一种细菌纤维素/聚吡咯复合导电纤维的制备方法

本发明属于新能源储能器件，具体涉及一种细菌纤维素/聚吡咯复合导电纤维的制备方法。

背景技术：

1、随着人类对高质量生活和健康情况精准监测的追求，用于人体健康活动的穿戴电子设备得到了广泛的研究兴趣。而织物作为人类的“第二皮肤”，设计智能织物作为可穿戴电子设备具有天然的轻便和舒适性的优势。传感器作为可穿戴电子设备的关键组成部分，可以完成原始的信息采集。此外纤维是织物的基本组成单元，因此，设计纤维基的机械运动传感器对开发用于人体活动监测的智能织物具有重要意义。

2、目前，用于机械运动监测的纤维状传感器主要有纤维状电容式传感器、纤维状压电式传感器、纤维状电阻式传感器、纤维状静电式传感器和纤维状电磁式传感器。纤维状电阻式传感器相比于其他传感器，具有结构简单和成本低廉的特点。而目前的纤维状电阻式传感器主要由金属或者导电碳基材料制备而成，其机械性能和生物降解性能很难得到保障，且存在制备工艺复杂和成本昂贵等缺陷。

3、因此，一种制备工艺简单、机械性能优异和可生物降解的细菌纤维素/聚吡咯复合导电纤维的制备方法亟待提出。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的缺陷，本发明提供一种细菌纤维素/聚吡咯复合导电纤维的制备方法，通过在细菌纤维素的三维网络结构中原位合成聚吡咯颗粒，并利用湿拉和湿拧的方法，制备得到复合导电纤维。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

3、本发明提供一种细菌纤维素/聚吡咯复合导电纤维的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、将bc细菌纤维膜素材料浸泡在氯化铁溶液中，使得fe3+充分扩散到bc的纳米网络结构中得到bc/fe3+复合物；

5、s2、将吡咯单体和对甲苯磺酸溶解在蒸馏水中制备得到混合溶液；

6、s3、将步骤s1得到的bc/fe3+复合物加入到步骤s2得到的混合溶液中，在bc的纳米网络结构中原位聚合生成掺杂有p～tsa的ppy～p颗粒，得到bc/ppy～p复合物；

7、s4、将步骤s3得到的bc/ppy～p复合物用蒸馏水浸泡和清洗进行除杂处理；

8、s5、将步骤s4得到的产物进行湿拉处理；

9、s6、将步骤s5得到的产物进行湿拧处理，并在拉伸的状态下进行干燥和定型得到细菌纤维素/聚吡咯复合导电纤维。

10、优选的，所述步骤s1中bc细菌纤维膜素材料采用如下步骤制备而成：将半脱水的bc细菌纤维膜素裁剪成条状，浸泡在蒸馏水中溶胀去除杂质，利用机械压缩去除部分水分；所述bc细菌纤维膜素材料的厚度为1～3mm，宽度为4～8mm；结晶度为85～95％。

11、优选的，所述步骤s1中氯化铁溶液的fe3+浓度范围为0.05～0.5mol/l。

12、优选的，所述步骤s2中吡咯单体和对甲苯磺酸的摩尔浓度比值为1；所述步骤s1中fe3+浓度与吡咯单体浓度比值范围为1～3。

13、优选的，所述步骤s3中原位聚合的反应温度范围为1～8℃，反应时间为30～120分钟。

14、优选的，所述步骤s4中湿拉后产品的长度变化为原长的120～140％。

15、优选的，所述步骤s5中湿拧后产品的长度变化为原长的80～90％，保持拉伸状态的拉力范围为5～20n，干燥温度为25～50℃，干燥定型时间为1～3小时。

16、本发明相较于现有技术，具有以下有益效果：

17、(1)本发明提供的bc/ppy-p复合导电纤维制备流程简单、成本低廉。

18、(2)本发明利用可再生和可降解的bc作为基体材料，制备的复合导电纤维具有可降解特性。

19、(3)本发明将导电聚吡咯原附着在bc纳米纤维上，经过湿拉和湿拧处理后制备的复合导电纤维具优越的机械强度和导电性能。

技术特征：

1.一种细菌纤维素/聚吡咯复合导电纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的细菌纤维素/聚吡咯复合导电纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中bc细菌纤维膜素材料采用如下步骤制备而成：将半脱水的bc细菌纤维膜素裁剪成条状，浸泡在蒸馏水中溶胀去除杂质，利用机械压缩去除部分水分；所述bc细菌纤维膜素材料的厚度为1～3mm，宽度为4～8mm；结晶度为85～95％。

3.根据权利要求1所述的细菌纤维素/聚吡咯复合导电纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中氯化铁溶液的fe3+浓度范围为0.05～0.5mol/l。

4.根据权利要求1所述的细菌纤维素/聚吡咯复合导电纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中吡咯单体和对甲苯磺酸的摩尔浓度比值为1；所述步骤s1中fe3+浓度与吡咯单体浓度比值范围为1～3。

5.根据权利要求1所述的细菌纤维素/聚吡咯复合导电纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中原位聚合的反应温度范围为1～8℃，反应时间为30～120分钟。

6.根据权利要求1所述的细菌纤维素/聚吡咯复合导电纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中湿拉后产品的长度变化为原长的120～140％。

7.根据权利要求1所述的细菌纤维素/聚吡咯复合导电纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤s5中湿拧后产品的长度变化为原长的80～90％，保持拉伸状态的拉力范围为5～20n，干燥温度为25～50℃，干燥定型时间为1～3小时。

技术总结本发明公开了一种细菌纤维素/聚吡咯复合导电纤维的制备方法，包括以下步骤：将BC细菌纤维膜素材料浸泡在氯化铁溶液中；将吡咯单体和对甲苯磺酸溶解在蒸馏水中制备得到混合溶液；将BC/Fe<supgt;3+</supgt;复合物加入到混合溶液中，得到BC/PPy～P复合物；将BC/PPy～P复合物用蒸馏水浸泡和清洗进行除杂处理、湿拉处理、湿拧处理，并在拉伸的状态下进行干燥和定型得到细菌纤维素/聚吡咯复合导电纤维。本发明提供的BC/PPy‑P复合导电纤维制备流程简单、成本低廉。本发明利用可再生和可降解的BC作为基体材料，制备的复合导电纤维具有可降解特性。技术研发人员：胡三明,袁在贤受保护的技术使用者：湖北科技学院技术研发日：技术公布日：2024/9/12