一种多功能传感纱线、织物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多功能传感纱线、织物及其制备方法，属于纺织技术领域，多功能传感纺织纱的制备方法包括制备鞘层和制备复合纱。本发明专利技术采用镀银锦纶为芯层，有良好的导电性能，在此基础之上以碳纳米管（CNT）包覆的普通天然纤维或化学纤维作为鞘层，通过摩擦纺的方式将鞘层复合在芯纱上，不仅增加了复合纱线导电性，也赋予了良好的电磁屏蔽、光热和电热转换功能，且能对拉伸和压缩都产生传感反馈；采用本发明专利技术方法制得的复合纱线功能稳定，循环性强，可编织，且本发明专利技术公开的方法操作简单、工艺流程短、生产速度快、可工业化大规模生产。可工业化大规模生产。可工业化大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能传感纱线、织物及其制备方法


[0001]本专利技术属于纺织
，具体涉及一种多功能传感纱线、织物及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着人们生活水平的提高，对身体健康的关注越来越密切，传统的衣物已满足不了人们的要求，智能可穿戴随之蓬勃发展。可穿戴电子产品如智能手环、手表等已走进了人们的生活，其中传感器是可穿戴电子产品中不可缺少的一部分。然而传统的半导体或金属传感器由于材料自身的问题，在柔性、可拉伸性和延展性等方面存在先天劣势，因此基于纤维、纱线的传感器研究越来越多。
[0003]如公布号为CN112251897A的中国专利公开了一种基于Mxene包覆导电纱线的针织柔性传感织物及制备方法，是将不锈钢混纺导电纱线经过多巴胺改性后，进一步通过浸渍方式在纱线内部及其表面形成MXene包覆导电层。利用该复合纱线的导电特性，进一步结合针织工艺的自身弹性，开发结构可设计的柔性传感织物。虽然解决了柔性传感织物应变性、灵敏度及穿戴舒适性之间的矛盾，但织物的传感性能是由针织结构赋予的，纱线本身不具备传感性能，对所制得的织物限制大，不利于后续的织物设计。
[0004]又如公布号为CN108896199A的中国专利公开了一种可拉伸的纱线传感器及其制备方法，其中的压力传感纤维，包括弹性纱线和按照“S”型螺旋缠绕在所述弹性纱线表面的电极纱线。通过这种缠绕结构使得纱线具有拉伸传感的功能，但纱线的传感功能单一，无法对纱线上压力的变化产生反馈。
[0005]再如公布号为CN113174670A的中国专利公开了一种压力传感纤维、纱线、织物、器件及其制备方法，其中的压力传感纤维，包括芯层和包层；所述芯层为电极层；所述包层为介电层。这种纤维虽然解决了压力上的传感反馈，但是在拉伸方向的传感却丢失了，难以在一些活动关节处应用，应用范围小，且功能性不足。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种具有电磁屏蔽、光热和电热转换功能，拉伸和压缩传感的复合纱线。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供此种纱线的制备方法；
[0008]本专利技术的第三目的在于提供一种具有电磁屏蔽、光热和电热转换功能，拉伸和压缩传感的多功能传感织物。
[0009]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种多功能传感复合纱纱线的制备方法，它包括以下步骤：
[0010]S1.制备鞘层：纤维条表面喷涂CNT溶液，然后放入烘箱中进行烘干，所述烘箱的温度为60～80℃；
[0011]S2.制备复合纱：以镀银锦纶纤维为芯层通过摩擦纺纺纱将步骤S1制备的鞘层紧紧的包覆在芯层上，制得多功能传感复合纱纱线。
[0012]进一步地，所述纤维条为羊毛、涤纶、麻和粘胶中的至少一种。
[0013]进一步地，所述CNT溶液的浓度为0.15～0.5wt％。
[0014]进一步地，所述喷涂CNT溶液采用喷枪的方式进行喷涂，所述喷涂的时间为5～20min。
[0015]进一步地，对步骤S1进行重复操作，所述重复的次数为2～10次。
[0016]进一步地，步骤S2中所述镀银锦纶纤维的粗细为200D、300D或400D中的任意一种。
[0017]进一步地，步骤S2中所述摩擦纺的摩擦辊速度为3000～6000r/min，分梳棍速度为3000～5000r/min，喂入速度为0.3～1m/min，输出速度为15～25m/min，卷曲速度为17～27m/min。
[0018]上述的方法制备的多功能传感复合纱纱线。
[0019]一种织物，采用上述的多功能传感复合纱纱线机织而成。
[0020]进一步地，所述机织采用针织机或机织机。
[0021]本专利技术的复合纱线为皮芯结构，镀银锦纶纤维为芯层，1.提供良好的导电性能，实验发现200D规格的纱线1cm长电阻约为9Ω左右；2.单独的镀银锦纶纤维只具有拉伸传感，在压缩方向没有传感性能(随拉伸、压缩引起电阻变化)，而本专利技术的制备方法赋予芯层传感性能。
[0022]皮层为附着碳纳米管的棉纤维，1.摩擦纺后纱线电阻随皮层的厚度以及棉纤维上碳纳米管的含量的增大而减小，碳纳米管和银共同导电，可以做到10Ω级别，基本不影响电阻；2.用摩擦纺做出来的皮层在增强拉伸传感的同时具有一定的厚度，可以随着压缩产生电阻变化，赋予压缩传感；3.用摩擦纺做出来的皮层毛羽较多，织造成织物时纱线与纱线间连接得更紧密，形成一个导电的整体，织物因此电磁屏蔽效果较好，机织小样电磁屏蔽可达33.2dB，随织物经纬密的增加而增加；4.碳纳米管对太阳光有良好的吸收性能，机织小样光照10min后温度可达81℃；5.由于电阻较小，2cm纱线在4V加压下4min温度可达78.2℃。
[0023]本专利技术具有以下优点：本专利技术采用镀银锦纶为芯层，有良好的导电性能，在此基础之上以碳纳米管(CNT)包覆的普通天然纤维或化学纤维作为鞘层，通过摩擦纺的方式将鞘层复合在芯纱上，不仅增加了复合纱线导电性，也赋予了良好的电磁屏蔽、光热和电热转换功能，且能对拉伸和压缩都产生传感反馈；采用本专利技术方法制得的复合纱线功能稳定，循环性强，可编织，且本专利技术公开的方法操作简单、工艺流程短、生产速度快、可工业化大规模生产。
附图说明
[0024]图1是本专利技术的复合纱线在拉伸条件下拉伸传感的测试结果图。
[0025]图2是本专利技术的复合纱线在压缩条件下拉伸传感的测试结果图。
[0026]图3是采用本专利技术的复合纱线机织的针织物电磁屏蔽的测试结果图。
[0027]图4是本专利技术的复合纱线在4V电压下电热转换的测试结果图。
[0028]图5是采用本专利技术的复合纱线机织的针织物在光照下光热转换的测试结果图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的描述，本专利技术的保护范围不局限于以
下所述：实施例1：一种多功能传感复合纱纱线的制备方法，它包括以下步骤：
[0030]S1.制备鞘层：羊毛表面喷涂浓度为0.15wt％的CNT溶液，喷涂CNT溶液采用喷枪的方式进行喷涂，喷涂的时间为5min，然后放入烘箱中进行烘干，所述烘箱的温度为60℃；重复喷涂和烘干操作2次；
[0031]S2.制备复合纱：以粗细为200D的镀银锦纶纤维为芯层通过摩擦纺纺纱将步骤S1制备的鞘层紧紧的包覆在芯层上，摩擦纺的摩擦辊速度为3000r/min，分梳棍速度为3000r/min，喂入速度为0.3m/min，输出速度为15m/min，卷曲速度为17m/min，制得多功能传感复合纱纱线。
[0032]实施例2：一种多功能传感复合纱纱线的制备方法，它包括以下步骤：
[0033]S1.制备鞘层：涤纶表面喷涂浓度为0.5wt％的CNT溶液，喷涂CNT溶液采用喷枪的方式进行喷涂，喷涂的时间为20min，然后放入烘箱中进行烘干，所述烘箱的温度为80℃；重复喷涂和烘干操作10次；
[0034]S2.制备复合纱：以粗细为400D的镀银本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能传感复合纱纱线的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：S1. 制备鞘层：纤维条表面喷涂CNT溶液，然后放入烘箱中进行烘干，所述烘箱的温度为60～80℃；S2. 制备复合纱：以镀银锦纶纤维为芯层通过摩擦纺纺纱将步骤S1制备的鞘层紧紧的包覆在芯层上，制得多功能传感复合纱纱线。2.根据权利要求1所述的一种多功能传感复合纱纱线的制备方法，其特征在于，所述纤维条为羊毛、涤纶、麻和粘胶中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种多功能传感复合纱纱线的制备方法，其特征在于，所述CNT溶液的浓度为0.15～0.5wt%。4.根据权利要求1或3所述的一种多功能传感复合纱纱线的制备方法，其特征在于，所述喷涂CNT溶液采用喷枪的方式进行喷涂，所述喷涂的时间为5～20min。5.根据权利要求1所述的一种多功能传感复合纱纱线的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡光明，王羽，李岱祺，程德山，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：