一种高伸长的PEDOT:PSSPEG导电纤维的纺丝技术

专利2025-06-26  57

本发明涉及有机导电高分子基复合纤维的制备,特别涉及一种高伸长的pedot:pss/peg导电纤维的纺丝技术。


背景技术:

1、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(pedot:pss),是由pedot和pss两种聚合物络合形成的,pedot:pss水分散液具有很强的环境稳定性,成为了时下流行的导电高分子材料。湿法纺丝技术由于成本低、质量可控等特点,是当前制备pedot:pss基纤维的主要方法,优势在于能够制备出连续可纺的纤维,其中湿法纺丝pedot:pss纤维基材料凭借优异的导电性能和柔性成为了柔性电子器件领域中具有重要发展潜力的功能材料,在柔性电子器件领域得到了广泛的应用。然而通过湿法纺丝技术制备的pedot:pss基纤维可拉伸性不足,限制了在可穿戴电子领域的应用。因此如何制备出高拉伸性、连续可纺的pedot:pss基导电纤维成为了当下国内外科研领域的热门研究。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高伸长的pedot:pss/peg导电纤维的纺丝技术,以解决当前湿法纺丝技术中存在较低的拉伸性和导电稳定性差等问题,以扩展纤维在可穿戴电子领域中的应用。

2、本发明纺丝技术方案如下:

3、一种高伸长的pedot:pss/peg导电纤维的纺丝技术,其特征在于,制备步骤包括:

4、s1、在室温下配置pedot:pss混合纺丝液,向纺丝液中加入peg固体颗粒和dmso溶剂,机械搅拌2-3小时,超声消泡后得到共混纺丝液;

5、s2、通过单轴纺丝针将共混纺丝液用注射泵垂直匀速泵入混合凝固浴中,混合凝固浴为乙醇、水、氯化铜、氯化锂组成的混合溶液,共混纺丝液经过混合凝固浴固化成型后,进入eg浴后再水洗收集;

6、s3、将收集到的纤维在50℃的真空干燥箱中加热置放3h,最终制得高拉伸的pedot:pss/peg导电纤维。

7、进一步地,s1中,在室温下配置混合纺丝液是指将采购的由西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司提供的pedot:pss水溶液浓缩至18-23mg/ml。进一步地,s1中peg的质量占共混纺丝液总质量的5%-20%,dmso质量占共混纺丝液总质量的3%--10%。

8、进一步地,s1中,超声消泡是指超声分散30min,超声波震荡频率为40khz,均匀分散后静止,得到均匀的共混纺丝液。

9、进一步地,s2中,混合凝固浴中水和乙醇的体积比为7:3。

10、进一步地,s2中,混合凝固浴中,cu2+浓度为0.2mol/l,li+浓度为0.1mol/l。

11、进一步地,s2中的单轴纺丝针的针头采用25g。

12、进一步地,s2中水洗后的纤维使用聚四氟乙烯棒外部缠绕收集。

13、本发明的有益效果是:

14、1,本发明在纺丝液中引入水溶性高分子peg和dmso,制备高拉伸性的性能优异的pedot:pss/peg导电纤维。dmso是一种常见的极性有机溶剂添加剂,在一定程度上除去绝缘pss链,可以增强pedot:pss的电导率,用于调节纺丝制剂中的pedot构象,dmso的加入有助于改善纤维的可纺性,使得pedot:pss分子和peg分子更紧密地缠结在一起,宏观上表现为表面裂纹消失,拉伸性能提高。

15、2,本发明纺丝技术通过单轴湿法纺丝技术连续制备,凝固浴使用环保型的水和乙醇混合凝固浴,上述的凝固浴中添加cu2+、li+,cu2+和li+通过静电络合作用使得纺丝液快速纤维化,作为辅助成型添加剂,缩短pedot分子主链的共轭结构进而增加缠结,从而促进形成稳定的pedot:pss/peg交联网络,使得纤维的拉伸性和导电性显著提升。

16、3,本发明采用湿法纺丝技术制备纤维,通过在凝固浴中添加cu2+、li2+辅助成型提高拉伸性,eg后处理提高导电性,优异的性能使该纤维成为了柔性电子器件领域中具有重要发展潜力的功能材料。



技术特征:

1.一种高伸长的pedot:pss/peg导电纤维的纺丝技术,其特征在于,制备步骤包括:

2.根据权利要求1所述的一种高伸长的pedot:pss/peg导电纤维的纺丝技术,其特征在于,s1中,在室温下配置混合纺丝液是指将采购的由西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司提供的pedot:pss水溶液浓缩至18-23mg/ml。

3.根据权利要求1所述的一种高伸长的pedot:pss/peg导电纤维的纺丝技术,其特征在于,s1中peg的质量占共混纺丝液总质量的5%-20% ,dmso质量占共混纺丝液总质量的3%-10%。

4.根据权利要求1所述的一种高伸长的pedot:pss/peg导电纤维的纺丝技术,其特征在于,s1中,超声消泡是指超声分散30min,超声波震荡频率为40 khz,均匀分散后静止,得到均匀的共混纺丝液。

5.根据权利要求1所述的一种高伸长的pedot:pss/peg导电纤维的纺丝技术,其特征在于, s2中,混合凝固浴中水和乙醇的体积比为7:3。

6.根据权利要求1所述的一种高伸长的pedot:pss/peg导电纤维的纺丝技术,其特征在于,s2中,混合凝固浴中,cu2+浓度为0.2mol/l ,li+浓度为0.1mol/l。

7.根据权利要求1所述的一种高伸长的pedot:pss/peg导电纤维的纺丝技术,其特征在于,s2中的单轴纺丝针的针头采用25g。

8.根据权利要求1所述的一种高伸长的pedot:pss/peg导电纤维的纺丝技术,其特征在于,s2中的eg浴为体积比为1:1的eg和水。

9.据权利要求1所述的一种高伸长的pedot:pss/peg导电纤维的纺丝技术,其特征在于,s2中水洗后的纤维使用聚四氟乙烯棒外部缠绕收集。


技术总结
一种PEDOT:PSS/PEG导电纤维的的纺丝技术,涉及有机导电高分子基复合纤维的制备技术领域,在PEDOT:PSS纺丝液中加入PEG固体颗粒和DMSO溶剂,通过单轴纺丝针将共混纺丝液用注射泵垂直匀速泵入混合凝固浴中,混合凝固浴为乙醇、水、氯化铜、氯化锂组成的混合溶液,共混纺丝液经过混合凝固浴固化成型后,进入EG浴后再水洗收集,将收集到的纤维在50℃真空干燥箱中加热置3h,最终制得高拉伸的PEDOT:PSS/PEG导电纤维。本发明采用湿法纺丝技术制备纤维,通过在纺丝液中添加PEG固体颗粒和DMSO溶剂提高拉伸性能,凝固浴中添加Cu2+、Li+辅助成型提高拉伸性和可纺性,EG后处理提高导电性,优异的性能使该纤维成为了柔性电子器件领域中具有重要发展潜力的功能材料。

技术研发人员:张强飞,于博,张俊豪,杨博,赵佳薇,陈浩霖,刘振国
受保护的技术使用者:西北工业大学宁波研究院
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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