一种降低碳纳米管涂层导电纱线接触电阻的方法与流程

1.本发明涉及一种导电纱线的生产方法，尤其涉及一种降低碳纳米管涂层导电纱线接触电阻的方法。


背景技术：

2.近年来，随着科技创新和新技术、新材料的蓬勃发展，智能纺织产品这一集合传统纺织技术、人工智能、物理化学等基础学科于一身的全新的研发领域正在分享由此带来的产业红利。同时，人们对自身健康的关注也为智能可穿戴远红外技术及产品的发展提供了无限的活力。碳纳米管涂层导电纱线具有高效的远红外发射能力，其发射的波长为 5.6 ～ 15 μm的远红外线与人体所发射出的波长（8 ～ 14 μm）相重叠，远红外线可以起到改善人体血液循环、促进新陈代谢的作用，符合健康、保健的消费需求。但是由于纱线表面凹凸不同的特性和涂层内非导电化学品的使用，让该类纱线在与金属丝交织后存在显著的接触电阻问题，严重受织造结构的限制。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种降低碳纳米管涂层导电纱线接触电阻的方法，同时本发明操作简单，易于生产控制。
4.为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种降低碳纳米管涂层导电纱线接触电阻的方法，其生产工艺流程为：基体纱线
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涂层处理浆涂层处理
→
烘干固化
→
后处理液处理
→
烘干定型，基体纱线是锦纶或涤纶空气变形丝；进一步，所述的涂层处理浆各组分的重量份如下：碳纳米管导电浆料
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60-85纳米银颗粒
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0.1-3树脂
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10-25水
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余量。
5.其中，碳纳米管为导电材料，其通过与树脂形成复合浆料后在空气变形丝基体涂覆固着，在该涂层表面及内部分布的纳米银颗粒作为膜层的导电增强材料。
6.所述的纳米银颗粒的粒径为20-300nm，其形状为球形、多面体或树枝形的一种或几种。
7.所述的树脂是聚丙烯酸树脂、聚酯树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂的一种。
8.所述的烘干固化条件为：烘干温度60-80℃，烘干时间30-120s，控制纱线含潮率10-20%。
9.所述的后处理液各组分的重量份如下：碳纳米管导电浆料
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0.1-10
聚醚嵌段改性氨基硅油
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0.5-45水
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余量。
10.同时，本发明还提供了使用上述后处理液进行导电纱线后处理的步骤：a、首先配制聚醚嵌段改性氨基硅油的稀释溶液：在容器中依次加入纯净水和聚醚嵌段改性氨基硅油，搅拌至呈均匀透明溶液备用；b、在上述溶液中加入碳纳米管导电浆料，边搅拌边加入，混合均匀后备用；c、将碳纳米管涂层导电纱线浸渍于上述溶液中30-120s，然后取出进行烘干定型；所述的烘干定型温度为160-230℃，时间20-60s。
11.本发明利用空气变形丝表面圈或半圆形态的丝圈增加碳纳米管涂层导电纱线与交织的金属丝电极之间的接触面积，通过分布在涂层表面及内部的高导电性纳米银颗粒提高导电材料与树脂复合膜层的导电能力，同时增加纱线内纤维之间相互接触的几率，有利于更多的纤维之间相互连通形成有效的导电连接。采用包含碳纳米管导电浆料、聚醚嵌段改性氨基硅油的溶液对导电纱线进行后处理，改善纱线的柔软度，同时增加碳纳米管导电材料在导电纱线表面的分布，进一步增加导电纱线与金属丝之间的接触位点和面积，从而降低碳纳米管涂层导电纱线与交织的金属丝电极之间由于纱线表面凹凸不平产生的集中电阻和由于纱线内导电性较差的化学品产生的膜层电阻为主形成的接触电阻，实现降低碳纳米管涂层导电纱线接触电阻的目的。
12.本发明的有益效果本发明利用空气变形丝表面圈或半圆形态的丝圈增加碳纳米管涂层导电纱线与交织的金属丝电极之间的接触面积，通过包含碳纳米管导电浆料、聚醚嵌段改性氨基硅油的溶液对导电纱线进行后处理，改善纱线的柔软度提高导电纱线在织造结构内的变形能力，同时增加导电材料在纱线表面的分布，进一步提高导电纱线与金属丝之间的接触位点和面积，另外，不同粒径的纳米银颗粒作为膜层的导电增强材料也利于增加纱线内纤维之间相互接触的几率。通过以上各类功能组分的分布设计和协同增效，从而实现对碳纳米管涂层导电纱线接触电阻的降低。同时本发明操作简单，易于生产控制。
具体实施方式
13.以下通过具体实施例，对本发明作进一步详细描述，但不是对本发明内容的限制。
14.一种降低碳纳米管涂层导电纱线接触电阻的方法，其生产工艺流程为：基体纱线
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涂层处理浆涂层处理
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烘干固化
→
后处理液处理
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烘干定型，基体纱线是锦纶或涤纶空气变形丝；所述的涂层处理浆各组分的重量份如下：碳纳米管导电浆料
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60-85纳米银颗粒
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0.1-3树脂
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10-25水
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余量。
15.其中，碳纳米管为导电材料，其通过与树脂形成复合浆料后在空气变形丝基体涂覆固着，在该涂层表面及内部分布的纳米银颗粒作为膜层的导电增强材料。
16.所述的纳米银颗粒的粒径为20-300nm，其形状为球形、多面体或树枝形的一种或
几种。
17.所述的树脂是聚丙烯酸树脂、聚酯树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂的一种。
18.所述的烘干固化条件为：烘干温度60-80℃，烘干时间30-120s，控制纱线含潮率10-20%。
19.所述的后处理液各组分的重量份如下：碳纳米管导电浆料
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0.1-10聚醚嵌段改性氨基硅油
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0.5-45水
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余量。
20.同时，本发明还提供了使用上述后处理液进行导电纱线后处理的步骤：a、首先配制聚醚嵌段改性氨基硅油的稀释溶液：在容器中依次加入纯净水和聚醚嵌段改性氨基硅油，搅拌至呈均匀透明溶液备用；b、在上述溶液中加入碳纳米管导电浆料，边搅拌边加入，混合均匀后备用；c、将碳纳米管涂层导电纱线浸渍于上述溶液中30-120s，然后取出进行烘干定型；所述的烘干定型温度为160-230℃，时间20-60s。
21.实施例中各组分的重量份配比如表1。
22.表1 实施例中各组分的重量份配比实施例1选用第一组涂层处理浆和后处理液实施例中实施例1 的助剂，对锦纶变形丝基体纱线按照：基体纱线
→
涂层处理浆涂层处理
→
烘干固化
→
后处理液处理
→
烘干定型的工艺流程进行导电纱线生产，烘干温度80℃，烘干时间90s，控制纱线含潮率10%。
23.碳纳米管涂层导电纱线浸渍于配置好的后处理液中30s，然后取出进行烘干定型；
烘干定型温度230℃，时间20s，完成烘干定型后即得到降低接触电阻的碳纳米管涂层导电纱线。
24.将以上工艺生产的导电纱线按照平纹结构织造导电面料，导电纱线作为纬纱，经纱选用普通涤纶或锦纶纱线，金属丝电极沿经向排列间距5cm，测试由50根纬纱组成的加热片金属丝电极之间的电阻，由此计算导电纱线理论电阻，其与导电纱线实际电阻的差值，即为该纱线的接触电阻，结果见表2。
25.实施例2选用第二组涂层处理浆和后处理液实施例中实施例2 的助剂，对锦纶变形丝基体纱线按照：基体纱线
→
涂层处理浆涂层处理
→
烘干固化
→
后处理液处理
→
烘干定型的工艺流程进行导电纱线生产，烘干温度70℃，烘干时间100s，控制纱线含潮率12%。
26.碳纳米管涂层导电纱线浸渍于配置好的后处理液中30s，然后取出进行烘干定型；烘干定型温度200℃，时间35s，完成烘干定型后即得到降低接触电阻的碳纳米管涂层导电纱线。
27.将以上工艺生产的导电纱线按照平纹结构织造导电面料，导电纱线作为纬纱，经纱选用普通涤纶或锦纶纱线，金属丝电极沿经向排列间距5cm，测试由50根纬纱组成的加热片金属丝电极之间的电阻，由此计算导电纱线理论电阻，其与导电纱线实际电阻的差值，即为该纱线的接触电阻，结果见表2。
28.实施例3选用第三组涂层处理浆和后处理液实施例中实施例3的助剂，对锦纶变形丝基体纱线按照：基体纱线
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涂层处理浆涂层处理
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烘干固化
→
后处理液处理
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烘干定型的工艺流程进行导电纱线生产，烘干温度60℃，烘干时间120s，控制纱线含潮率12%。
29.碳纳米管涂层导电纱线浸渍于配置好的后处理液中60s，然后取出进行烘干定型；烘干定型温度230℃，时间30s，完成烘干定型后即得到降低接触电阻的碳纳米管涂层导电纱线。
30.将以上工艺生产的导电纱线按照平纹结构织造导电面料，导电纱线作为纬纱，经纱选用普通涤纶或锦纶纱线，金属丝电极沿经向排列间距5cm，测试由50根纬纱组成的加热片金属丝电极之间的电阻，由此计算导电纱线理论电阻，其与导电纱线实际电阻的差值，即为该纱线的接触电阻，结果见表2。
31.实施例4选用第四组涂层处理浆和后处理液实施例中实施例4的助剂，对锦纶变形丝基体纱线按照：基体纱线
→
涂层处理浆涂层处理
→
烘干固化
→
后处理液处理
→
烘干定型的工艺流程进行导电纱线生产，烘干温度80℃，烘干时间120s，控制纱线含潮率10%。
32.碳纳米管涂层导电纱线浸渍于配置好的后处理液中60s，然后取出进行烘干定型；烘干定型温度180℃，时间120s，完成烘干定型后即得到降低接触电阻的碳纳米管涂层导电纱线。
33.将以上工艺生产的导电纱线按照平纹结构织造导电面料，导电纱线作为纬纱，经纱选用普通涤纶或锦纶纱线，金属丝电极沿经向排列间距5cm，测试由50根纬纱组成的加热片金属丝电极之间的电阻，由此计算导电纱线理论电阻，其与导电纱线实际电阻的差值，即为该纱线的接触电阻，结果见表2。
34.比较例基体纱线为涤纶或锦纶的拉伸变形丝或全拉伸丝，生产工艺流程为：基体纱线
→
涂层处理
→
烘干定型，同时涂层处理浆只包含碳纳米管导电浆料和树脂，其它与实施例1/2/3/4完全相同，按相同的方法测试该纱线的接触电阻，结果见表2。
35.表2 实施例与比较例测试导电纱线接触电阻结果对比以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种降低碳纳米管涂层导电纱线接触电阻的方法，其特征在于生产工艺流程如下：基体纱线
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涂层处理浆涂层处理
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烘干固化
→
后处理液处理
→
烘干定型，所述的基体纱线是锦纶或涤纶空气变形丝。2.根据权利要求1所述的一种降低碳纳米管涂层导电纱线接触电阻的方法，其特征在于所述的涂层处理浆各组分的重量份如下：碳纳米管导电浆料
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60-85纳米银颗粒
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0.1-3树脂
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10-25水
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余量；其中，碳纳米管为导电材料，其通过树脂在空气变形丝基体涂覆固着，在该涂层表面及内部分布的纳米银颗粒作为膜层的导电增强材料。3.根据权利要求2所述的一种降低碳纳米管涂层导电纱线接触电阻的方法，其特征在于所述的纳米银颗粒的粒径为20-300nm，其形状为球形、多面体或树枝形的一种或几种。4.根据权利要求2所述的一种降低碳纳米管涂层导电纱线接触电阻的方法，其特征在于，所述的树脂是聚丙烯酸树脂、聚酯树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂的一种。5.根据权利要求1所述的一种降低碳纳米管涂层导电纱线接触电阻的方法，其特征在于所述的烘干固化条件为：烘干温度60-80℃，烘干时间30-120s，控制纱线含潮率10-20%。6.根据权利要求1所述的一种降低碳纳米管涂层导电纱线接触电阻的方法，其特征在于所述的后处理液各组分的重量份如下：碳纳米管导电浆料
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0.1-10聚醚嵌段改性氨基硅油
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0.5-45水
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余量。7.根据权利要求6所述的一种降低碳纳米管涂层导电纱线接触电阻的方法，其特征在于所述的后处理包括以下步骤：a、首先配制聚醚嵌段改性氨基硅油的稀释溶液：在容器中依次加入纯净水和聚醚嵌段改性氨基硅油，搅拌至呈均匀透明溶液备用；b、在上述溶液中加入碳纳米管导电浆料，边搅拌边加入，混合均匀后备用；c、将碳纳米管涂层导电纱线浸渍于上述溶液中30-120s，然后取出进行烘干定型。8.根据权利要求6所述的一种降低碳纳米管涂层导电纱线接触电阻的方法，其特征在于所述烘干定型温度为160-230℃，时间20-60s。

技术总结
本发明涉及一种降低碳纳米管涂层导电纱线接触电阻的方法，该方法以锦纶或涤纶空气变形丝为基体，工艺流程为基体纱线


技术研发人员：朱子玉 房宽峻 张磊 张靖宇 高晶 张志祥 刘思雨
受保护的技术使用者：山东黄河三角洲纺织科技研究院有限公司
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2022/3/7