个反面线圈，在涂层时聚苯胺渗透不到覆盖部分，导致罗纹组织电阻大的现象，还能避免以前制备针织物应变传感器的成本高、制作复杂、僵硬的缺点。

Preparation of polyaniline coated knitted fabric strain sensor

The invention discloses a preparation method of polyaniline coating knitted fabric strain sensor, which relates to the technical field of knitted fabric strain sensor. The method of in-situ polymerization of aniline on the yarn surface by chemical oxidation polymerization is to soak the yarn in an solution, slowly add ammonium persulfate (APS) solution, wash it with distilled water, and dry the polyaniline coating Layer the yarn, then add the styrene butadiene styrene (SBS) coating on the surface of the yarn by the coating method. Finally, the yarn is woven into a knitted fabric. Through this method, the electrical conductivity of the yarn is given, and the deformation ability, recovery ability and air permeability of the knitted fabric are obtained. Moreover, it will not cause that the front coil will cover half of the back coil, and polyaniline will not penetrate the covering part when coating, which will lead to the phenomenon of large resistance of rib tissue, and it can also avoid the disadvantages of high cost, complex fabrication and rigidity of the previous knitted fabric strain sensor.

【技术实现步骤摘要】
一种聚苯胺涂层针织物应变传感器的制备方法
本专利技术涉及针织物应变传感器
，特别涉及一种聚苯胺涂层针织物应变传感器的制备方法。
技术介绍
从古至今纺织品与人类的生活息息相关，随着科技的发展，纺织品已经不再局限于保暖、遮羞、装饰的目的，目前正朝向功能化、智能化发展。随着新型纺织材料的发展，智能纺织品传感器越来越多的出现在人们视野中，并且随着计算机技术的发展智能纺织品传感器朝向小型化、可穿戴化发展。旧时的人体健康监控设备由于体积大、价格昂贵、不可穿戴，正在逐渐被淘汰。针织物服装具有良好的形变能力和形变恢复能力，利用针织物制成的应变传感器可以通过感知人体皮肤的变化，引起针织物应变传感器的应变，使针织物应变传感器电阻的变化，通过网络实时的将人体的生理特征输送到计算机中。所以针织物应变传感器可以实时的检测人体生理特征的变化，特别是对病人的生理特征具有良好的监控能力，此外针织物传感器还具有柔软、成本低、透气性好的特点，所以以应变传感器为代表的智能纺织品近年来逐渐受到人们的关注。近几年不断有人对针织物传感器进行研究，其制备方法主要是利用金属导电纤维织成织物。然而利用金属导电纤维织物手感差，质量大、僵硬从而影响舒适性。专利CN105624824B将聚苯胺研磨后添加到切片中，熔融挤出制备导电纤维。由于聚苯胺难熔难溶，该方法只能通过物理研磨形成小颗粒再与切片进行良好混合，但是物理研磨不仅破坏了聚苯胺的大分子结构，而且对于聚合物切片来说加入聚苯胺颗粒，会降低聚合物的结晶度，影响其取向度，不利于纤维强力的提高。市面出售的聚苯胺颗粒较大，使用时研磨时间长，而且没有织造成织物，仅仅研究了纤维。技术专利CN204757997U应用三层结构制备应变传感器，中间是聚苯胺导电织物，上下为绝缘织物，但是并没有保护聚苯胺的涂层，在拉伸时聚苯胺涂层针织物的涂层会产生微小破坏，使聚苯胺导电网络遭到破坏。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种聚苯胺涂层针织物应变传感器的制备方法，以解决现有技术中导致的利用金属导电纤维织物手感差，质量大、僵硬从而影响舒适性以及利用研磨的聚苯胺颗粒加入纤维中，使聚苯胺导电网络遭到破坏，影响导电性等上述多项缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供以下的技术方案：一种聚苯胺涂层针织物应变传感器的制备方法，包括以下步骤：步骤一，将纱线用无水乙醇浸泡洗涤3次，去除织物表面的油污杂质；步骤二，用蒸馏水洗涤2-3次，然后在烘箱中烘干备用，烘箱的温度控制在80℃-90℃；步骤三，将纱线放入0.2-2mol/L的苯胺溶液中，苯胺溶液的pH值为3，然后缓慢滴加0.2-2mol/L的过硫酸铵溶液，并不断用玻璃棒搅拌,1h后将纱线取出；步骤四，用蒸馏水洗涤2-3次，在烘箱中烘干,烘箱的温度控制在80℃-90℃，得到聚苯胺涂层纱线；步骤五，将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯溶解于四氢呋喃溶液中，制取质量分数为1％-5％的SBS溶液，然后将聚苯胺涂层纱线放入SBS溶液中，10分钟后取出，然后在烘箱中烘干,烘箱温度控制在50-70℃；步骤六，利用针织横机将上述纱线织造成纵横密度为30-50，长度为10cm，宽度为10cm的针织物。优选的，所述纱线采用细度为110-130dtex的棉纱线。优选的，所述步骤二中，用蒸馏水洗涤2次，然后在烘箱中烘干备用，烘箱的温度控制在80℃。优选的，所述步骤三中，将纱线放入1.0mol/L的苯胺溶液中，苯胺溶液pH值用盐酸调节为3。优选的，所述步骤三中，过硫酸铵溶液的浓度为1.0mol/L。优选的，所述步骤五中，将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯溶解于四氢呋喃溶液中，制取质量分数为3％的SBS溶液，然后将聚苯胺涂层纱线放入SBS溶液中，10分钟后取出，然后在烘箱中烘干,烘箱温度控制在60℃。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)通过化学氧化聚合法在纱线表面原位聚合苯胺的方法，该方法是将纱线浸泡在苯胺(AN)溶液中，并缓慢滴加过硫酸铵(APS)溶液，之后经过蒸馏水洗涤，烘干得到的聚苯胺涂层纱线，利用涂层方法将导电物质涂在纱线表面，不仅避免了金属导电纤维织物易腐蚀、刚硬的缺点，而且保持了织物本身具有柔软、成本低的优点，整个制备工艺简单。(2)将聚苯胺涂层纱线放入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)溶液中，用涂层方法在纱线表面增加SBS涂层，这样不仅可以保护聚苯胺导电网络，还可以保护聚苯胺涂层免受日常使用中的磨损，从而得到高导电率、灵敏度高、抗磨损的应变传感器。(3)将纱线织造成针织物，利用聚苯胺涂层，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯涂层(SBS涂层)以及针织物的三者特性，综合协同作用，通过该方法赋予纱线导电性能，而且获得了针织物的形变能力、恢复能力以及透气性等服装上使用的特点，不会造成由于正面线圈将覆盖半个反面线圈，在涂层时聚苯胺渗透不到覆盖部分，导致罗纹组织电阻大的现象，还能避免以前制备针织物应变传感器的成本高、制作复杂、僵硬的缺点。附图说明图1是纱线涂层及织造的示意图。图2是本专利技术中实施例1聚苯胺涂层纱线的电镜照片。图3是本专利技术中实施例1中纬平针织物1的拉伸回复电阻变化。图4是本专利技术中实施例2中纬平针织物2的拉伸回复电阻变化。图5是本专利技术中实施例2中纬平针织物2及实施例3中纬平针织物3的织物拉伸时的电阻变化。图6是本专利技术中实施例2中纬平针织物2及实施例5中纬平针织物5-1，纬平针织物5-2的织物拉伸时的电阻变化。图7是本专利技术中实施例2中纬平针织物2及实施例6中罗纹织物1、罗纹织物2、罗纹织物3的织物拉伸时的电阻变化。具体实施方式下面结合附图1-7详细说明本专利技术的优选实施方式。实施例1：选用130dtex棉纱线，按照如下步骤实施：步骤一，将纱线用无水乙醇浸泡洗涤3次，去除织物表面的油污杂质；步骤二，用蒸馏水洗涤2次，然后在烘箱中烘干备用，烘箱的温度控制在80℃；步骤三，将纱线放入0.5mol/L的苯胺(AN)溶液中，苯胺(AN)溶液pH值用盐酸调节为3，然后缓慢滴加0.5mol/L的过硫酸铵(APS)溶液，并不断用玻璃棒搅拌,1h后将纱线取出；步骤四，用蒸馏水洗涤2次，在烘箱中烘干,烘箱的温度控制在80℃，得到聚苯胺涂层纱线，涂层后纱线的表面电镜照片如图2所示；步骤五，利用针织横机将上述纱线织造成纵密30、横密40，长10cm，宽10cm的纬平针织物1。在织物两端用导线连接，连接处涂导电银胶，使用万用表测得其拉伸(10％)-回复时的电阻值，得到图3。实施例2选用130dtex棉纱线，按照如下步骤实施：步骤一，将纱线用无水乙醇浸泡洗涤3次，去除织物表面的油污杂质；步骤二，用蒸馏水洗涤2次，然后在烘箱中烘干备用，烘箱的温度控制在80℃；步骤三，将纱线放入0.5mol/L的苯胺(AN)溶液中，苯胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚苯胺涂层针织物应变传感器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤一，将纱线用无水乙醇浸泡洗涤3次，去除织物表面的油污杂质；/n步骤二，用蒸馏水洗涤2-3次，然后在烘箱中烘干备用，烘箱的温度控制在80℃-90℃；/n步骤三，将纱线放入0.2-2mol/L的苯胺溶液中，苯胺溶液的pH值为3，然后缓慢滴加0.2-2mol/L的过硫酸铵溶液，并不断用玻璃棒搅拌,1h后将纱线取出；/n步骤四，用蒸馏水洗涤2-3次，在烘箱中烘干,烘箱的温度控制在80℃-90℃，得到聚苯胺涂层纱线；/n步骤五，将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯溶解于四氢呋喃溶液中，制取质量分数为1％-5％的SBS溶液，然后将聚苯胺涂层纱线放入SBS溶液中，10分钟后取出，然后在烘箱中烘干,烘箱温度控制在50-70℃；/n步骤六，利用针织横机将上述纱线织造成纵横密度为30-50，长度为10cm，宽度为10cm的针织物。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚苯胺涂层针织物应变传感器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，将纱线用无水乙醇浸泡洗涤3次，去除织物表面的油污杂质；
步骤二，用蒸馏水洗涤2-3次，然后在烘箱中烘干备用，烘箱的温度控制在80℃-90℃；
步骤三，将纱线放入0.2-2mol/L的苯胺溶液中，苯胺溶液的pH值为3，然后缓慢滴加0.2-2mol/L的过硫酸铵溶液，并不断用玻璃棒搅拌,1h后将纱线取出；
步骤四，用蒸馏水洗涤2-3次，在烘箱中烘干,烘箱的温度控制在80℃-90℃，得到聚苯胺涂层纱线；
步骤五，将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯溶解于四氢呋喃溶液中，制取质量分数为1％-5％的SBS溶液，然后将聚苯胺涂层纱线放入SBS溶液中，10分钟后取出，然后在烘箱中烘干,烘箱温度控制在50-70℃；
步骤六，利用针织横机将上述纱线织造成纵横密度为30-50，长度为10cm，宽度为10cm的针织物。


2.根据权利要求1所述的聚苯胺涂层针织物...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹梨花，杨莉，孙妍妍，刘英存，徐珍珍，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34