本发明专利技术涉及一种压电纳米纤维纱线，具体涉及一种导电丝/静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱的制备方法及装置。通过将PVDF静电纺纳米纤维/ITO复合膜在高压电场中极化以提高PVDF压电性能，并利用激光束照射将复合膜裁切成5mm宽的窄条，窄条通过导条槽和一对罗拉钳口，导纱轮引入一根导电丝与PVDF静电纺纳米纤维/ITO复合膜条带加捻成压电纳米纤维纱线。该压电纳米纤维纱线当在2cN的力下拉伸回缩时能产生3mV的输出电压，从而使得该压电纳米纤维纱线可以织入智能服装作为传感器进行健康监测，具有高柔韧性、透气性好、耐洗性好、经久耐用等特点，适于推广与应用。适于推广与应用。适于推广与应用。
【技术实现步骤摘要】
一种导电丝/静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱的制备方法及装置
[0001]本专利技术涉及一种压电纳米纤维纱线的制备方法，具体涉及一种导电丝/静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱的制备方法及装置。
技术介绍
[0002]压电传感器具有在变形时产生电荷的能力，这种传感器在健康检测及能量收集等领域有广泛的应用。例如，压电传感器位于人体上或人体附近，可用于记录生命体征，包括心跳、血压和呼吸期间的胸部扩张。将此类传感器集成到服装中可用于持续的无线健康监测。压电传感器也可用于结构健康监测，即通过集成到建筑元件或车辆上来监测振动和冲击。基于聚合物的压电传感器通常采用聚偏二氟乙烯(PVDF)或其共聚物之一。为了使得PVDF具有压电效应，必须形成极性β相微晶；这通常通过在低于其结晶熔点的温度下拉伸聚合物或在非常高的电场下极化实现材料的永久极化。直到最近，对纤维形式的PVDF的研究主要集中在通过静电纺丝生产的直径在纳米范围内的纤维薄膜上。对压电纳米纤维薄膜两面金属化，并进一步嵌入环氧树脂中以进行机械屏蔽制得压电复合膜。
[0003]已公开的专利技术专利CN112899806A将PVDF或其聚合物溶于DMF和Ac中，加热搅拌一定时间；加入适量荧光配合物和添加物溶解，得到静电纺丝前驱体溶液；静电纺丝后即得多功能压电纳米纤维材料。
[0004]已公开的专利技术专利CN109989179A将聚偏二氟乙烯加入溶有蔗糖的溶剂中，利用磁力搅拌器搅拌至全部溶解；采用静电纺丝设备对聚偏氟二乙烯/蔗糖溶液进行纺丝，利用铝电极进行承接，即得到聚偏二氟乙烯/蔗糖压电纳米纤维膜。然而，将薄膜层压到纺织品上使生产相对复杂，且薄膜会对最终纺织产品的性能(例如悬垂性、舒适性、透气性)产生负面影响。
[0005]本专利技术申请公开提供一种压电纳米纤维纱制备方法及装置，可使用简单的制造工艺低成本制得12pC N
‑1输出功率的压电纳米纤维纱，且该纱织成的智能纺织品具有较好的柔韧性和透气性。
技术实现思路
[0006]有鉴于此，本专利技术提供一种导电丝/静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱的制备方法及装置。
[0007]为了实现上述技术目的，本专利技术公开提供了一种导电丝/PVDF静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱的制备装置，包括：卷膜辊、依次设置于所述卷膜辊一侧的抗静电胶辊对一、抗静电胶辊对二、抗静电胶辊对三和抗静电胶辊对四；
[0008]所述抗静电胶辊对一与所述抗静电胶辊对二之间设有相互平行的绝缘板和导电金属板；所述绝缘板上均匀分布导电金属针头，且所述导电金属针头连接高压发生器；
[0009]所述抗静电胶辊对二与所述抗静电胶辊对三之间设有激光切割喷嘴；
[0010]所述抗静电胶辊对三与所述抗静电胶辊对四之间设有导条槽；所述导条槽的顶部设有纱筒和导电丝定位轮；
[0011]位于所述抗静电胶辊对四一侧的导纱钩和加捻卷绕装置。
[0012]可选地，所述抗静电胶辊对一与所述卷膜辊的表面线速度相同，所述抗静电胶辊对二的表面线速度是所述抗静电胶辊对一表面线速度的1.02
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1.16倍，以保证PVDF静电纺纳米纤维/ITO复合膜在极化过程中的平整度；所述抗静电胶辊对三的表面线速度是所述抗静电胶辊对二表面线速度的1.02
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1.16倍，以保证PVDF静电纺纳米纤维/ITO复合膜在激光切割过程中的平整度；所述抗静电胶辊对四的表面线速度是所述抗静电胶辊对三表面线速度的1.02
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1.16倍，以保证PVDF静电纺纳米纤维/ITO复合膜条带在和导电丝复合时的平整度。
[0013]可选地，所述导电丝定位轮上设有固定导电丝的凹槽。
[0014]可选地，所述导条槽沿长度方向的中轴线与所述导电丝定位轮的中心位于同一垂直平面。
[0015]可选地，所述加捻卷绕装置包括加捻钩、加捻盘、筒管和锭子；其中，
[0016]所述加捻钩垂直固定在所述加捻盘上且钩尖朝外，所述筒管插在所述锭子上。
[0017]本专利技术还请求保护一种导电丝/静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱的制备方法，采用上述装置制备导电丝/静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱的方法，具体包括如下步骤：
[0018]1)所述卷膜辊以5～20m/min的速度将PVDF静电纺纳米纤维/ITO复合膜退绕，并以与所述卷膜辊相同的表面线速度喂入抗静电胶辊对一中；
[0019]2)控制所述抗静电胶辊对二的表面线速度并打开所述高压发生器，输出5000～60000V正高压到所述导电金属针头上，所述导电金属针头7与所述导电金属板之间形成高压电场，所述导电金属针头电晕放电将PVDF静电纺纳米纤维膜极化，使得所述PVDF静电纺纳米纤维膜中的电偶极子取向排列；
[0020]需要说明的是，取向排列的方向从上到下，以提高PVDF静电纺纳米纤维膜的压电性能。
[0021]3)控制所述抗静电胶辊对三的表面线速度，通过所述激光切割喷嘴将PVDF静电纺纳米纤维/ITO复合膜切成3～10mm宽的PVDF静电纺纳米纤维/ITO复合膜条带；
[0022]4)所述纱筒主动退绕，将导电丝输送到主动回转的所述导电丝定位轮上，并控制所述导电丝定位轮的表面线速度与所述抗静电胶辊对四的表面线速度相同；且所述导电丝定位轮将导电丝的位置固定并输送到所述抗静电胶辊对四的钳口处，使所述导电丝与所述PVDF静电纺纳米纤维/ITO复合膜条带汇合，并通过所述导条槽保证导电丝在PVDF静电纺纳米纤维/ITO复合膜条带的中间部位；
[0023]5)所述导电丝被包在所述PVDF静电纺纳米纤维/ITO复合膜条带中心，被后续的加捻卷绕装置加捻及纱条上的捻度传递形成加捻三角区并制成导电丝/静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱；
[0024]所述导电丝/静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱穿过导纱钩，并绕过加捻钩被卷绕到筒管上；加捻钩由加捻盘带动以2500～10000rpm的转速旋转；筒管由锭子带动以2526～2604rpm的转速旋转，最终使得加捻钩给导电丝/静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱加上100～800捻/米的捻度；且所述锭子带动筒管在水平方向以0.02～0.9m/min的速度往复运动以使
得纱线均匀卷绕到筒管的长度方向。
[0025]可选地，所述PVDF静电纺纳米纤维/ITO复合膜是由PVDF静电纺纳米纤维膜和ITO复合膜组成；且所述PVDF静电纺纳米纤维膜位于所述绝缘板的一侧。
[0026]可选地，所述抗静电胶辊对二的表面线速度是所述抗静电胶辊对一表面线速度的1.02
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1.16倍，所述抗静电胶辊对三的表面线速度是所述抗静电胶辊对二表面线速度的1.02
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1.16倍，所述抗静电胶辊对四的表面线速度是所述抗静电胶辊对三表面线速度的1.02
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1.16倍。
[0027]可选地，所述导电丝/静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱的纱芯上导电丝作为一个电极；皮层PVDF静电纺纳米纤维/ITO复合膜的ITO复合膜本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种导电丝/PVDF静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱的制备装置，其特征在于，包括：卷膜辊(1)、依次设置于所述卷膜辊(1)一侧的抗静电胶辊对一、抗静电胶辊对二、抗静电胶辊对三和抗静电胶辊对四；所述抗静电胶辊对一与所述抗静电胶辊对二之间设有相互平行的绝缘板(6)和导电金属板(8)；所述绝缘板(6)上均匀分布导电金属针头(7)，且所述导电金属针头(7)连接高压发生器(5)；所述抗静电胶辊对二与所述抗静电胶辊对三之间设有激光切割喷嘴(11)；所述抗静电胶辊对三与所述抗静电胶辊对四之间设有导条槽(15)；所述导条槽(15)的顶部设有纱筒(16)和导电丝定位轮(18)；位于所述抗静电胶辊对四一侧的导纱钩(23)和加捻卷绕装置(24)。2.根据权利要求1所述的一种导电丝/静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱的制备装置，其特征在于，所述导电丝定位轮(18)上设有固定导电丝(17)的凹槽。3.根据权利要求1所述的一种导电丝/静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱的制备装置，其特征在于，所述导条槽(15)沿长度方向的中轴线与所述导电丝定位轮(18)的中心位于同一垂直平面。4.根据权利要求1所述的一种导电丝/静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱的制备装置，其特征在于，所述加捻卷绕装置(24)包括加捻钩(241)、加捻盘(242)、筒管(243)和锭子(244)；其中，所述加捻钩(241)垂直固定在所述加捻盘(242)上且钩尖朝外，所述筒管(243)插在所述锭子(244)上。5.一种导电丝/静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱的制备方法，其特征在于，采用如权利要求1所述装置制备导电丝/静电纺纳米纤维/ITO膜复合纱的方法，具体包括如下步骤：1)所述卷膜辊(1)以5～20m/min的速度将PVDF静电纺纳米纤维/ITO复合膜(2)退绕，并以与所述卷膜辊(1)相同的表面线速度喂入抗静电胶辊对一中；2)控制所述抗静电胶辊对二的表面线速度并打开所述高压发生器(5)，输出5000～60000V正高压到所述导电金属针头(7)上，所述导电金属针头7与所述导电金属板(8)之间形成高压电场，所述导电金属针头(7)电晕放电将PVDF静电纺纳米纤维膜极化，使得所述PVDF静电纺纳米纤维膜中的电偶极子取向排列；3)控制所述抗静电胶辊对三的表面线速度，通过所述激光切割喷...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨恩龙，史晶晶，易洪雷，韩万里，武鲜艳，谢胜，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：
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