CN114645459A - 一种可拉伸导电抗菌改性锦纶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可拉伸导电抗菌改性锦纶及其制备方法。该方法包括以下步骤：1)将锦纶在水性聚氨酯的水溶液浸泡，然后干燥；2)将步骤1得到的锦纶再在银盐的乙醇溶液中浸泡后取出；3)将步骤2得到的锦纶在含有水合肼的乙醇溶液中浸泡，然后干燥即得可拉伸导电抗菌改性锦纶。该方法中聚氨酯可诱导生成分散性能优异的纳米银粒子，且两者结合紧密，制备过程中溶剂仅为水与乙醇，没有其他有机溶剂，操作方法简单，无需复杂设备；所得改性锦纶具有良好的可拉伸性、导电性与抗菌性，在可穿戴电子器件领域有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于聚合物功能材料领域，具体涉及一种可拉伸导电抗菌改性锦纶及其制备方法。
背景技术
可穿戴电子设备已经有数十年的使用历史，如助听器、心脏起搏器和其它医疗设备在当今人们的生活中很常见。可穿戴电子产品已由救生设备发展到时尚配饰，从监控手环、智能衣物、智能手表、智能眼镜到定位鞋：所有这些产品的市场需求目前都在增长，越来越受到消费者的关注。将可穿戴电子器件集成到衣服上是其发展的重要趋势之一。可拉伸导电抗菌织物是在衣服上集成高性能的电子设备系统的基础。
目前有一些方法可以实现织物的导电性或抗菌性。最为常见的是将导电组分直接编织嵌入纤维中得到导电性织物。美国Drexel大学的Gototsi报道了将导电性的MXene与聚氨酯混合后，通过同轴纺丝的方法将MXene复合到聚氨酯纤维中，进而得到可导电可拉伸的纤维织物(Adv.Func.Mater.2019,30,1910504)。把导电浆料直接打印或者涂布在织物上是另一种获得导电性的方法。中国发明专利CN 111335026A报道了一种超疏水抗菌导电织物的制备方法，先在织物表面附着纳米银抗菌剂，然后在抗菌织物表面涂覆纳米线墨水，使得织物具有良好的导电性与抗菌性，而且羟甲基纤维素与织物间牢固结合极大地提高了纳米银线与织物间的附着能力。中国发明专利CN105088791A报道了一种具有阻燃抗菌和导电功能织物的制备方法，先在织物上覆有聚六亚甲基胍盐，再在其上覆有海藻酸盐与碳材料的复合物，重复多次后得到功能织物。但这些方法都需要先制备MXene、银纳米线或者碳等导电材料，再与织物进行复合，过程较为繁琐。
发明内容
本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供一种可拉伸导电抗菌改性锦纶及其制备方法。该方法中聚氨酯可诱导生成分散性能优异的纳米银粒子，且两者结合紧密，制备过程中溶剂仅为水与乙醇，没有其他有机溶剂，操作方法简单，无需复杂设备；所得改性锦纶具有良好的可拉伸性、导电性与抗菌性，在可穿戴电子器件领域有广泛的应用前景。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
提供一种可拉伸导电抗菌改性锦纶的制备方法，包括以下步骤：
1)将锦纶在水性聚氨酯的水溶液浸泡，然后干燥；
2)将步骤1得到的锦纶再在银盐的乙醇溶液中浸泡后取出；
3)将步骤2得到的锦纶在含有水合肼的乙醇溶液中浸泡，然后干燥即得可拉伸导电抗菌改性锦纶。
按上述方案，所述步骤1)中，浸泡时间为10-30分钟；干燥条件为：60-65℃干燥1-2h。
按上述方案，所述步骤1)中，水性聚氨酯水溶液的浓度为20-40％(质量百分比浓度)。
按上述方案，所述步骤2)中，浸泡时间为10-30分钟。
按上述方案，所述步骤2)中，银盐为三氟乙酸银或三氟甲烷磺酸银。
按上述方案，所述步骤2)中，银盐的乙醇溶液浓度为10-25％(质量百分比浓度)。
按上述方案，所述步骤3)中，浸泡时间为10-30分钟；干燥条件为：50-60℃干燥1-2h。
按上述方案，所述步骤3)中，含有三水合肼的乙醇溶液中，三水合肼浓度为10-20％(质量百分比浓度)。
提供一种上述制备方法制备得到的可拉伸导电抗菌改性锦纶。
与现有技术相比，本发明具有如下突出效果：
1.本发明提供一种可拉伸导电抗菌改性锦纶，首先在锦纶表面涂敷水性聚氨酯，再浸入银盐的乙醇溶液中，最后在水合肼存在下还原得到银纳米颗粒，其中，聚氨酯中的亚胺基与纳米银之间存在配位键，二者结合有利于制备出分散性能优异的纳米银粒子，同时纳米银粒子在聚氨酯表面原位生成，两者结合紧密；制备过程中溶剂仅为水与乙醇，没有其他有机溶剂，绿色环保，操作方法简单，无需复杂设备，成本低。
2.本发明所得可拉伸导电抗菌改性锦纶，通过聚氨酯和在聚氨酯表面原位生成的分散性能优异的纳米银粒子改性锦纶，增加了织物的可拉伸性，同时纳米银粒子原位生成且分散均匀，有利于电导率，且可在拉伸时可以产生较大的电阻变化，在传感织物应用领域具有广泛前景。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容。
实施例1：
提供一种可拉伸导电抗菌改性锦纶的制备方法，包括以下步骤：
1)将锦纶在浓度为20％的水性聚氨酯水溶液浸泡20分钟，取出在60℃干燥1h；
2)将步骤1得到的锦纶再在浓度为20％的三氟乙酸银乙醇溶液浸泡30分钟，取出；
3)将步骤2得到的锦纶在浓度为15％的水合肼的乙醇溶液中浸泡20分钟，取出在50℃干燥1h，得到可拉伸导电抗菌改性锦纶。
此改性锦纶的拉伸应变为220％，杨氏模量为5.6MPa，电导率为460S/cm。该锦纶的拉伸率达到20％时电阻变化率为36％，压缩率达到50％时电阻变化率为64％。
实施例2：
提供一种可拉伸导电抗菌改性锦纶的制备方法，包括以下步骤：
1)将锦纶在浓度为30％的水性聚氨酯水溶液浸泡20分钟，取出在65℃干燥2h；
2)将步骤1得到的锦纶再在浓度为10％的三氟甲烷磺酸银乙醇溶液中浸泡15分钟，取出；
3)将步骤2得到的锦纶在浓度为20％的水合肼的乙醇溶液中浸泡30分钟，取出在55℃干燥2h，得到可拉伸导电抗菌改性锦纶。
此改性锦纶的拉伸应变为270％，杨氏模量为6.2MPa，电导率为360S/cm。该锦纶的拉伸率达到20％时电阻变化率为32％，压缩率达到50％时电阻变化率为58％。
实施例3：
提供一种可拉伸导电抗菌改性锦纶的制备方法，包括以下步骤：
1)将锦纶在浓度为35％的水性聚氨酯水溶液浸泡15分钟，取出在65℃干燥1h；
2)将步骤1得到的锦纶再在浓度为15％的三氟乙酸银乙醇溶液中浸泡20分钟，取出；
3)将步骤2得到的锦纶在浓度为20％的水合肼的乙醇溶液中浸泡20分钟，取出在60℃干燥1h，得到可拉伸导电抗菌改性锦纶。
此改性锦纶的拉伸应变为260％，杨氏模量为6.5MPa，电导率为420S/cm。该锦纶的拉伸率达到20％时电阻变化率为33％，压缩率达到50％时电阻变化率为56％。
实施例4：
提供一种可拉伸导电抗菌改性锦纶的制备方法，包括以下步骤：
1)将锦纶在浓度为25％水性聚氨酯水溶液浸泡15分钟，取出在60℃干燥2h；
2)将步骤1得到的锦纶再在浓度为20％三氟甲烷磺酸银乙醇溶液中浸泡15分钟，取出；
3)将步骤2得到的锦纶在浓度为20％的水合肼的乙醇溶液中浸泡15分钟，取出在50℃干燥1h，得到可拉伸导电抗菌改性锦纶。
此改性锦纶的拉伸应变为240％，杨氏模量为6.0MPa，电导率为470S/cm。该锦纶的拉伸率达到20％时电阻变化率为38％，压缩率达到50％时电阻变化率为62％。
实施例5：
提供一种可拉伸导电抗菌改性锦纶的制备方法，包括以下步骤：
1)将锦纶在浓度为20％的水性聚氨酯水溶液浸泡20分钟，取出在60℃干燥1h；
2)将步骤1得到的锦纶再在浓度为15％的三氟乙酸银乙醇溶液中浸泡20分钟，取出；
3)将步骤2得到的锦纶在浓度为15％的水合肼的乙醇溶液中浸泡20分钟，取出在60℃干燥1h，得到可拉伸导电抗菌改性锦纶。
此改性锦纶的拉伸应变为230％，杨氏模量为5.8MPa，电导率为425S/cm。该锦纶的拉伸率达到20％时电阻变化率为40％，压缩率达到50％时电阻变化率为69％。
对比例1
提供一种改性锦纶的制备方法，包括以下步骤：
1)将锦纶在浓度为20％的三氟乙酸银乙醇溶液浸泡20分钟，取出；
2)将步骤1得到的锦纶在浓度为15％的水合肼的乙醇溶液中浸泡20分钟，取出在50℃干燥1h，得到可拉伸导电抗菌改性锦纶。
此改性锦纶的拉伸应变为160％，杨氏模量为6.9MPa，电导率为410S/cm。该水凝胶压缩率达到20％时电阻变化率为26％，压缩率达到50％时电阻变化率为42％。
本发明所列举的各原料都能实现本发明，以及各原料的上下限取值、区间值都能实现本发明；在此不一一列举实施例。本发明的工艺参数(如温度、时间等)的上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
Claims (9)
1.一种可拉伸导电抗菌改性锦纶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将锦纶在水性聚氨酯的水溶液浸泡，然后干燥；
2)将步骤1)得到的锦纶再在银盐的乙醇溶液中浸泡后取出；
3)将步骤2)得到的锦纶在含有水合肼的乙醇溶液中浸泡，然后干燥即得可拉伸导电抗菌改性锦纶。
2.根据权利要求1所述的可拉伸导电抗菌改性锦纶的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，浸泡时间为10-30分钟；干燥条件为：60-65℃干燥1-2h。
3.根据权利要求1所述的可拉伸导电抗菌改性锦纶的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，水性聚氨酯水溶液的浓度为20-40％。
4.根据权利要求1所述的可拉伸导电抗菌改性锦纶的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，浸泡时间为10-30分钟。
5.根据权利要求1所述的可拉伸导电抗菌改性锦纶的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，银盐为三氟乙酸银或三氟甲烷磺酸银。
6.根据权利要求1所述的可拉伸导电抗菌改性锦纶的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，银盐的乙醇溶液浓度为10-25％。
7.根据权利要求1所述的可拉伸导电抗菌改性锦纶的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，浸泡时间为10-30分钟；干燥条件为：50-60℃干燥1-2h。
8.根据权利要求1所述的可拉伸导电抗菌改性锦纶的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，含有三水合肼的乙醇溶液中，三水合肼浓度为10-20％。
9.一种权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的可拉伸导电抗菌改性锦纶。
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