本发明专利技术公开了一种基于无溶剂电纺的导电微纳米纤维绞线及其制备方法，该导电微纳米纤维绞线包括光固化材料模板绞线和导电高分子层，所述光固化材料模板绞线由无溶剂电纺紫外光固化为微纳米纤维缠绕而成，所述导电高分子层由原位聚合法制得，包括渗透于模板绞线内部和包覆于模板绞线外部的导电高分子层。该导电微纳米纤维绞线在保持了优良的可拉伸性的同时进一步提高了纤维绞线的导电性，同时在静电纺丝制备过程中无需添加有机溶剂，制备过程更加安全环保，适宜大规模生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于纳米 材料制备领域。
技术介绍
静电纺丝技术是一种简单有效制备微/纳米纤维的方法，使用静电纺丝技术制备 的纳米纤维，可被制成绞线等更多丰富的结构，以扩展其应用范围。但是传统的静电纺丝技 术，由于纺丝过程中会发挥大部分的有机溶剂，造成很大的资源浪费和环境污染，甚至有些 有机溶剂还有毒性，会损害人的健康。而无溶剂纺丝技术在纺丝过程中不需要溶剂，因而解 决了传统有溶剂纺丝污染环境的弊端。目前的无溶剂纺丝有熔体纺丝，热固化纺丝，UV光 固化纺丝等。UV光固化可使用的材料很多，其中聚氨酯丙烯酸酯（PUA)是一种较为理想的 紫外光固化树脂，常用于涂料和胶粘剂领域，其固化后的膜或纤维具有聚氨酯的高耐磨性、 粘附力、柔韧性、和优良的耐低温性能，是一种综合性能优良的辐射固化材料。对于UV光固 化纺丝目前仅限于中国专利（CN104532367A)通过紫外固化的方法得到了聚氨酯微纳米纤 维，中国专利（CN101021017A)也通过紫外固化的方法得到了聚氨酯类微纳米纤维，但其需 要与活性稀释剂按照一定的比例混合使用，前驱液制备比较麻烦，并且制备的纤维普遍较 短且不规则、固化不完全，长度最大值为1厘米，且韧性较差，不能被加工成绞线等较复杂 的结构，而且这些纤维都不具备导电性能，限制了材料的应用范围。 当今社会电子设备飞速发展，对电子设备内部的要求也越来越高，尤其是可穿戴 电子设备等的出现，使得对导电材料的要求除了优良的导电性能之外，还需要相当好的柔 韧性，这就使得柔性导电材料越来越受到人们的关注和重视。但是以静电纺丝法制得的纳 米纤维或纳米纤维绞线大都存在电导率过低或柔韧性较差的问题，不能很好的适应微型电 子器件的应用需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于无溶剂电纺的导电纳米纤 维绞线及其制备方法，该导电微纳米纤维绞线在保持了优良的可拉伸性的同时进一步提高 了纤维绞线的导电性，同时在静电纺丝制备过程中无需添加有机溶剂，制备过程更加安全 环保，事宜大规模生产。 为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下： -种基于无溶剂电纺的导电微纳米纤维绞线，所述导电微纳米纤维绞线包括光固 化材料模板绞线和导电高分子层，所述光固化材料模板绞线由无溶剂电纺紫外光固化为微 纳米纤维缠绕而成，所述导电高分子层由原位聚合法制得，包括渗透于模板绞线内部和包 覆于模板绞线外部的导电高分子层。 本专利技术的模板绞线是在少氧环境下，利用静电纺丝技术，以紫外光作为光源，引发 具有化学反应活性的光固化预聚物快速转化为固态的微/纳米纤维，由于纺丝前驱液中所 有的原料均参与聚合反应，整个过程无有机溶剂参与，无挥发性有机化合物VOC排放，安全 环保，适宜规模化生产，少氧环境下，氧阻聚现象不明显，光固化材料聚合完全，所得微纳米 纤维较长且规则均一，柔韧性好，由这种纤维制成模板绞线，使所得导电微纳米纤维绞线具 有优良的拉伸恢复性能，模板纤维浸于导电高聚物原位聚合前驱体溶液中，高聚物在模板 表面聚合的同时也进入绞线内部的纤维间隙中形成导电高分子层，有效提高了材料的电导 率，使得该导电微纳米纤维绞线具有优良的拉伸回复和导电性能，可用于制备光学器件、电 子器件等。 进一步的，所述导电微纳米纤维绞线的最大拉伸率大于等于200%。 进一步的，所述导电微纳米纤维绞线的电导率为102s/cm数量级，拉伸状态下电导 率随拉伸率的增大而减小。 本专利技术还公开了所述的一种基于无溶剂电纺的导电微纳米纤维绞线的制备方法， 包括以下步骤： (1)配置纺丝前驱液：将光固化材料的液体预聚物与光引发剂在避光环境下混合 均匀，再在自然光环境下静置使其预聚，得纺丝前驱液； (2)制备模板绞线：将步骤（1)配得的纺丝前驱液置于静电纺丝装置连通纺丝喷 头的储液机构中，并将所述静电纺丝装置的纺丝喷头和收集极置于少氧环境下进行电纺， 所述静电纺丝装置为制备有序微纳米纤维的电纺装置，电纺过程中用紫外光源对纺丝喷头 喷出的射流和静电纺丝装置的收集极进行照射，收集收集极上有序排列光固化材料微纳米 纤维，将其缠绕成粗细均匀的绞线作为模板绞线； (3)配置原位聚合前驱体溶液：将导电聚合物的单体、氧化剂、掺杂酸溶于去离子 水制成原位聚合前驱体溶液； (4)导电层包覆：将步骤（2)所得的模板绞线浸入步骤（3)所得的原位聚合前驱 体溶液中，静置待导电聚合物完全包覆模板绞线后取出干燥即得导电微纳米纤维绞线。 专利技术人认为，静电纺丝法制备UV固化材料微纳米纤维固化不完全、纤维普遍较短 且不规则的原因在于：静电纺丝作为一种制备微纳米纤维的方法，将其用于制备光固化材 料微纳米纤维，其制得的微纳米纤维的比表面积大特点，这种纤维形态增大了预聚物与氧 气的接触面积，使其与空气中的氧气接触更加充分，放大了 UV固化材料在固化过程中的氧 阻聚现象的作用，阻碍了预聚物的聚合固化，从而导致所制得的光固化材料微纳米纤维固 化不完全、韧性差、纤维普遍较短且不规则，影响了纤维的规模化生产和应用前景。本专利技术 的制备方法，选择在氧气浓度低的少氧环境下进行电纺过程制备微纳米纤维，在纺丝过程 中，预聚物溶液在高电压作用下，从喷丝嘴喷出形成射流，射流中的光引发剂吸收紫外光的 能量而产生活性自由基，活性自由基引发预聚物发生聚合反应，射流下落的过程中伴有纤 维的劈裂，最终在收集极上形成聚合物微纳米纤维，从而实现无溶剂静电纺丝。少氧的纺丝 环境，有效避免了在静电纺丝的氧阻聚现象，从而大量制得固化完全、形态规则且连续的微 纳米纤维，且在纺丝过程中无有机溶剂参与，有效避免了有机溶剂挥发造成的环境污染，安 全环保，该方法适用于光固化材料微纳米纤维的规模化工业生产。 进一步的，所述步骤（1)的光固化材料为聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚醚丙 烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸树脂中的一种或多种。 进一步的，所述步骤（1)的光固化材料为聚氨酯丙烯酸酯，所述光引发剂与聚氨 酯丙烯酸酯的质量比为1:10~30,所述步骤（1)的静置预聚时间为1~2天。 在众多光固化材料中，聚氨酯丙烯酸酯（PUA)为一类较为理想的紫外光固化树 月旨，常用于涂料和胶粘剂领域，其固化后的膜或纤维具有聚氨酯的高耐磨性、粘附力、柔韧 性、高剥离强度和优良的耐低温性能以及聚丙烯酸酯卓越的光学性能和耐候性，是一种综 合性能优良的辐射固化材料。作为涂料和胶黏剂当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于无溶剂电纺的导电微纳米纤维绞线，其特征在于，所述导电微纳米纤维绞线包括光固化材料模板绞线和导电高分子层，所述光固化材料模板绞线由无溶剂电纺紫外光固化为微纳米纤维缠绕而成，所述导电高分子层由原位聚合法制得，包括渗透于模板绞线内部和包覆于模板绞线外部的导电高分子层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：龙云泽，于桂凤，贾宪生，王乐，何宏伟，贺晓晓，李金涛，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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