一种智能纱线及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种智能纱线及其制备方法和应用，智能纱线沿长度方向分为两段以上，任意相邻两段中，一段上的皮层纤维为对生化品A有可视化检测效果的纤维，另一段上的皮层纤维为对生化品B有可视化检测效果的纤维；制备方法：将皮层纤维通过共轭静电纺丝工艺包缠到芯纱的表面，并在芯纱的不同长度段包缠不同的皮层纤维，即得智能纱线；应用：一种生化品可视化传感

【技术实现步骤摘要】
一种智能纱线及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于危化品传感
，涉及一种智能纱线及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]当代战争生化战、病毒战、化学战肆虐，在战场单兵作战场景下要考虑多种有害物质的检测。
[0003]专利CN111487239A所述的表面功能化纳米纤维细菌检测膜为表面接枝有显色底物的功能化纳米纤维细菌检测膜以及专利CN109023722A通过TNT荧光小分子和高聚物基质复合后静电纺丝制得的TNT 检测荧光纳米纤维膜，都只能在同一区域实现对单一生化品的单独检测，达不到同时在同一区域同时检测多种生化品的效果，不能满足复杂的检测需求。
[0004]当前对生化品的检测包括手持仪器、固定成像装置、痕量分析设备等，然而这些检测手段要么是价格昂贵、操作繁琐如X射线成像技术，要么是检测难度高、检测周期长如质谱分析法，要么是成本高、分辨率低，而且检测滞后性明显。如对病毒的检测，RT
‑
PCR是检测病毒的认可标准；然而，这是一项涉及纯化、核酸扩增和荧光检测的多步骤技术。这个过程很费力，需要训练有素的操作员，可以报告许多假阴性，并且在资源有限的环境中可用性有限。又如对神经毒气的检测，一些分析技术，如色谱法、火焰光度法和质谱法，因缺乏便携性、电源要求高和耗材的再供应需求等原因，不适合现场应用。许多探测器使用红外遥感在距离威胁1～5公里的范围内探测到化学战剂的存在。然而，由于相对湿度、温度和空气成分的变化，容易产生错误读数，并存在城市环境背景不均匀和灵敏度低等问题。而目前为止对危险生化品可靠灵敏的裸眼可视化实时检测技术还研究甚少。
[0005]在检测危化品的同时，鉴于其存在的巨大危害性，对所处环境中的人的健康伤害极大，处于对所处环境中人的生命健康的考虑，实时监测环境中人体的各项生理特征并传输到终端平台分析后做出相应的防护和应对措施是亟待解决的问题。
[0006]因此，研发一种智能纱线及其制备方法和应用以解决上述问题，具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种智能纱线及其制备方法和应用。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种智能纱线，具有皮芯结构，包括芯纱和皮层纤维，智能纱线沿长度方向分为两段以上，任意相邻两段中，一段上的皮层纤维为对生化品A有可视化检测效果的纤维，另一段上的皮层纤维为对生化品 B有可视化检测效果的纤维，生化品A与生化品B不同，需知，本专利技术中A和B仅仅是为了区分两种生化品，并无实质含义。
[0010]本专利技术的智能纱线可应用在多种危险生化品同时存在的复杂场景，所述的复杂场景是指TNT、病毒、神经毒气、重金属离子其中两种或两种以上共同存在的场景，如复杂的现代战争场景同时存在神经毒气和TNT蒸汽；病毒肆虐且人口密集的机场、车站的爆炸物检
测；重金属污染环境作战的单兵特种作战场景等。
[0011]作为优选的技术方案：
[0012]如上所述的一种智能纱线，生化品A与生化品B选自于TNT、病毒、神经毒气、重金属离子(Hg
﹢
、 Cu
2﹢
、Co
2﹢
)中的一种。
[0013]如上所述的一种智能纱线，皮层纤维包括疏水聚合物基材以及分散在其中的荧光检测材料；对生化品A有可视化检测效果的纤维中的荧光检测材料为对生化品A具有荧光检测能力的检测材料，对生化品 B有可视化检测效果的纤维中的荧光检测材料为对生化品B具有荧光检测能力的检测材料；
[0014]皮层纤维的基材为疏水聚合物起到两个至关重要的作用：一是基材作为检测材料的结构支撑，保证检测材料在智能纱线表面稳定牢固的分布，二是基材的疏水性能保证生化品可视化检测+生理信号无线信号传输一体化智能纱线在传输生理信号和无线信号过程中不受外界液体如汗液、水等的干扰，防止了智能纱线运行过程中可能出现的失效情况；
[0015]荧光检测材料需要具有良好的稳定性和溶解性，对生化品具有良好的荧光检测效果，当生化品为 TNT时，荧光检测材料优选为TPA
‑
PPV；当生化品为重金属离子时，荧光检测材料优选为4,4'
‑
二(二乙基胺基)
‑
苯连二氮；当生化品为神经毒气时，荧光检测材料优选为4,4'
‑
二(二甲基胺基)
‑
苯连二氮；当生化品为病毒时，荧光检测材料优选为芘
‑
萘酰亚胺二元组。
[0016]如上所述的一种智能纱线，疏水聚合物为聚偏氟乙烯PVDF、聚苯乙烯PS或聚已内酯PCL等疏水性质良好的高分子聚合物材料；皮层纤维中荧光检测材料的含量为5～10wt％。
[0017]如上所述的一种智能纱线，智能纱线的直径为0.1～0.4mm，芯纱的直径为0.05～0.10mm，皮层纤维的直径为0.05～0.2mm。
[0018]如上所述的一种智能纱线，芯纱为可传导生理信号和无线信号的导电纱线。
[0019]如上所述的一种智能纱线，芯纱为镀银尼龙、纯银纱线、金属导电线或碳纤维等商用导电纱线，具有良好的导电能力，其电阻约为1～5Ω/cm，可以稳定地传输无线信号。
[0020]本专利技术还提供一种智能纱线的制备方法，将皮层纤维通过共轭静电纺丝工艺包缠到芯纱的表面，并在芯纱的不同长度段包缠不同的皮层纤维，即得智能纱线；
[0021]芯纱沿长度方向分为两段以上，在芯纱的不同长度段包缠不同的皮层纤维是指：在芯纱的任意相邻两长度段的一段上包缠对生化品A有可视化检测效果的纤维，另一段上包缠对生化品B有可视化检测效果的纤维，生化品A与生化品B不同。
[0022]作为优选的技术方案：
[0023]如上所述的一种智能纱线的制备方法，生化品A与生化品B选自于TNT、病毒、神经毒气、重金属离子(Hg
﹢
、Cu
2﹢
、Co
2﹢
)中的一种。
[0024]如上所述的一种智能纱线的制备方法，在芯纱的不同长度段包缠不同的皮层纤维是通过在共轭静电纺丝过程中更换不同的纺丝原液实现的；
[0025]纺丝原液包括疏水聚合物、荧光检测材料和溶剂；
[0026]当包缠对生化品A有可视化检测效果的纤维时，采用的纺丝原液中的荧光检测材料为对生化品A 具有荧光检测能力的检测材料；当包缠对生化品B有可视化检测效果的纤维时，采用的纺丝原液中的荧光检测材料为对生化品B具有荧光检测能力的检测材料。
[0027]如上所述的一种智能纱线的制备方法，疏水聚合物为聚偏氟乙烯PVDF、聚苯乙烯PS或聚已内酯PCL 等疏水性质良好的高分子聚合物材料；
[0028]纺丝原液中，荧光检测材料与疏水聚合物的质量比是5～10:95～90，疏水聚合物与溶剂的质量比为 10～20:90～80；荧光检测材料与疏水聚合物的质量比不宜过低，否则对于生化品的荧光变色效果不明显，也不宜过高，否则会降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能纱线，具有皮芯结构，包括芯纱和皮层纤维，其特征在于，智能纱线沿长度方向分为两段以上，任意相邻两段中，一段上的皮层纤维为对生化品A有可视化检测效果的纤维，另一段上的皮层纤维为对生化品B有可视化检测效果的纤维，生化品A与生化品B不同。2.根据权利要求1所述的一种智能纱线，其特征在于，皮层纤维包括疏水聚合物基材以及分散在其中的荧光检测材料；对生化品A有可视化检测效果的纤维中的荧光检测材料为对生化品A具有荧光检测能力的检测材料，对生化品B有可视化检测效果的纤维中的荧光检测材料为对生化品B具有荧光检测能力的检测材料。3.根据权利要求2所述的一种智能纱线，其特征在于，疏水聚合物为聚偏氟乙烯PVDF、聚苯乙烯PS或聚已内酯PCL；皮层纤维中荧光检测材料的含量为5～10wt％。4.根据权利要求1所述的一种智能纱线，其特征在于，智能纱线的直径为0.1～0.4mm，芯纱的直径为0.05～0.10mm，皮层纤维的直径为0.05～0.2mm。5.根据权利要求1所述的一种智能纱线，其特征在于，芯纱为可传导生理信号和无线信号的导电纱线。6.一种智能纱线的制备方法，其特征在于，将皮层纤维通过共轭静电纺丝工艺包缠到芯纱的表面，并在芯纱的不同长度段包缠不同的皮层纤维，即得智能纱线；芯纱沿长度方向分为两段以上，在芯纱的不同长度段包缠不同的皮层纤维是指：在芯纱的任意相邻两长度段的一段上包缠对生化品...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，周瑞龙，王乐，朱美芳，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：