柔性可穿戴纤维制备及其性能研究

• 作 者: 丁文凤
• 出 处: 浙江理工大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 可穿戴纤维 AIE PDMS 壳聚糖 碳纳米管

新型智能纤维及其纺织品的出现,使人们步入了一个全新的智能纺织品时代,制备具有新型功能的智能纤维是新型纺织品研究的一个重要领域。智能纤维由于长径比大、可加工等特点,被一部分专家看作是纺织服装行业可持续发展的希望。然而目前针对智能纤维的研究主要集中在后处理阶段。即通过喷涂或吸附等方法将功能性材料与普通纤维结合以获得具有某些功能性的智能纤维。这种方式大大降低了纤维的柔韧性和编织性,且耐久性不强,在多次使用后功能性材料容易剥落以至纤维的功能性大打折扣。因此通过纺丝的方式制备功能纤维具有非常重大的意义。基于此本论文通过纺丝的方法制备了两种功能性的智能纤维。一种是具有高发光性和高柔韧性的发光纤维,另一种是具有生物可降解和导电性的导电纤维,并对其结构和性能进行研究,主要研究内容如下:1)以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为柔性纤维基底复合聚集诱导发光(AIEgens)材料,通过一步挤出瞬时热固化纺丝方法成功的制备了具有多发光颜色、高弹性和优异的机械性能的发光纤维。并利用荧光光谱(PL)、扫描电子显微镜(SEM)、共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)、光学显微镜(OM)、紫外分析仪、万能试验机等分析测试仪器对纤维的性能进行分析研究。结果表明,通过本实验所介绍的简便易操作的纺丝方法能够制备出大量直径均匀、高柔性和高度发光性的发光纤维。即使荧光团的含量低至0.3wt%,在紫外光的激发下,纤维依然能够发出颜色均一且明亮的光;且聚集诱导发光材料的添加对纤维的应力应变性能影响非常小,因此纤维具有良好的机械性能,可以直接通过针织的方法织成发光衣物,这是其他发光纤维做不到的。2)以具有可降解性的壳聚糖(CS)为纤维基底,羧基化多壁碳纳米管(MWNTs)为导电材料,通过干-湿法纺丝的方法制备了具有生物降解性和传感性能的导电纤维。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、万能试验机、数字源表等表征分析仪器对纤维的性能进行分析。结果表明,碳纳米管/壳聚糖复合材料不仅能够通过干-湿法纺丝方法形成纤维,而且还可以通过旋涂、书写等其他方法制备出具有多形态的导电和生物可降解性材料。将碳纳米管/壳聚糖纤维制备成传感器,其电阻变化率可以达到9.3%,表现出优越的传感性能。本论文以制备可穿戴功能性纤维为主体,通过简单方便的一步挤出瞬时热固化成型和干-湿法纺丝方法制备出具有优异性能的发光纤维和导电纤维,并对其性能和应用进行了研究。其中发光纤维具有高度柔韧性和发光性,可直接编织成织物。导电纤维还可以作为传感器进行应用。显示了功能性纤维在可穿戴设备中的应用前景,同时为功能性纤维的制备提供了一种新的思路。