Page 92 - 《精细化工》2022年第11期

·2242· 精细化工 FINE CHEMICALS
式制备金属涂层导电织物具有制备过程简单、操作
方便、织物导电性能好等优点。
对于金属涂层导电织物的研究已有很多文献报
道，但导电织物的耐用性仍不能满足实际应用的需
要，其中，耐洗性是制约金属涂层导电织物规模化
应用的主要问题。金属导电涂层与织物之间的结合
力较低，在织物洗涤过程中，受到的剪切力和洗涤
剂等的作用会导致金属涂层的剥落，这会造成导电
织物的导电性能迅速下降，从而失去应用价值，因
此，导电织物在使用过程中的稳定性亟待提高。
[7]
MAO 等 以棉织物为基底材料，接枝多巴胺后再沉
积银纳米粒子，制备出电阻低至 0.023 Ω/sq 的导电
织物，并且在洗涤 40 min 后上升至 0.575 Ω/sq。
[8]
CHEN 等 先利用聚丙烯酰胺接枝改性，再用化学
镀的方式，制备出镍基导电棉织物，并在洗涤 30 min
后电阻由 3.6 Ω 上升至 4.9 Ω。JIA 等 通过银纳米
颗粒的原位生长和构建聚二甲基硅氧烷层制备出超
疏水导电织物，而且经过 5000 次拉伸后仍能保持高
导电性。研究人员大多只对导电织物的性能进行了
简单的表征，很少关注引起变化的原因，因此，需
要进一步的研究探索。
心电图（ECG）被用于记录心脏电活动，是最
重要的生理信号之一，它包含了大量有关心脏状况
和心脏相关疾病的信息，如心律失常、心脏骤停、
房性早搏、室性早搏、充血性心力衰竭和冠状动脉
疾病 [10-12] 。在心脏活动期间，血液在体内循环，由
于心房和心室的极化和去极化，心脏产生电流，这
可以通过心电图在皮肤上测量 [13] 。在可穿戴式心电
图设备中，电极是影响信号质量和用户舒适度的主
要部件。把导电织物应用于采集心电图的电极，有
望满足这两方面的要求。ANKHILI 等
覆改性聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)∶聚(苯乙烯磺酸盐)
（PEDOT∶PSS），制备出导电织物电极，组装到女
性内衣，监测心电图信号并且可耐 50 次洗涤循环。
QIN 等 [15] 以壳聚糖织物为基底材料，采用化学镀银
的方式制备出电阻低至 0.0332 Ω/sq 的织物电极，在
不同运动状态下都能成功捕获心电图信号。因此，
具有高耐用性的织物电极仍需继续研究。
本文以棉织物为基底材料，γ-巯丙基三甲氧基
硅烷（MPTS）为接枝改性剂，采用化学镀银的方式
制备出高耐用性棉织物电极（Ag/M-CF）。为了研究
Ag/M-CF 在使用过程中的稳定性，研究了拉伸、弯
曲、氧化、洗涤过程中 Ag/M-CF 的导电性变化。并
利用 SEM 研究了导电性变化的原因。采用抑菌圈法
测试织物的抗菌性能，并对抗菌过程进行分析。将
制备的 Ag/M-CF 作为心电电极应用到智能服装中，
在使用过程中监测人体心电图。
第 39 卷
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
纯棉织物（CF），中国广州泰速服装厂；MPTS，
上海麦克林生化科技有限公司；盐酸（质量分数
36%~38% ），广州市良田光明化工厂；硝酸银
（AgNO 3 ），广州市东征化玻仪器有限公司；异丙醇、
氢氧化钠（NaOH）、氨水（NH 3 •H 2 O，质量分数 25%）、
酒石酸和无水乙醇，天津富宇精细化工有限公司；
葡萄糖，天津福晨化学试剂厂；大肠杆菌（ATCC
25922），广东省微生物研究所；营养琼脂和磷酸盐
缓冲盐（PBS），广东环凯微生物科技有限公司。所
有试剂均为分析纯，未经进一步纯化直接使用。洗
衣液，广州蓝月亮实业有限公司，主要成分为表面
活性剂、酶制剂、稳定剂、黏度调节剂、香氛。除
[9]
洗涤用水外，实验用水均通过实验室净化系统净化。
SU5000 型场发射扫描电子显微镜，日本 Hitachi
公司；D8 Advance 型 X 射线多晶衍射仪，德国 Bruker
AXS 公司；Axis Ultra DLD 型光电子能谱仪，英国
Kratos 公司；KDB-1 型四探针电阻率/方阻测试仪，
广州市昆德科技有限公司；ZHWHY-200D 型恒温培
养振荡器，上海智城分析仪器制造有限公司；
ME204T/02 型电子分析天平，梅特勒-托利多仪器
（上海）有限公司；XPB30-875S 型长虹洗衣机，慈
溪市泰鑫电器有限公司；Instron5565 型电子万能材
料试验机，美国 Instron 公司；DSX-24L 型手提式高
压蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械厂；BD56 型微生
物培养箱，德国 Binder 公司。
1.2 导电棉织物的制备
1.2.1 棉织物硅烷改性处理
将棉织物先用无水乙醇和去离子水各清洗 1
[14] 通过织物涂
次，再在 NaOH 水溶液（质量浓度 30 g/L）中完全
浸泡 3 h 后，用去离子水冲洗，于 105 ℃烘干。先
将质量比为 11∶88∶1 的异丙醇、去离子水、MPTS
混合液用 0.1 mol/L 盐酸调节 pH 至 3.5 制成硅烷改
性溶液。再将 1 片棉织物（4 cm×7 cm）在 100 ℃
下浸入 30 mL 硅烷改性溶液中 1 h，以在棉织物表面
形成硅烷层，用去离子水冲洗织物 10 次，并在 105 ℃
下烘 15 min，记为 M-CF。
1.2.2 棉织物电极的制备
化学镀液由银氨溶液和还原溶液组成。将银氨溶
液（1.2 g AgNO 3、150 μL 1 mol/L NaOH 和 1.5 mL
NH 3•H 2O 溶于 30 mL 去离子水中） [16] 和还原剂溶液
（0.6 g 葡萄糖、0.12 g 酒石酸和 6 mL 无水乙醇溶于
30 mL 去离子水中）转移到同一个锥形瓶中，混合均
匀。将 1 片 M-CF（4 cm×7 cm）浸入 60 mL 化学镀液
中，并在 30 ℃下振荡 2 h，用去离子水冲洗后于 105 ℃
烘 15 min 获得棉织物电极，记为 Ag/M-CF。