CN1846026A

CN1846026A - 导电纺织品

Info

Publication number: CN1846026A
Application number: CNA2004800248707A
Authority: CN
Inventors: B·V·霍尔库姆; P·J·瓦特斯; M·G·卢尼; D·G·金; G·G·华莱士; P·C·英尼斯; S·A·阿什雷夫
Original assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO; University of Wollongong
Current assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO; University of Wollongong
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2024-06-28
Also published as: US20070060002A1; KR20060073922A; TW200516192A; EP1641976A1; WO2005003446A1; CN100449056C; CA2531160A1; EP1641976A4; AU2003903431A0

Abstract

本发明涉及导电纺织品，所述导电纺织品包含：非导电纺织品例如含毛纺织品、结合非导电纺织品或截留于非导电纺织品的大分子模板例如聚2－甲氧苯胺－5－磺酸(PMAS)以及由大分子模板排序并结合大分子模板的导电聚合物例如聚苯胺；其中大分子模板使导电聚合物结合到非导电纺织品。

Description

导电纺织品

发明领域

本发明涉及导电纺织品以及生产导电纺织品的方法。

发明背景

人们认识到有时将固有导电聚合物(ICP)结合到主体结构能够最大限度地利用其电性能，而主体结构为特定应用提供所需的机械及物理性能。天然纤维和合成纤维生产的纺织品都适用于此目的。

固定在纺织品基层上的固有导电聚合物可以应用于很多方面。这些导电纺织品可用于生产服装产品，这些产品在生物力学监测中用作可穿戴应变仪，或者在体育训练和康复治疗中用作直接生物反馈装置。在这些产品中，纺织品的物理变化引起可以监测的电阻或电导率的变化。其他应用包括生产通过响应气候条件变化而改变其绝热性或水分输送特征的服装产品。导电纺织品还可用于需要抗静电或EMI屏蔽特性的应用。另一种应用是用于加热装置，例如汽车座椅、汽车座椅罩以及手套。

目前已知的涂覆固有导电聚合物的纺织材料存在许多缺点。

理想的导电纺织品应该包含无缝结合到常规纺织品结构中的电子成分，具有稳定的电性能，能经受正常磨损，并且经洗耐烫。目前市场上还没有涂覆导电聚合物的纺织品能满足上述的全部要求。还可能需要在导电纺织品的生产中使用常规纺织品的染色或印刷技术，然而这通常是不可能的，因为固有导电聚合物和部分单体前体在水中的溶解性差。

一种现有生产导电纺织品的方法涉及使固有导电聚合物在原位聚合到实质上是非导电纺织品的基层。然而，在非导电纺织品和固有导电聚合物(包括形成聚合物的某些单体前体)之间没有明显的结合。所以，聚合物很容易从纺织品擦除或移位，或者纺织品在洗烫时快速丧失电导率。另外，导电纺织品的聚合物组分可很容易改变氧化态或去掺杂。而且，包含导电材料的聚合物涂层可能显著地改变所涂覆的非导电纺织品的特性。

基于类似的原因，用固化剂将导电聚合物粘附到纺织品基层的表面同样是不利的。

另一种现有生产导电纺织品的技术涉及用导电聚合物本身制备纺织纤维，然后用这种纤维形成织物。然而，导电聚合物的性质使得纤维相对脆弱且不能伸展，用这些纤维形成的纺织品同样存在这些缺陷。另外，由于导电纺织品的导电聚合物组分比非导电纺织品(例如棉、毛和尼龙)昂贵，用此方法生产的导电纺织品令人望而却步地昂贵。

最近开发的另一种技术涉及将导电聚合物聚合到纺织材料的化学活化表面。这种技术要求有效地预膦羧化纺织材料(例如聚乙烯)，以制备化学活化的纺织品，这样的纺织品将与导电聚合物键合。尽管这种技术使得纺织品和固有导电聚合物之间产生了强键，但是膦羧化反应改变了纺织品的触感或“手感”。

现有的方法还面临的问题就是除了改变掺杂浓度以外，调控导电纺织品电导率的手段有限。

生产导电纺织品的现有体系面临的另一个问题涉及固有导电聚合物本身的性质。很大比例的已知固有导电聚合物不溶于溶剂，尤其是水。使导电聚合物与纺织品紧密接触由此变得非常困难。

因此，本发明的目标是为生产导电纺织品提供新的方法，解决上述问题。

发明概述

本发明提供导电纺织品，所述纺织品包含：

-非导电纺织品，

-结合非导电纺织品或截留于非导电纺织品的大分子模板，

-由大分子模板排序并结合大分子模板的导电聚合物；

这样大分子模板使导电聚合物结合到非导电纺织品。

使用能够直接结合非导电纺织品或能够直接截留于非导电纺织品中的大分子模板(即不是由所放入的固化剂固定)具有很多优点。首先，大分子模板通过诱导导电聚合物排序而改善导电聚合物的导电性。另外，可以选择大分子模板以及大分子模板直接偶合导电聚合物的反应条件，从而控制导电聚合物的电导率水平。

使用大分子模板的另一个优点是可以制备合适的预制模板化导电聚合物，这使导电聚合物可溶于所需的溶剂，从而有利于导电聚合物与非导电纺织品接触。类似地，大分子模板与制备导电聚合物的亚单位的混合物能够增加亚单位在所需溶剂中的溶解度，从而促进导电聚合物与非导电纺织品的接触。利用其他技术不可能应用于纺织品的导电聚合物在使用上述方法后则可以，并且不需用固化步骤使导电聚合物结合纺织品。使用大分子模板具有的各种其他优点将在下文中详细说明。

本发明还提供用非导电纺织品和聚合物亚单位(聚合后形成导电聚合物)制备导电纺织品的方法，所述方法包括以下步骤：

(i)在大分子模板存在下，使聚合物亚单位聚合形成结合大分子模板的导电聚合物；

(ii)使大分子模板接触非导电纺织品从而实现大分子模板与非导电纺织品的结合。

正如在下文更详细说明的有关制备导电纺织品的可供选择的主要技术，上述步骤(ii)可以在步骤(i)之前或之后进行。所以，本发明申请者拟定三种可制备导电纺织品的主要方法。

第一种制备导电纺织品的可选方法包括以下步骤：

(a)使大分子模板接触非导电纺织品从而实现大分子模板与非导电纺织品的结合，

(b)使聚合物亚单位与结合非导电纺织品的大分子模板接触，然后使聚合物亚单位聚合形成结合大分子模板并经由大分子模板结合非导电纺织品的导电聚合物。

第二种制备导电纺织品的可选方法包括以下步骤：

(a)使非导电纺织品、大分子模板和聚合物亚单位彼此接触，从而实现大分子模板与非导电纺织品的结合以及大分子模板与聚合物亚单位的结合，

(b)使聚合物亚单位聚合形成经由大分子模板结合非导电纺织品的导电聚合物。

第三种制备导电纺织品的可选方法包括以下步骤：

(a)使大分子模板与聚合物亚单位接触，然后使聚合物亚单位聚合形成结合大分子模板的导电聚合物，

(b)使大分子模板接触非导电纺织品从而实现大分子模板与非导电纺织品的结合，其中导电聚合物经由大分子模板结合非导电纺织品。

本发明还提供能够与非导电纺织品结合的大分子模板的新用途，所述大分子模板可用于利用非导电纺织品和聚合物亚单位(聚合后形成导电聚合物)制备导电纺织品的方法中。

附图简介

通过实施例并参考附图进一步介绍本发明：

图1用示意图说明制备本发明导电纺织品的三种主要技术；

图2为分别由PMAS和模板化PMAS/PAn处理的毛/尼龙/Lycra的UV/VIS光谱。

发明详述

如上所述，本发明有三种形成导电纺织品的主要技术。这些技术在图1中用示意图说明。

(I)提供的第一种可选方法将大分子模板(由A表示)应用于纺织品(由T表示)。在第二个步骤中，使聚合物亚单位(由B表示)与结合非导电纺织品T的大分子模板A接触，然后在纺织品中原位聚合产生导电聚合物C。最终产物是导电纺织品X，它可能需要进一步处理(例如掺杂)。

(II)提供制备导电纺织品X的第二种可选方法。根据此方法，使大分子模板A与聚合物亚单位B接触，然后或同时使其与纺织品T接触。由此将获得经处理的非导电纺织品T，其中包含大分子模板A和聚合物亚单位B。在第二阶段，聚合亚单位B产生导电聚合物C，并由此得到导电纺织品X。

(III)提供制备导电纺织品X的第三种可选方法。根据此方法，使大分子模板A与聚合物亚单位B接触，然后将聚合物亚单位B聚合得到预制模板化导电聚合物(由Y表示)。接着，将预制模板化聚合物Y应用于纺织品得到导电纺织品X。

需要理解的是大分子模板A和聚合物亚单位B可以由不同材料的混合物构成。

为了便于完全理解本发明范围，我们已在下文解释了说明书中各种术语的含义。

非导电纺织材料

本文使用的术语“纺织材料”或“纺织品”具有其广义含义，包括纱、线、纤维、灯芯绒、长丝、织物、布和已经机织、针织、制毡、热粘合、水刺、纺粘、熔喷、电纺或用其他无纺工艺形成的或者用上述方法形成的材料以及它们的组合。

术语“非导电”是指纺织材料是不导电的或具有极低的电导率。非导电定义为表面电阻率大于10¹¹Ω/□。电导率是电阻率的倒数，电阻率在本领域以欧姆/每平方(Ω/□)的单位测量。

纺织材料可以用天然纤维、合成纤维或两者的组合形成。天然纤维特别包括纤维素纤维和蛋白质纤维，例如棉、大麻纤维和毛。合成纤维包括已制成纤维形式的聚合物，包括聚亚烷基类(以及均聚物或共聚物；均聚物的例子为聚丙烯腈和聚丙烯)；聚酰胺，包括尼龙(例如尼龙6和尼龙66)，Kevlar和Nomex；聚氨酯类，包括聚氨酯嵌段共聚物(例如Lycra)；聚脲类(及其嵌段共聚物例如聚氨酯脲)；聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；以及合成纤维素衍生的纤维，例如人造纤维，以及它们的组合。

根据本发明一个实施方案，非导电纺织品是含天然纤维的纺织品，合适的有含毛纺织品。

由于选择了所用模板和导电聚合物，非导电纺织品不需要进行固定目的的功能反应(在本领域有时候是必需的)。因而根据本发明一个实施方案，本发明使用的非导电纺织品不进行功能反应，所述功能反应可使得随后的大分子模板应用中使纺织品和大分子模板间形成共价键。优选非导电纺织品没有进行膦羧化反应。

类似地，使纺织品具有导电性可以采用导电聚合物与纺织品的结合不需固化步骤的技术。这也是本发明的一个优点。

导电聚合物

广义上使用的术语“导电聚合物”是指本领域已知的任何类型的导电聚合物。有时将导电聚合物称为“固有导电聚合物”或“本征导电聚合物”。

导电聚合物是包含离域电子和电荷的不饱和聚合物。导电聚合物可以是带正电荷或负电荷的(阳离子或阴离子)，并且结合称为掺杂物的平衡离子。主要类型的导电聚合物是用它们的聚合物亚单位通过氧化反应聚合的。这些聚合物称为氧化聚合的导电聚合物。

广义上使用的术语“导电聚合物”是指掺杂和去掺杂的导电聚合物，因此，它包括形成极化子(包括双极化子)部分的任何聚合物。通常，极化子是通过氧化共轭聚合物主链产生的电荷承载物质。

合适的导电聚合物的例子有聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、苯硫酚及其衍生物、聚咔唑及其衍生物、聚吲哚及其衍生物、聚苯胺及其衍生物或者它们的组合。合适的衍生物中包含官能团，例如甲氧基。其他任选官能团的例子有烷基、烯基、炔基、芳基、卤素、卤烷基、卤烯基、卤炔基、卤芳基、羟基、烷氧基、烯氧基、芳氧基、苄氧基、卤烷氧基、卤烯氧基、卤芳氧基、硝基、硝基烷基、硝基烯基、硝基炔基、硝基芳基、硝基杂环基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、烯基氨基、炔基氨基、芳基氨基、二芳基氨基、苄基氨基、二苄基氨基、酰基、烯基酰基、炔基酰基、芳基酰基、酰基氨基、二酰基氨基、酰氧基、烷基磺酰基氧基、芳基亚磺酰基氧基、杂环基、杂环基氧基、杂环基氨基、卤杂环基、烷基亚磺酰基、芳基亚磺酰基、烷氧羰基、芳氧羰基、巯基、烷硫基、苄硫基、酰硫基、磺酸酯基、羧酸酯基、膦酸酯基、硝酸酯基或它们的组合。以上涉及的烃基优选含10个或10个以下的碳原子，并且可以为直链、支链或环状。

掺杂物

掺杂物或掺杂剂提供结合导电聚合物的平衡离子。掺杂物可以由强酸衍生，例如对甲苯磺酸、萘二磺酸、甲磺酸、氯甲基磺酸、氟甲基磺酸、草酸、磺基水杨酸和三氟乙酸。然而正如以下的说明，掺杂物可以由大分子模板或另一种试剂(例如用于制备导电纺织品的任何试剂中官能团的酸部分)提供。氧化剂例如过硫酸铵、过二硫酸铵、氯化铁(III)、高锰酸盐、过乙酸盐、铬酸盐和二铬酸盐可有助于掺杂效应。

聚合物亚单位

本文使用的术语“聚合物亚单位”是指单体、二聚体、多聚体(例如低聚物)和其混合物，在聚合物后形成聚合物。在上下文中，所形成的聚合物可以是导电聚合物。形成导电聚合物的聚合物亚单位可以是相同或不同的。此外，二聚体和多聚体可以用多个单体单元形成，所述单元可以相同或不同的。因此，导电聚合物可以是均聚物或共聚物。

合适聚合物亚单位的例子有苯胺、噻吩、二联噻吩、三联噻吩、吡咯、苯硫酚、吲哚、咔唑及其衍生物。尤其优选吡咯、噻吩、苯胺及它们的衍生物。

聚合物

除非上下文中另有说明，否则广义上使用的术语“聚合物”包括均聚物、共聚物、低聚物等。

大分子模板

术语“分子模板”是指提供模板的任何化学品、化合物、物质或它们的混合物，导电聚合物的聚合物亚单位优先在该模板上排列成行或相对于模板排列成行诱导所需的亚单位定向形成导电聚合物。例如，若在合成时聚合物优先定位于对位，合适的模板是这样的模板：促使聚合物亚单位排列成行形成与模板的络合物，导致主要是对位合成，具有有限的交替分支。前缀“大”是指分子模板是大分子。大分子定义为高分子量的分子，其结构实质上包含若干重复单元，所述单元实际上或概念上衍生自低分子量的分子。为了避免任何疑问，要说明的是“大分子”的表述包括卟啉、大染料分子和类似化合物。通常，大分子的分子量为约1000或以上，合适的为1200或以上。术语“大分子模板”包括聚合物分子模板，实际上本发明的特别实施方案采用聚合物分子模板。

虽然已知大量物质用作广义上的“分子模板”，要指出的是本发明大分子模板必须是能够结合非导电纺织品或截留于非导电纺织品的化合物。因此，现有技术中的分子模板并非全部都可用作本申请定义的大分子模板。

本发明模板是提供分子水平，而不是物理水平的模板导向的“分子”。

大分子模板提供链或结构化表面区域，形成导电聚合物的聚合物亚单位能够通过非共价的分子间作用力以有序的方式结合在它们上面形成稳定的分子络合物。

大分子模板可以是非导电或导电性的。采用导电大分子模板特别有利，因为它们可以增加导电纺织品本身的导电特性。

导电大分子模板(特别是聚合物分子模板)包括含一种或多种酸、酯或盐(电解质)基团及其衍生物的导电聚合物。酸或酯基团是包含碳、硫、氮或磷与氧的双键以及所述碳、硫、氮或磷原子至另一个氧(或硫或氮)原子的单键的基团。因此，此类官能团包括硫酸酯基、磺酸酯基、羧酸酯基、膦酸酯基、硝酸酯基、酰胺基以及酸等价基团(例如磺酸基、羧酸基等)以及它们的衍生基团。优选磺酸酯基和硫酸酯基。这样的包含磺酸酯和/或硫酸酯的导电大分子模板可以是全部或部分磺化的。

这些导电聚合物可以包含任何其他官能团，例如甲氧基。其他任选官能团的例子有烷基、烯基、炔基、芳基、卤素、卤烷基、卤烯基、卤炔基、卤芳基、羟基、烷氧基、烯氧基、芳氧基、苄氧基、卤烷氧基、卤烯氧基、卤芳氧基、硝基、硝基烷基、硝基烯基、硝基炔基、硝基芳基、硝基杂环基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、烯基氨基、炔基氨基、芳基氨基、二芳基氨基、苄基氨基、二苄基氨基、酰基、烯基酰基、炔基酰基、芳基酰基、酰基氨基、二酰基氨基、酰氧基、烷基磺酰基氧基、芳基亚磺酰基氧基、杂环基、杂环基氧基、杂环基氨基、卤杂环基、烷基亚磺酰基、芳基亚磺酰基、烷氧羰基、芳氧羰基、巯基、烷硫基、苄硫基和酰硫基。以上涉及的烃基优选含10个或10个以下的碳原子，并且可以为直链、支链或环状。

导电大分子模板的优选类型包括磺化聚苯胺、磺化聚吡咯、磺化聚噻吩以及它们的衍生物。表述“它们的衍生物”是指包含一种或多种以上介绍的官能团的化合物。此类中一个特别有用的分子模板是聚2-甲氧苯胺-5-磺酸(PMAS)。

可以使用的非导电大分子模板的例子有聚乙烯磺酸酯、聚苯乙烯磺酸酯、生物活性聚合物(例如肝素、硫酸软骨素和硫酸葡聚糖)以及大的多电荷离子例如杯芳烃、环糊精和选取的聚合物纺织染料。尽管这些化合物是非导电的，但是它们可提供双重功能。例如，这些化合物用作大分子模板，还可以用作掺杂物或用于织物着色的染料。

热敏性聚合电解质例如聚-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(PAMPS)和包含AMPS单体的共聚物是可以使用的大分子模板的其他例子。

包含聚合电解质例如聚乙烯二茂铁磺酸酯的氧化还原剂是大分子模板提供除分子模板功能以外的功能的其他例子。提供双重功能的其他类型的大分子模板包括也是大分子模板的UV吸收剂、荧光增白剂、染色阻滞剂和防缩聚合物。但是需要注意的是不是所有的UV吸收剂、荧光增白剂、染色阻滞剂和防缩聚合物都是或都可用作大分子模板。

如上所述，大分子模板可以是导电的，在此情况下，大分子模板可以是阳离子导体或阴离子导体。阳离子大分子模板可以用于使阴离子导电聚合物结合到非导电纺织品。类似地，阴离子大分子模板可以用于使阳离子导电聚合物结合到非导电纺织品。

聚合电解质分子模板是优选类型的大分子模板，例如包括PMAS。

在优选实施方案中，大分子模板可以提供很容易将聚合物亚单位氧化形成导电聚合物的环境。

结合

术语“结合”是指两种化合物的非共价或共价分子间相互作用。此术语包括氢键结合。使用此术语是指两种化合物直接结合，两者间没有插入剂(例如可固化粘合剂)。共价结合是指大分子模板与纺织品间或者大分子模板与导电聚合物间直接相互作用。非共价结合包括足以使一种分子表面直接与其他分子表面直接结合(没有任何插入剂例如粘合剂)的离子的分子间相互作用。

本文需要的确定导电聚合物是否仅通过大分子模板结合非导电纺织品的一种测试方法涉及将产品进行超声波处理以检测导电聚合物从纺织品上损失的迹象。在超声波处理测试时导电聚合物脱离表明导电聚合物不是通过分子间相互作用结合。另一种简单测试法与织物染色使用的标准测试法相关，所述标准测试法用于确定染料是否结合织物。这方法涉及将纺织品用白色织物摩擦。白色织物上留下痕迹表明染料没有结合织物。

在将导电聚合物应用到非导电纺织品上的非印刷方法中，所述结合机制优选不是固化机制。

截留

表述“截留于”是指大分子模板通过纺织纤维基质形成互穿网络的情况。“互穿网络”是聚合物领域公知的，在本文中具有相同的含义。互穿网络涉及聚合物链延伸到纺织纤维基质中，并截留于其中，而没有直接的共价化学键接。

聚合反应

聚合物亚单位通过适合所涉及的特定单体的任何方法聚合。包括加聚反应或缩聚反应，需要时，使用氧化还原反应、光或微波产生的自由基引发。通常所述聚合反应通过加聚反应制备导电聚合物。

在本发明方法中各种组分彼此间的接触可以通过适当的技术实现。优选通过一种常规纺织染色技术实现，包括轧染、尽染、印刷和涂布(包括泡沫涂布)。

用导电纺织品制备的产品

本发明导电纺织品可用于制造要求导电性的物品。所述物品可以部分或全部用导电纺织品制造。例如包括手套、车辆座椅、用于车辆座椅的加热板、防护衣、袜类、其他服饰产品、鞋类、帽子、应变仪、能量储存装置(例如电池或电容器)以及能量转换装置。

本发明提供额外功能，并且克服了现有技术存在的部分导电聚合物与非导电纺织品的相容性问题。本发明还提供将导电聚合物定位于非导电纺织品内部或其表面的方法从而允许使用者进一步裁剪导电纺织品以适合个体应用和需求。

其他可选的产品和方法

如上所述，大分子模板本身可以是导电聚合物。在这种情况下，导电纺织品包含结合导电大分子模板以及导电聚合物(它可以是与大分子模板相同或不同的物质)的非导电纺织品。根据此实施方案或任何其他实施方案，还可以在所述3组分导电纺织品上应用一层或多层导电聚合物附加层。

实施例

多种优选的实施方案通过参考以下的非限制性实施例介绍。

以下的大部分实施例采用聚2-甲氧苯胺-5-磺酸(PMAS)作为大分子模板。此大分子模板本身是导电聚合物，因此对部分应用了所述大分子模板的纺织品报告电阻率。但是为了避免误解，应当注意的是并非所有的导电聚合物都能够用作大分子模板，既为导电聚合物提供模板功能，又结合非导电纺织品。尽管如此，这些前体在制备本发明导电纺织品中具有导电性，在以下实施例中有时报告了它们的电阻率水平。

此外在实施例中，尽染百分数(例如结合到非导电纺织品上的分子模板)用UV/VIS吸收光谱测定。对于PMAS，此百分数用474nm吸收峰值计算。测量在加工步骤结束时进行(例如在应用4小时30分钟后)。这在表格标注^*的位置确认。

所报告的表面电阻率值用AATCC Test Method 76-1995织物电阻率的改进方法测定，表示为单个纺织品处理的3个读数的平均值和标准偏差。经处理的织物的电阻用由包埋在有机玻璃基座的2个间隔1.5cm的铜棒以及2个搁置在织物上的铜棒组成的测量装置测量。将织物样品在测量前于20℃和65％RH下调节2小时。在将织物放置在所述铜棒之间后，在所述装置顶部加1kg砝码，在60秒后测量电阻。将电阻值转化为表面电阻率，表示为Ω/□。

1.制备导电纺织品的第一种可选方法

1.1步骤1：将大分子模板应用到非导电纺织品

在本部分，我们例证将本发明优选实施方案的大分子模板应用到非导电纺织品的方法。而此部分直接对应于制备本发明导电纺织品的第一种可选方法的第一步，同样的技术应用到第二种和第三种可选方法(图1所示的)中使大分子模板与非导电纺织品接触的任何步骤，而不管大分子模板是否已经与聚合物亚单位接触。

1.1.1将PMAS尽染应用到毛基纺织品

用Ahiba Texomat Laboratory Dyeing Machine将PMAS[织物质量的10％(omf)]应用到擦洗过的氯-Hercosett处理的毛针织品，所述毛纺织品缠绕在锭子上并浸入应用液。浴液∶布料比为50∶1，将PMAS应用到2g织物样品，该样品在使用前已通过在1g/L Lissapol TN450(ICI，非离子表面活性剂)中于室温浸泡10分钟而浸湿，然后用蒸馏水漂洗，最后在所要求pH的酸溶液中浸泡10分钟。

向PMAS搅拌溶液滴加10％w/v H₂SO₄，使溶液pH调节至1.4。将毛纺织品引入40℃的应用浴，在30分钟内加热至90℃，在该温度维持4小时。然后将织物样品从应用液中取出，用冷自来水漂洗直到明显没有“渗散”迹象为止。除去过量的水，将样品在室温风干过夜，然后测量电阻率。

除非另有说明，否则此基础方法用于将大分子模板应用到非导电纺织品。

1.1.2改变应用pH

重复以上1.1.1介绍的方法，但是改变PMAS应用液的初始pH。这些试验的结果列于表1。

表1：

初始pH	最终pH	最终PMAS尽染百分数^*	纺织品电阻率
初始pH	最终pH	最终PMAS尽染百分数^*	纺织品电阻率	2.7	4.2	50.0	454+/-59GΩ/□
2.0	2.5	52.7	8.3+/-0.3GΩ/□	2.7	4.2	50.0	454+/-59GΩ/□
2.0	2.5	52.7	8.3+/-0.3GΩ/□	1.8	2.0	60.3	1.3+/-0.1GΩ/□
1.6	1.8	71.5	334+/-29MΩ/□	1.8	2.0	60.3	1.3+/-0.1GΩ/□
1.6	1.8	71.5	334+/-29MΩ/□	1.4	1.5	86.3	160+/-11MΩ/□

这些试验表明PMAS吸收取决于应用pH。降低初始pH导致PMAS的吸收提高和经处理纺织品电阻率降低。

可以将除毛之外的非导电纺织品的应用pH置于1.4以下，因为在所述方法温度下纺织品具有更好的稳定性。然而，毛类非导电纺织品优选在pH 1.4或以上处理。在这些条件下生产的毛纺织品在结构上是完整的，没有明显减弱纺织品的完整性。经涂布纺织品可以被拉伸达70％，而不会被撕裂。

1.1.3改变应用温度

重复以上1.1.1介绍的方法，但是改变PMAS应用液的温度。这些试验的结果列于表2。

表2：

应用温度(℃)	初始pH	最终pH	最终PMAS尽染百分数^*	纺织品电阻率
应用温度(℃)	初始pH	最终pH	最终PMAS尽染百分数^*	纺织品电阻率	60	1.4	1.4	38.0	14.4+/-0.5GΩ/□
70	1.4	1.4	38.7	2.4+/-0.1GΩ/□	60	1.4	1.4	38.0	14.4+/-0.5GΩ/□
70	1.4	1.4	38.7	2.4+/-0.1GΩ/□	80	1.4	1.4	51.9	410+/-21MΩ/□
90	1.4	1.5	86.3	160+/-11MΩ/□	80	1.4	1.4	51.9	410+/-21MΩ/□
90	1.4	1.5	86.3	160+/-11MΩ/□	100	1.4	1.5	100.0	828+/-32MΩ/□

尽管最终使用的温度可能受到其他因素(例如电导率和纺织品劣化)的影响，为了最大化大分子模板的吸收，优选较高的应用温度。

1.1.4改变所用的酸来调节pH

重复以上1.1.1介绍的在毛上吸收PMAS的标准方法，但是用其他酸替代硫酸。本试验的结果列于表3。

表3：

酸	初始pH	最终pH	最终PMAS尽染百分数^*	纺织品电阻率
酸	初始pH	最终pH	最终PMAS尽染百分数^*	纺织品电阻率	H₂SO₄	1.4	1.4	96.8	227+/-13MΩ/□
HCl	1.4	1.5	99.9	4.0+/-3.2GΩ/□	H₂SO₄	1.4	1.4	96.8	227+/-13MΩ/□
HCl	1.4	1.5	99.9	4.0+/-3.2GΩ/□	对甲苯磺酸	1.4	1.5	92.3	280+/-1MΩ/□
10-樟脑磺酸	1.4	1.5	87.3	176+/-1MΩ/□	对甲苯磺酸	1.4	1.5	92.3	280+/-1MΩ/□

1.1.5改变PMAS浓度

重复以上1.1.1介绍的方法，但是改变PMAS浓度(测量为基于非导电纺织品质量的百分数)。这些试验的结果列于表4。

表4：

PMAS初始浓度(％omf)^&	最终pH	最终PMAS尽染百分数^*	纺织品电阻率(MΩ/□)
PMAS初始浓度(％omf)^&	最终pH	最终PMAS尽染百分数^*	纺织品电阻率(MΩ/□)	5	1.5	99.4	804+/-21
10	1.5	71.1	88.6+/-1.9	5	1.5	99.4	804+/-21
10	1.5	71.1	88.6+/-1.9	15	1.4	59.3	71.3+/-1.1
20	1.4	46.9	80.9+/-1.1	15	1.4	59.3	71.3+/-1.1

^&“omf”是指“基于织物质量”。

1.1.6改变大分子模板

1.1.6.1其他导电大分子模板

其他水溶性导电模板可用于替代PMAS。在苯胺环上～80％部分磺化的聚苯胺用聚苯胺通过利用氯磺酸的方法制备。采用1.1.1介绍的用于PMAS的相同条件，将部分磺化聚苯胺应用到擦洗过的氯-Hercosett处理的毛针织品。这种应用导致80.0％的部分磺化聚苯胺尽染到纺织材料上，使其电阻率为790+/-13MΩ/□。

类似地，将PMAS用2-甲氧苯胺-5-磺酸单体(MAS)和苯胺(AN)的水溶性共聚物替代。已经制备并评价了MAS/AN摩尔进料比为19∶1至4∶1的共聚物。发现它们提供与PMAS类似的导电效应，对于用所述共聚物在用于PMAS的相同条件下制备的毛针织样品，记录到低至35+/-3MΩ/□的电阻率。

1.1.6.2非导电大分子模板

重复以上1.1.1介绍的方法，但是用一系列其他大分子模板替代PMAS，以织物质量的10％应用。下表5列出了UV/VIS测定的尽染结果。

表5：

大分子模板	尽染百分数
大分子模板	尽染百分数	Basyntan D液体(BASF)	80
Seicitan D液体(Seici)	76	Basyntan D液体(BASF)	80
Seicitan D液体(Seici)	76	Intan EMS(Alpa)	96
Trupotan R83(Trumpler)	42	Intan EMS(Alpa)	96
Trupotan R83(Trumpler)	42	Synthaprett BAP(Bayer)	34
Orotan SN粉末(Bayer)	90	Synthaprett BAP(Bayer)	34
Orotan SN粉末(Bayer)	90	聚(苯乙烯磺酸/马来酸)(Polysciences Inc.)3∶1或1∶1	75-80
硫酸葡聚糖	97^*	聚(苯乙烯磺酸/马来酸)(Polysciences Inc.)3∶1或1∶1	75-80

^*硫酸葡聚糖的尽染通过甲苯胺蓝分析确定。对于以毛织物质量的20％、30％、40％和50％应用的硫酸葡聚糖，获得类似的尽染水平。

1.1.7改变非导电纺织品

重复以上1.1.1介绍的方法，但是用以下的纺织复合材料替代其中介绍的毛纺织品：

毛/尼龙/Lycra；

毛/聚酯；

尼龙；

尼龙/Lycra；

棉。

使用3种不同的毛/尼龙/Lycra织物。所述织物含有90-97％的毛、2-8％的尼龙以及0.5-1％的Lycra，所述织物的密度大约为270g/m²。这些织物由本发明申请者制造，也有市售等价物。

尼龙和尼龙/Lycra是市售的纺织品，从织物零售商获得。棉是本发明申请者针织的经擦洗的织物，具有与市售棉织物类似的性质。

生产的基于毛的模板化纺织品具有与以上1.1.1报告的100％毛纺织品类似的电阻率。

1.1.8PMAS的其他应用技术

实施例1.1.1-1.1.7全部涉及将大分子模板通过尽染技术应用到非导电纺织品，其中使非导电纺织品在包含大分子模板的应用液中浸透。下面我们举例说明其他应用技术。

1.1.8.1轧染

在20℃制备包含33.3g/L PMAS的轧染水溶液(100ml)。在使用前，所述轧染液的未调节pH为1.2。在轧染前，用1g/L Lissapol TN450(非离子表面活性剂，ICI)在20℃浸泡10分钟使2g毛纺织品样品浸湿。将织物在室温用蒸馏水漂洗，然后通过设置为提供100％轧液率的挤压辊。然后将湿润的织物加入轧染液，在2分钟内让织物用液体浸透，同时用手轻轻地搅拌，然后取出，通过提供225％轧液率的挤压辊。上述整理具有将7.5％omf PMAS应用到纺织品样品的效果。经过这种处理后，将样品放置在密封塑料袋中，在暗处于20℃“卷布”24小时。在此处理期后，将样品从塑料袋中移出，用冷自来水漂洗直到没有“渗散”，在室温干燥过夜，然后测量纺织品的电阻率为870+/-11MΩ/□。

1.2步骤2：使模板化纺织品与聚合物亚单位接触并在原位聚合

1.2.1苯胺在PMAS预处理的毛纺织品上原位聚合

将实施例1.1.1中PMAS处理的纺织品的样品缠绕在锭子上，通过在1g/L Lissapol TN450(ICI，非离子表面活性剂)中于室温浸泡10分钟而浸湿，然后用蒸馏水漂洗。将苯胺加入蒸馏水(80ml)，在搅拌30分钟后，滴加10％w/v硫酸溶液将pH调节至pH1.4，补偿最终体积至85ml。

将锭子放置到苯胺溶液中，用安装在顶部的搅拌器搅拌15分钟(60rpm)。在15分钟内向混合物中滴加过硫酸铵的蒸馏水(15ml)溶液在原位引起聚合反应，然后在室温再搅拌16小时。在16小时后，取出样品，用冷水漂洗，在室温风干。在所述原位聚合方法后，电阻率从PMAS处理毛的160MΩ/□大幅降低至模板化纺织品的69KΩ/□。

1.2.2改变PMAS∶苯胺比例

重复以上1.2.1介绍的方法，但是改变PMAS∶苯胺的摩尔比。试验结果列于表6。结果显示在苯胺∶氧化剂比例固定为1∶0.25时，PMAS∶苯胺的最佳摩尔比约为1∶2。

表6：

PMAS∶苯胺比例	PMAS∶苯胺∶氧化剂比例^	模板化纺织品电阻率(MΩ/□)
PMAS∶苯胺比例	PMAS∶苯胺∶氧化剂比例^	模板化纺织品电阻率(MΩ/□)	1∶1	1∶1∶0.25	8.0
1∶2	1∶2∶0.5	1.9	1∶1	1∶1∶0.25	8.0
1∶2	1∶2∶0.5	1.9	1∶3	1∶3∶0.75	3.4

^在所有聚合反应中使用固定的苯胺∶过硫酸铵比例1∶0.25。

1.2.3改变苯胺∶氧化剂比例

重复以上1.2.1介绍的方法，但是改变苯胺∶氧化剂的摩尔比，PMAS∶苯胺比例固定为1∶2。试验结果列于表7。结果发现对于基于毛的纺织品在1∶0.25-1∶0.5获得最低电阻率。

表7：

苯胺∶氧化剂比例	PMAS∶苯胺∶氧化剂比例	模板化纺织品电阻率
苯胺∶氧化剂比例	PMAS∶苯胺∶氧化剂比例	模板化纺织品电阻率	1∶0.125	1∶2∶0.25	3.7+/-0.3MΩ/□
1∶0.25	1∶2∶0.5	136.2+/-0.8KΩ/□	1∶0.125	1∶2∶0.25	3.7+/-0.3MΩ/□
1∶0.25	1∶2∶0.5	136.2+/-0.8KΩ/□	1∶0.5	1∶2∶1	154.6+/-16KΩ/□
1∶1	1∶2∶2	2.9+/-0.5MΩ/□	1∶0.5	1∶2∶1	154.6+/-16KΩ/□

1.2.4改变PMAS浓度

重复以上1.2.1介绍的方法，但是所用的PMAS处理的纺织品不是实施例1.1.1中的，而是实施例1.1.5中的，具有5％、10％、15％和20％的PMAS浓度(测量为基于非导电纺织品的质量百分数，即％omf)。试验结果列于表8。PMAS浓度从5％omf增加至15％omf导致模板化纺织品电阻率降低。但是，PMAS浓度进一步增加仅有微小的影响。

表8：

PMAS初始浓度(％omf)	最终PMAS尽染百分数^*	纺织品中PMAS浓度(％omf)	模板化纺织品电阻率(KΩ/□)
PMAS初始浓度(％omf)	最终PMAS尽染百分数^*	纺织品中PMAS浓度(％omf)	模板化纺织品电阻率(KΩ/□)	5％	99.4	5％	874+/-21
10％	71.1	7.1％	126.3+/-2.1	5％	99.4	5％	874+/-21
10％	71.1	7.1％	126.3+/-2.1	15％	59.3	8.9％	87+/-1.1
20％	46.9	9.4％	83+/-1.1	15％	59.3	8.9％	87+/-1.1

1.2.5改变聚合温度

重复以上1.2.1介绍的方法，但是改变聚合温度。试验结果列于表9。发现在室温聚合时，分子模板化纺织品具有较低的电阻率。

表9：

聚合温度(℃)	模板化纺织品电阻率
聚合温度(℃)	模板化纺织品电阻率	38	1.1+/-0.1MΩ/□
23	126.3+/-2.1KΩ/□	38	1.1+/-0.1MΩ/□
23	126.3+/-2.1KΩ/□	2.3	275.0+/-18.7KΩ/□

1.2.6改变聚合pH

重复以上1.2.1介绍的方法，但是改变聚合pH。试验结果列于表10。

表10：

初始pH	最终pH	PMAS处理的纺织品电阻率(MΩ/□)	模板化纺织品电阻率
初始pH	最终pH	PMAS处理的纺织品电阻率(MΩ/□)	模板化纺织品电阻率	4.0	2.7	79.3	2.2+/-0.1MΩ/□
2.4	2.4	90.2	422+/-16KΩ/□	4.0	2.7	79.3	2.2+/-0.1MΩ/□
2.4	2.4	90.2	422+/-16KΩ/□	1.4	1.6	76.6	262+/-21KΩ/□

1.2.7改变所用酸以调节聚合溶液的pH

重复实施例1.2.1的方法，但是用盐酸替代硫酸。试验结果列于表11。

表11：

酸	模板化纺织品电阻率(KΩ/□)
酸	模板化纺织品电阻率(KΩ/□)	H₂SO₄	126.3+/-2.1
HCl	558+/-5	H₂SO₄	126.3+/-2.1

2制备导电纺织品的第二种可选方法

2.1使PMAS和苯胺与毛纺织品接触，并在原位聚合PMAS/苯胺预处理的纺织品。

用Ahiba Texomat Laboratory Dyeing Machine将PMAS/苯胺混合物同时应用到擦洗过的氯-Hercosett处理的毛针织品。将所述毛纺织品缠绕到锭子上，浸入应用液。在应用过程中，通过染色机持续、稳定搅拌锭子。始终采用50∶1的标准浴液∶布料比，应用于2g毛样品，该样品在使用前已通过在1g/L Lissapol TN450(ICI，非离子表面活性剂)中于室温浸泡10分钟而浸湿，然后用蒸馏水漂洗，最后在所要求pH的酸溶液中浸泡10分钟。

向搅拌下的PMAS/苯胺混合溶液滴加酸(10％w/v H₂SO₄)，使溶液pH调节至1.4。将毛纺织品引入40℃的应用浴，在30分钟内加热至90℃，在该温度维持4小时。在完成所述应用后，让混合物冷却至室温。在15分钟内向混合物中滴加过硫酸铵的蒸馏水(15ml)溶液在原位引起聚合反应，然后在室温再搅拌16小时。在完成所述应用后，将纺织品样品从应用液中取出，用冷自来水漂洗直到明显没有“渗散”迹象为止。除去过量的水，将样品在室温风干。用此方法制备的毛纺织品的电阻率为80KΩ/□至668KΩ/□。

3制备导电纺织品的第三种可选方法

3.1步骤1：合成预制模板化聚合物

在0.02M PMAS存在下，用不同浓度的苯胺制备一系列模板化聚合物(见表5)。将苯胺加入PMAS水溶液，加入浓HCl将所得pH约5.4的溶液调节至pH 2.0。滴加促进聚合反应所需用量的过硫酸铵溶液(表12)，滴加速率应该使反应温度维持在24℃以下。将所得稠聚合物溶液搅拌过夜，然后用12kD渗析管渗析。在渗析后，搅拌聚合物溶液，加热至约50℃以浓缩聚合物，然后在通风橱中蒸发干燥。然后测量压制为颗粒的模板化聚合物的电导率，测量结果列于表12。获得电导率高达6.8S/cm的压制颗粒。

表12：

分子模板化浓度	氧化剂浓度(NH₄)₂S₂O₈	固体颗粒电导率(S/cm)	pH
分子模板化浓度	氧化剂浓度(NH₄)₂S₂O₈	固体颗粒电导率(S/cm)	pH	PMAS+苯胺(0.02M+0.02M)	0.02M	0.05	2.0
PMAS+苯胺(0.02M+0.06M)	0.06M	6.8	2.0	PMAS+苯胺(0.02M+0.02M)	0.02M	0.05	2.0
PMAS+苯胺(0.02M+0.06M)	0.06M	6.8	2.0	PMAS+苯胺(0.02M+0.08M)	0.08M	5.1	1.9
PMAS+苯胺(0.02M+0.05M)	0.055M	1.2	2.0	PMAS+苯胺(0.02M+0.08M)	0.08M	5.1	1.9
PMAS+苯胺(0.02M+0.05M)	0.055M	1.2	2.0	PMAS+苯胺(0.02M+0.037M)	0.02M	1.0	2.1

3.2步骤2：预制分子模板应用到非导电纺织品

用Ahiba Texomat Laboratory Dyeing Machine将PMAS/PAn(聚苯胺)预制的模板和含PMAS∶苯胺∶氧化剂比例为0.02M∶0.06M∶0.06M的实施例3.1的导电聚合物应用到擦洗过的氯-Hercosett处理的毛针织品。将所述毛纺织品缠绕到锭子上，浸入应用液。在应用过程中，通过染色机持续、稳定搅拌锭子。本实施例中始终采用50∶1的标准浴液∶布料比，应用于2g纺织品样品，该样品在使用前已通过在1g/LLissapol TN450(ICI，非离子表面活性剂)中于室温浸泡10分钟而浸湿，然后用蒸馏水漂洗，最后在所要求pH的酸溶液中浸泡10分钟。

向搅拌下的PMAS/PAn模板溶液滴加酸(10％w/v H₂SO₄)，使溶液pH调节至1.4。将毛纺织品引入40℃的应用浴，在30分钟内加热至90℃，在该温度维持4小时。在完成所述应用后，将纺织品样品从应用液中取出，用冷自来水漂洗直到明显没有“渗散”迹象为止。除去过量的水，将样品在室温风干。发现产品的电阻率为2.7-26.7MΩ/□。

3.2应用其他预制模板

将预制模板聚(苯乙烯磺酸酯)/聚(2，3-二氢噻吩并[3，4-b]-1，4-二英(PSS/PEDOT)应用到擦洗过的氯-Hercosett处理的毛针织品。将所述毛纺织品缠绕到锭子上，浸入应用液。在应用过程中，持续、稳定搅拌锭子。采用60∶1的浴液∶布料比，应用于1g纺织品样品，该样品在使用前已通过在1g/Lissapol TN450(ICI，非离子表面活性剂)中于室温浸泡10分钟而浸湿，然后用蒸馏水漂洗，最后在所要求pH的酸溶液中浸泡10分钟。

向搅拌下的PSS/PEDOT模板溶液滴加酸(10％w/v HCl)，使溶液pH调节至1.4。将毛纺织品引入40℃的应用浴，在30分钟内加热至90℃，在该温度维持4小时。在完成所述应用后，将纺织品样品从应用液中取出，用冷自来水漂洗直到明显没有“渗散”迹象为止。除去过量的水，将样品在室温风干。发现产品的电阻率为74.8+/-3.2KΩ/□。

4使用其他大分子模板和导电聚合物

利用聚苯乙烯磺酸酯(PSS-)(MWt 70,000)为大分子模板的方法I(见图1)的实验显示此聚合电解质也可促进聚苯胺结合到毛/尼龙/Lycra。用方法I的其他实验表明使用PMAS作为模板，其他导电聚合物也可结合到毛/尼龙/Lycra。

4.1在PMAS处理的毛织物上原位聚合其他导电聚合物

4.1.1将模板聚吡咯应用到PMAS处理的毛织物上

利用方法I原位聚合吡咯至由1.1.1的方法制备的PMAS处理的氯-Hercosett毛而制备PMAS/聚吡咯模板化织物。(表13)

将实施例1.1.1中PMAS处理的纺织品样品缠绕到锭子上，通过在蒸馏水中于室温浸泡10分钟而浸湿。将吡咯加入蒸馏水(80ml)，在搅拌30分钟后，滴加10％w/v硫酸溶液将pH调节至pH1.4，补偿最终体积至85ml。

将锭子放在吡咯溶液中，用安装在顶部的搅拌器搅拌15分钟(60rpm)。在5分钟内向混合物滴加氯化铁(III)六水合物的蒸馏水(15ml)溶液引起原位聚合反应，然后在室温搅拌3小时。在3小时后，取出样品，用冷水漂洗，在室温风干。观察到在所述原位聚合方法后，电阻率从PMAS处理毛的160MΩ/□大幅降低至模板化纺织品的69KΩ/□。

使用其他试剂(例如盐酸、蒽醌-2-磺酸、1，5-萘二磺酸)可以用作硫酸的替代试剂或者加上硫酸用于制备PMAS/聚吡咯模板化织物。或者，可以用过硫酸铵作为氧化剂制备聚吡咯。

表13：

PMAS∶吡咯∶氧化剂	模板化纺织品电阻(KΩ/□)
PMAS∶吡咯∶氧化剂	模板化纺织品电阻(KΩ/□)	1∶2∶2	46.2+/-0.3
1∶4∶4	5.0+/-0.1	1∶2∶2	46.2+/-0.3

4.1.2将模板聚噻吩应用到PMAS处理的毛织物上

使3-甲基噻吩原位聚合至用1.1.1的方法制备的PMAS处理的氯-Hercosett毛(171+/-4.3MΩ/□)而制备PMAS/聚(3-甲基噻吩)模板。在氮气氛下，将3-甲基噻吩加入到搅拌的PMAS处理的毛的氯仿溶液。向此混合物加入氯化铁(III)分散于氯仿的溶液，在40℃搅拌所得混合物2小时。在完成所述应用后，将纺织品样品从应用液中取出，用冷自来水漂洗直到明显没有“渗散”迹象为止。除去过量的水，将样品在室温风干。发现产品的电阻率为67+/-2.7KΩ/□。可以使用乙腈作为溶剂完成所述反应，但是观测到电阻率升高(7.7+/-0.3MΩ/□)。

4.1.3在硫酸葡聚糖预处理的毛纺织品上原位聚合苯胺

将硫酸葡聚糖(20％omf)处理的纺织品样品(表5)缠绕到锭子上，用Lissapol TN450(1g/L，ICI，非离子表面活性剂)在室温浸泡使其浸湿，然后用蒸馏水漂洗。将苯胺(0.01M)加入蒸馏水，在搅拌1小时后，用盐酸将pH调节至pH 1.4。

将锭子放在苯胺溶液中，用安装在顶部的搅拌器在2-3℃搅拌15分钟(300rpm)。滴加过硫酸铵(0.0018M)的蒸馏水溶液(1滴/秒)引起原位聚合反应，在2-3℃搅拌反应物过夜。在17小时后，取出样品，用冷水漂洗，在室温风干。在原位聚合方法后，模板化纺织品的电阻率为134-267MΩ/□。

4.1.4在其他非导电大分子处理的毛纺织品原位聚合苯胺

几种其他非导电大分子模板材料也与苯胺通过上述用于硫酸葡聚糖的相同方法和条件模板化。这些实验结果列于表14。

表14：

大分子模板	模板化纺织品电阻率(MΩ/□)
大分子模板	模板化纺织品电阻率(MΩ/□)	α-环糊精水合物硫酸化钠盐	12.5
β-环糊精水合物硫酸化钠盐	13.8	α-环糊精水合物硫酸化钠盐	12.5

4-磺基杯[6]芳烃水合物

4.9

4.2用大分子模板作为氧化剂的模板化

4.2.1由于存在PMAS处理的毛的苯胺氧化反应

在通过1.1.1的方法制备的PMAS处理的纺织品存在下聚合苯胺。在300或419nm的波长下照射处理的纺织品的苯胺溶液。发现与原来PMAS处理的纺织品相比，洗涤并干燥后的样品的电阻率降低50％。

4.2.2由于存在PMAS处理的毛的吡咯氧化反应

向用10％HCl溶液调节pH至1.4的吡咯(140mg于200ml中)水溶液中加入PMAS处理的毛织物(1.5g，53Mu/□)，在自然光下将混合物在室温搅拌48小时。取出样品，用冷水漂洗和在室温风干。部分模板化纺织品的电阻率为29MΩ/□。

5分子模板化纺织品的物理表征

5.1形成分子模板的UV-VIS光谱证据

图2展示了与原位模板化方法的不同阶段相关的毛纺织品的UV-VIS光谱(使用1，2-二氯苯)。模板化体系在较高波长的吸收增加表明形成了PMAS/PAn分子模板。该图还证实在474nm的PMAS特征谱带降低，缠绕形式的典型聚苯胺在800nm左右的吸收增加。

5.2透明胶带测试

将以上实施例生产的各种导电纺织品进行标准透明胶带测试，以评定导电聚合物和非导电纺织品的结合。简单地讲，该测试涉及将市售透明胶粘带粘附到处理后的纺织品，从处理后的纺织品剥离所述胶带，视觉检测是否有任何聚合物被胶带剥离。所有经评价的体系都通过了所述测试，没有ICP脱离的迹象(见表15)。

表15：

织物	透明胶带测试
织物	透明胶带测试	PMAS毛/尼龙/Lycra	没有聚合物脱离
PMAS/PPy毛/尼龙/Lycra	没有聚合物脱离	PMAS毛/尼龙/Lycra	没有聚合物脱离
PMAS/PPy毛/尼龙/Lycra	没有聚合物脱离	PMAS/PAn毛/尼龙/Lycra	没有聚合物脱离
PPy毛/尼龙/Lycra	没有聚合物脱离	PMAS/PAn毛/尼龙/Lycra	没有聚合物脱离
PPy毛/尼龙/Lycra	没有聚合物脱离	预制的PMAS/PAn毛/尼龙/Lycra	没有聚合物脱离

5.3洗涤对导电聚合物处理的纺织品的影响

将方法I(参见图1)制备的PMAS/PAn导电纺织品进行标准洗涤操作。所用测试法是Modified Woolmark Test Method 31，毛纺织品的洗涤：标准7A洗涤周期，并且采用Wascator FOM 71MP洗衣机实施。样品大小为100×100mm。将洗涤处理的结果与现有技术的聚苯胺和聚吡咯处理的纺织品(不包含大分子模板)对比。结果列于表16。

表16还列出了在相同纺织品上进行酸处理的结果。在经洗涤样品用硫酸水溶液(pH 1.4)处理后，PMAS/PAn处理的纺织品显示其电阻率显著降低，而聚吡咯体系的电阻率增加。聚苯胺样品在用酸处理后，其电阻没有降低迹象。

表16：

	聚苯胺(PAn)	PMAS	PMAS/PAn	聚吡咯(PPY)
	聚苯胺(PAn)	PMAS	PMAS/PAn	聚吡咯(PPY)	初始纺织品	5.6MΩ/□	206MΩ/□	347KΩ/□	11.2KΩ□
经洗涤的纺织品^*	＞3.2GΩ/□	382MΩ/□	1.35MΩ/□	27.5KΩ/□	初始纺织品	5.6MΩ/□	206MΩ/□	347KΩ/□	11.2KΩ□
经洗涤的纺织品^*	＞3.2GΩ/□	382MΩ/□	1.35MΩ/□	27.5KΩ/□	酸洗涤	＞3.2GΩ/□	414MΩ/□	811KΩ/□	331KΩ/□

^*Modified Woolmark Test Method 31，毛纺织品的洗涤：标准7A洗涤周期。样品大小为100×100mm。

5.4摩擦对导电聚合物处理的纺织品的影响

按照Australian Standard 2001.4.3-Determination of Colourfastnessto Rubbing(使用Atlas Crockmeter)测定PMAS/PAn导电纺织品(通过图1中的方法I制备)的耐干磨擦色牢度。本测试涉及用标准未染色的棉纺织品(1M ISO Cotton Rubbing Fabric，由Australian Wool TestingAuthority供应)干摩擦处理后的纺织品。除了所述测试法要求的标准10次摩擦外，还进行额外次数的摩擦。此测试显示PMAS/PAn分子模板化纺织品与聚苯胺和聚吡咯处理的纺织品相比，因为摩擦而从纺织品上脱离的导电聚合物数量较少。可选的分子模板化纺织品PMAS/PPY与仅用聚吡咯处理的纺织品相比，耐摩擦牢度得到改善。

表17：

	聚苯胺(PAn)	PMAS	PMAS/PAn	PMAS/PPY	聚吡咯(PPY)
	聚苯胺(PAn)	PMAS	PMAS/PAn	PMAS/PPY	聚吡咯(PPY)	垂直的
10次摩擦	4	4	4	4	3-4	垂直的
10次摩擦	4	4	4	4	3-4	20次摩擦	3-4	3-4	3-4	3-4	3
30次摩擦	3	3-4	3-4	3-4	2-3	20次摩擦	3-4	3-4	3-4	3-4	3
30次摩擦	3	3-4	3-4	3-4	2-3	40次摩擦	3	3-4	3	3-4	2-3
						40次摩擦	3	3-4	3	3-4	2-3
						平行的
10次摩擦	3-4	4-5	4	4	3-4	平行的
10次摩擦	3-4	4-5	4	4	3-4	20次摩擦	3	4	3-4	4	3
30次摩擦	3	3-4	3-4	3	3	20次摩擦	3	4	3-4	4	3
30次摩擦	3	3-4	3-4	3	3	40次摩擦	3	3-4	3-4	3-4	3

灰度等级：5至1，白色至灰色。等级5是指没有聚合物被摩擦到白色棉测试织物。

6原位模板化涂层作为可穿戴纺织品应变仪。

测定因为PMAS/PAn分子模板化毛/复合纺织品的应变对电阻的影响。频率高至3Hz以及10-70％应变范围内的动态校准显示测试结果可比得上由原位涂布聚吡咯的尼龙/Lycra得到的结果。与聚吡咯涂布材料不同的是，在对PMAS/PAn导电纺织品的三周观测中电阻响应变化极小。

本发明领域技术人员能够理解可以对本发明作出不脱离其实质和范围的许多修改。

Claims

1.一种导电纺织品，所述纺织品包含：

-非导电纺织品，

-结合非导电纺织品或截留于非导电纺织品的大分子模板，

-由大分子模板排序并结合大分子模板的导电聚合物；

这样大分子模板使导电聚合物结合到非导电纺织品。

2.权利要求1的导电纺织品，其中所述导电聚合物是氧化聚合的导电聚合物。

3.权利要求1或2的导电纺织品，其中所述导电聚合物选自聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、苯硫酚及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚吲哚及其衍生物、聚咔唑及其衍生物、或者它们的共聚物或组合。

4.权利要求1至3中任一项的导电纺织品，其中所述导电聚合物结合一种或多种掺杂物或掺杂剂。

5.权利要求1至4中任一项的导电纺织品，其中所述掺杂物或掺杂剂衍生自强酸、大分子模板或氧化剂。

6.权利要求1至5中任一项的导电纺织品，其中所述大分子模板是导电大分子模板。

7.权利要求6的导电纺织品，其中所述导电大分子模板是导电聚合物分子模板。

8.权利要求7的导电纺织品，其中所述导电聚合物分子模板包含一种或多种酸、酯或盐(电解质)基团或它们的衍生物。

9.权利要求7的导电纺织品，其中所述导电聚合物分子模板包含硫酸酯基、磺酸酯基、羧酸酯基、膦酸酯基、硝酸酯基、或酰胺基或它们的酸等价基。

10.权利要求7的导电纺织品，其中导电聚合物分子模板是磺化或硫酸化的。

11.权利要求7至10中任一项的导电纺织品，其中所述导电大分子模板选自磺化聚苯胺、磺化聚吡咯、磺化聚噻吩以及它们的衍生物。

12.权利要求11的导电纺织品，其中所述导电聚合物分子模板包含一种或多种选自以下的官能团：烷基、烯基、炔基、芳基、卤素、卤烷基、卤烯基、卤炔基、卤芳基、羟基、烷氧基、烯氧基、芳氧基、苄氧基、卤烷氧基、卤烯氧基、卤芳氧基、硝基、硝基烷基、硝基烯基、硝基炔基、硝基芳基、硝基杂环基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、烯基氨基、炔基氨基、芳基氨基、二芳基氨基、苄基氨基、二苄基氨基、酰基、烯基酰基、炔基酰基、芳基酰基、酰基氨基、二酰基氨基、酰氧基、烷基磺酰基氧基、芳基亚磺酰基氧基、杂环基、杂环基氧基、杂环基氨基、卤杂环基、烷基亚磺酰基、芳基亚磺酰基、烷氧羰基、芳氧羰基、巯基、烷硫基、苄硫基和酰硫基。

13.权利要求7的导电纺织品，其中所述大分子模板是聚2-甲氧苯胺-5-磺酸(PMAS)。

14.权利要求7的导电纺织品，其中所述大分子模板是阳离子大分子模板，导电聚合物是阴离子导电聚合物。

15.权利要求7的导电纺织品，其中所述大分子模板是阴离子大分子模板，导电聚合物是阳离子导电聚合物。

16.权利要求1至15中任一项的导电纺织品，其中所述大分子模板是聚合电解质分子模板。

17.权利要求1至16中任一项的导电纺织品，其中所述大分子模板提供很容易将聚合物亚单位氧化形成导电聚合物的环境。

18.权利要求1至5中任一项的导电纺织品，其中所述大分子模板是非导电的。

19.权利要求18的导电纺织品，其中所述大分子模板选自以下的物质：聚乙烯磺酸酯、聚苯乙烯磺酸酯、生物活性聚合物、硫酸软骨素和硫酸葡聚糖、多电荷离子例如杯芳烃、环糊精、聚合物纺织染料、热敏性聚合电解质、包含聚合电解质的氧化还原剂、UV吸收剂、荧光增白剂、天然及合成的鞣剂、木质素及其衍生物、染色阻滞剂和防缩聚合物，前提条件是所述物质用作提供模板的分子模板，导电聚合物的聚合物亚单位优先在所述模板上排列成行或相对于所述模板排列成行以诱导用于形成导电聚合物的亚单位定向，并且所述物质结合非导电纺织品或截留于非导电纺织品。

20.权利要求1至5中任一项的导电纺织品，其中：

所述大分子模板选自磺化聚苯胺或其衍生物、磺化聚苯乙烯或其衍生物、硫酸葡聚糖、杯芳烃、环糊精及其衍生物、基于由芳族磺酸或砜和甲醛衍生的磺化缩聚产物的合成鞣剂、基于聚丙烯酸或者其盐或酯的合成鞣剂、含反应性氨基甲酰磺酸酯基的聚环氧丙烷聚氨酯防缩聚合物、磺化聚吡咯或其衍生物、磺化聚噻吩或其衍生物、以及以上任何物质的共聚物或混合物；

所述导电聚合物选自聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚苯硫酚、聚吲哚、聚咔唑或者它们的衍生物或共聚物或组合。

21.权利要求1至20中任一项的导电纺织品，其中所述非导电纺织品不具有可使纺织品与大分子模板反应形成共价键的功能，并且没有进行膦羧化反应。

22.权利要求1至21中任一项的导电纺织品，其中所述非导电纺织品由天然纤维或合成纤维或它们的组合形成。

23.权利要求22的导电纺织品，其中所述非导电纺织品包含天然纤维。

24.权利要求1至23中任一项的导电纺织品，其中所述导电纺织品不含固化粘合剂。

25.权利要求1至24中任一项的导电纺织品，所述导电纺织品包含一层或多层导电聚合物附加层。

26.一种用非导电纺织品以及在聚合后形成导电聚合物的聚合物亚单位制备导电纺织品的方法，所述方法包括以下步骤：

27.权利要求26的方法，其中所述大分子模板通过轧染、尽染、印刷或涂布技术与非导电纺织品接触。

28.权利要求26或27的方法，其中所述大分子模板的应用量为织物质量的0.1至50％。

29.权利要求28的方法，其中所述大分子模板以织物质量的3-20％与非导电纺织品接触。

30.权利要求28的方法，其中所述大分子模板以织物质量的5-10％应用到非导电纺织品。

31.权利要求26至30中任一项的方法，其中在步骤(ii)之前，使非导电纺织品与表面活性剂接触。

32.权利要求26至31中任一项的方法，其中步骤(ii)包括使初始溶液pH为1.0-9.0的大分子模板溶液与非导电纺织品接触。

33.权利要求32的方法，其中所述初始溶液pH为1.0-2.7。

34.权利要求32的方法，其中所述初始溶液pH为1.4-1.8。

35.权利要求26至34中任一项的方法，其中步骤(ii)包括使大分子模板溶液与非导电纺织品在20至130℃接触。

36.权利要求35的方法，其中利用尽染技术实施步骤(ii)。

37.权利要求36的方法，其中所述接触温度为60至100℃，接触时间至少为30分钟。

38.权利要求36的方法，其中所述接触温度为80至100℃。

39.权利要求37或38的方法，其中所述接触时间至少为3小时。

40.权利要求26至35中任一项的方法，其中利用轧染技术实施步骤(ii)。

41.权利要求40的方法，其中步骤(ii)包括使含20-200克/升分子模板的轧染液与非导电纺织品接触。

42.权利要求41的方法，其中所述轧染液的pH为1.0-1.8。

43.权利要求41或42的方法，其中步骤(ii)实现应用织物质量5至50％的大分子模板。

44.权利要求26至43中任一项的方法，其中所述方法包括以下步骤：

45.权利要求44的方法，其中所述聚合物亚单位通过加入氧化剂聚合。

46.权利要求45的方法，其中聚合物亚单位与氧化剂的摩尔比为1∶0.16至1∶0.5。

47.权利要求44至46的方法，其中使聚合物亚单位溶液与结合非导电纺织品的分子模板接触，接触阶段(b)的pH为1.1-4.0。

48.权利要求47的方法，其中所述接触步骤(b)的pH为1.1-2.4。

49.权利要求47的方法，其中所述接触步骤(b)的pH为1.1-1.8。

50.权利要求44至49中任一项的方法，其中使聚合物亚单位在室温聚合。

51.权利要求26至50中任一项的方法，其中所述大分子模板与聚合物亚单位的摩尔比为1∶1至1∶40。

52.权利要求51的方法，其中所述摩尔比为约1∶2。

53.权利要求26至43中任一项的方法，其中所述方法包括以下步骤：

54.权利要求53的方法，其中步骤(a)涉及使大分子模板和聚合物亚单位的溶液与非导电纺织品接触，步骤(b)包括在含非导电纺织品的溶液中加入氧化剂。

55.权利要求26至43中任一项的方法，其中所述方法包括以下步骤：

56.权利要求55的方法，其中步骤(a)包括形成大分子模板与聚合物亚单位的水溶液，降低溶液pH值至1.1-2.4，然后使溶液与氧化剂接触。

57.权利要求56的方法，其中所述聚合物亚单位与氧化剂的摩尔比为2∶1至1∶1。

58.权利要求55至57中任一项的方法，其中所述大分子模板与聚合物亚单位的摩尔比为1∶1至1∶4。

59.权利要求26至58中任一项的方法，其中：

60.一种物品，所述物品部分或全部由权利要求1至25中任一项的导电纺织品形成。

61.一种物品，所述物品部分或全部由权利要求26至59中任一项的方法制备的导电纺织品形成。

62.权利要求60或61的物品，其中所述物品选自手套、车辆座椅、用于车辆座椅的加热板、防护衣、袜类、服饰产品、鞋类、帽子、应变仪、能量储存装置以及能量转换装置。