导电纤维及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种导电纤维及其制备方法。本发明专利技术的导电纤维包括：纤维基体，以及附着于所述纤维基体的表面和/或内部的纳米金属颗粒。本发明专利技术的导电纤维包含有纤维基体和纳米金属颗粒，制备得到的导电纤维安全环保，且机械性能、导电性能以及耐洗涤性能优异。进一步地，本发明专利技术还提供了导电纤维的制备方法，该制备方法的原料安全无毒、易于获取，且制备步骤简单易行，适合大批量生产。适合大批量生产。适合大批量生产。

【技术实现步骤摘要】
导电纤维及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种导电纤维及其制备方法，属于木材加工材料领域。

技术介绍

[0002]金属纳米粒子涂层纤维广泛应用于保健纺织品或柔性电子产品中，对其导电性和耐洗性提出了更高的要求。这些导电金属纳米粒子涂层纤维，如纤维素基材料，在柔性和便携式电子产品、智能可穿戴电气、抗菌和电磁屏蔽领域显示出广泛的潜力。
[0003]制备金属纳米粒子涂层的方法有溅射法、自组装法、电镀法和化学镀法。其中，化学镀法以其成本低、环境友好、效率高、操作简单等优点被认为是制备含金属纳米粒子涂层织物中最有前景的方法。然而，纤维基体的表面一般比较光滑，反应性较差，通常需要在制备前先进行预处理以活化表面，提高金属离子的还原率。
[0004]以化学镀银为例，传统的预处理方法是在制备前通过阳离子、氯化锡(SnCl2)和二氯化钯(PdCl2)进行粗化、敏化和活化步骤。尽管这些必要的步骤确实改善了银离子的还原，但复杂的操作和贵金属如钯(Pd)的使用可能同时增加成本并造成潜在的污染。
[0005]为了解决这些问题，一些替代品，如硝酸银(AgNO3)制备的导电简易压力传感器，致力于形成催化中心。另外，为了取代传统的预处理方法，还通过表面用功能化或接枝对进行改性。例如，使用四乙氧基硅烷来改性玻璃纤维并充当连接剂，从而提高金属银和玻璃纤维的粘合性。然而，这些方法仍然不能保证在通过方便、绿色的操作步骤来获得致密、连续的金属纳米粒子涂层。
[0006]近年来，天然和绿色材料越来越多地被用于表面改性，如多巴胺和单宁酸等。单宁酸是一种类似于水溶性单宁的物质，其五个羟基通过共价键连接到葡萄糖核心。丰富的酚羟基赋予单宁酸还原和螯合金属的能力，这使它成为一种有竞争力的金属离子绿色还原剂。例如：其可以通过层层自组装形成功能表面。特别地，单宁酸可用于修饰基底表面以提高Ag离子单独或与其他金属离子螯合的原位还原速率，例如三价铁(Fe
3+
)等。但是，该方法制备得到的导电纤维的导电性和耐洗涤性能较差。
[0007]因此，研究一种导电性和耐洗涤性能优异的导电纤维，应用在柔性电子或纺织品领域，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的问题
[0009]鉴于现有技术中存在的技术问题，本专利技术首先提供一种导电纤维。本专利技术的导电纤维具有优异的导电性能，以及耐洗涤性能。
[0010]进一步地，本专利技术还提供了一种导电纤维的制备方法，该制备方法的原料安全无毒、易于获取，且制备步骤简单易行，适合大批量生产。
[0011]用于解决问题的方案
[0012]本专利技术提供一种导电纤维，其包括：
[0013]纤维基体，以及
[0014]附着于所述纤维基体的表面和/或内部的纳米金属颗粒。
[0015]根据本专利技术所述的导电纤维，其中，所述纳米金属颗粒的平均粒径为10
‑
500nm；和/或
[0016]以所述导电纤维的总质量计，所述纳米金属颗粒的含量为25
‑
60％。
[0017]根据本专利技术所述的导电纤维，其中，所述导电纤维的表面至少包含有碳元素、氧元素以及第一金属元素，所述第一金属元素源自于纳米金属颗粒；其中，所述碳元素的质量分数为20
‑
40％，所述氧元素的质量分数为20
‑
40％，所述第一金属元素的质量分数为5
‑
60％。
[0018]根据本专利技术所述的导电纤维，其中，所述纤维基体源自于竹纤维素纤维和/或木纤维素纤维。
[0019]根据本专利技术所述的导电纤维，其中，所述纳米金属颗粒包括纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米镍颗粒中的一种或两种。
[0020]本专利技术还提供一种根据本专利技术所述的导电纤维的制备方法，其包括以下步骤：
[0021]使纤维基体的表面和/或内部具有金属离子以形成成核位点，所述金属离子包含第二金属元素；
[0022]在形成有成核位点的所述纤维基体的表面和/或内部沉积纳米金属颗粒，并除去所述金属离子，所述纳米金属颗粒包含第一金属元素；
[0023]所述第二金属元素与第一金属元素不同。
[0024]根据本专利技术所述的制备方法，其中，使用含金属离子的溶液对纤维基体进行预处理，优选将所述纤维基体浸渍于含金属离子的溶液中，以使所述金属离子存在于所述纤维基体的表面和/或内部，以形成成核位点。
[0025]根据本专利技术所述的制备方法，其中，所述含金属离子的溶液为含金属离子的碱溶液；优选为含碱金属离子的碱溶液。
[0026]根据本专利技术所述的制备方法，其中，将形成有成核位点的纤维基体浸入含有第一金属元素的溶液中，并使第一金属沉积在形成有成核位点的所述纤维基体的表面和/或内部，以形成纳米金属颗粒。
[0027]根据本专利技术所述的制备方法，其中，所述含有第一金属元素的溶液包括含银离子的溶液，含铜离子的溶液，含镍离子的溶液中的一种或两种以上的组合；优选包括银氨溶液、硫酸铜溶液、硫酸镍溶液中一种或两种以上的组合。
[0028]专利技术的效果
[0029]本专利技术的导电纤维包含有纤维基体和纳米金属颗粒，制备得到的导电纤维安全环保，且机械性能、导电性能以及耐洗涤性能优异。
[0030]进一步地，本专利技术还提供了导电纤维的制备方法，该制备方法的原料安全无毒、易于获取，且制备步骤简单易行，适合大批量生产。
附图说明
[0031]图1示出了对比例1的导电纤维放大不同倍数的扫描电子显微镜图(SEM)照片以及导电纤维表面的元素能谱图；
[0032]图2示出了对比例2的导电纤维放大不同倍数的扫描电子显微镜图(SEM)照片以及
导电纤维表面的元素能谱图；
[0033]图3示出了本专利技术实施例1的导电纤维放大不同倍数的扫描电子显微镜图(SEM)照片以及导电纤维表面的元素能谱图；
[0034]图4示出了本专利技术的导电纤维的制备原理示意图；
[0035]图5示出了本专利技术的实施例1与对比例1
‑
2的拉伸强度、杨氏模量以及拉伸应力的对比图；
[0036]图6示出了本专利技术的竹纤维素纤维、实施例1与对比例1
‑
2制备得到的导电纤维的电导率测试结果对比图；
[0037]图7示出了本专利技术的实施例1与对比例1
‑
2制备得到的导电纤维的洗涤性能测试结果对比图。
具体实施方式
[0038]以下，针对本专利技术的内容进行详细说明。以下所记载的技术特征的说明基于本专利技术的代表性的实施方案、具体例子而进行，但本专利技术不限定于这些实施方案、具体例子。需要说明的是：
[0039]本说明书中，使用“数值A～数值B”表示的数值范围是指包含端点数值A、B的范围。
[0040]本说明书中，如没有特殊声明，则“多”、“多种”、“多个”等中的“多”表示2或以上的数值。
[0041]本说明书中，所述“基本上”、“大体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电纤维，其特征在于，包括：纤维基体，以及附着于所述纤维基体的表面和/或内部的纳米金属颗粒。2.根据权利要求1所述的导电纤维，其特征在于，所述纳米金属颗粒的平均粒径为10
‑
500nm，和/或以所述导电纤维的总质量计，所述纳米金属颗粒的含量为25
‑
60％。3.根据权利要求1或2所述的导电纤维，其特征在于，所述导电纤维的表面至少包含有碳元素、氧元素以及第一金属元素，所述第一金属元素源自于纳米金属颗粒；其中，所述碳元素的质量分数为40
‑
85％，所述氧元素的质量分数为10
‑
40％，所述第一金属元素的质量分数为5
‑
50％。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的导电纤维，其特征在于，所述纤维基体源自于竹纤维素纤维和/或木纤维素纤维。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的导电纤维，其特征在于，所述纳米金属颗粒包括纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米镍颗粒中的一种或两种以上的组合。6.一种根据权利要求1
‑
5任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宇翔，林秋琴，于文吉，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院木材工业研究所，
类型：发明
国别省市：