一种新型多功能三维导电织物以及制备方法和用途
技术领域
本发明涉及纺织品领域，尤其是涉及一种新型多功能三维导电织物。
背景技术
导电织物作为一种功能性面料，在抗静电、发热、电磁屏蔽及智能可穿戴纺织品等领域具有广泛的应用，传统的导电织物制备方式是以金属导电纤维如铜丝、不锈钢丝、碳纤维为原料进行织造。专利CN 105256389 B给出一种抗静电双面织物及其生产方法，将棉纤维与不锈钢纤维混纺得到棉/不锈钢短纤混纺纱；采用赛络包芯纺纱方式制备不锈钢长丝作为芯纱、棉纤维作为外包纤维的棉/不锈钢单丝包芯纱；使用两根不锈钢长丝作为芯纱，棉纤维为外包纤维，采用赛洛菲尔纺纱技术纺制不锈钢纤维双丝包缠纱；使用上述三种纱线为纬纱，棉/不锈钢长丝包芯纱及纯棉细纱为经纱织造织物，最终得到导电性能与防辐射性能良好的织物。但是由于这些纤维硬度大、不易弯折，具有纺纱难度大、织造性能差、织物手感硬等缺点，从而对于穿着舒适度会有很大影响。随后人们通过对纤维或织物表面进行金属镀处理来提高材料的导电性能，但是该制备方法存在工艺复杂，金属易被氧化腐蚀失效，在纤维表面粘附性不强，生产成本高等缺点。例如，专利CN1715473B公开了一种柔性导电织物及其制造方法，柔性导电织物特征为：所述柔性导电织物的基布由35-45％的金属纤维和55-65％的棉纤维纺织而成，外表的金属合金镀层分为底层与外层两个层次。基布内高含量的棉纤维，是为了提高金属层和织物的咬合力，增加织物的柔性，便于制作为成衣或物件外罩等使用品；织物采用蜂窝状结构提高了柔性导电织物的有效厚度，能有效地屏蔽磁场；但是，金属镀层与纤维或织物表面的结合力较差，容易脱落。
新型碳系导电材料(如石墨烯、碳纳米管、碳黑等)因其优异的导电、导热性能成为目前导电织物的应用热点，其制备方法主要是以纤维、纱线或一些单层的二维织物如普通机织、针织、非织造织物为衬底在其上负载新型碳系导电材料，赋予织物导电性能，这种方法制备工艺简单，成本低，具有广阔的应用前景。专利CN 105088749 A公开了一种通过浸渍-烘干的方法在棉织物纤维表面覆盖氧化石墨烯，然后通过原位化学还原的方法将氧化石墨烯还原成为石墨烯，从而使棉织物具有良好的导电性能。该方法得到的织物具有很好的导电性，但织物颜色较深，限制了其应用领域。专利CN 105764169 A也公开了一种石墨烯电热布的制备方法及应用，包括如下步骤：1)将石墨烯与纳米高分子材料、远红外无机纳米粉体混合，得到石墨烯基复合物；2)将石墨烯复合物分散在树脂溶液中，得到石墨烯改性远红外导电浆料；3)将导电浆料扎染、网印或者涂覆的方式，将石墨烯改性远红外导电浆料与基体结合在一起，制备得到石墨烯电热布；所制备的发热布发热均匀，发热效率高，并且在使用过程中衰减较少，工作寿命较长；所制备的石墨烯电热布可在电加热生活用品、电加热供暖装置、辐射远红外线理疗器和电热育苗器上应用。专利CN 108189518 A公开了一种石墨烯电磁屏蔽布及其制造方法，该电磁屏蔽布由下而上依次包括防刺破层、基布层、氧化铜层、铜层、第一胶膜层、第一石墨烯复合材料布层、第二胶膜层以及第二石墨烯复合材料布层，基布层是混纺布，第一胶膜层以及第二胶膜层包括石墨烯粉末，第一石墨烯复合材料布层的电阻值大于第二石墨烯复合材料布层的电阻值，第一胶膜层的电阻值大于所述第二胶膜层的电阻值，第一石墨烯复合材料布层的电阻值与第一胶膜层的电阻值基本相同，第二石墨烯复合材料布层的电阻值与第二胶膜层的电阻值基本相同，铜层经过表面喷砂处理，其表面粗糙度大于Ra0.05。但是，上述专利中采用碳系导电涂料改性的纱线或织物颜色均为较深灰色或黑色等颜色，这些颜色的纱线或织物后期染色性普遍较差，从而影响其美观性；再者，二维织物为基材时，使用过程中外界因素造成织物表面导电涂层牢度较差，导电织物的使用寿命有限，并且将二维单层导电织物用于发热时，热量散失比较快，造成保暖性能比较差，能耗增大，而应用于电磁屏蔽时，二维织物的单层结构不能有效吸收和耗散电磁波，影响其电磁屏蔽效能。此外，现有导电产品在使用时为达到绝缘、保温以及对导电材料的保护，均是采用多层结构复合来实现，这样一是多层材料的复合层与层之间的粘结性能较差，容易分层，影响使用寿命；二是为使多层材料复合到一起不可避免会使用到胶粘剂等，容易产生高温下熔化、老化氧化、开裂、起泡、打火等现象，影响产品性能。如CN107718814A一种具有阻燃疏水作用的柔性导电织物，由上至下依次为阻燃疏水织物层、柔性导电织物层和舒适透气织物层，上述三层粘结在一起，柔性导电织物由至少一个条状的柔性导电织物构成。该专利中使用了粘合剂进行复合，会产生上述缺陷。
发明内容
为解决现有技术，本发明的目的提供一种新型多功能三维导电织物，避免胶粘剂的使用，织物柔韧性佳，不易分层。在智能服饰、发热保暖、电子传感以及电磁屏蔽领域具有广泛的应用前景。
本发明还提供一种新型多功能三维导电织物的制备方法。该方法制备工艺简单，织造效率高，适合工业化生产。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种新型多功能三维导电织物，由上至下依次为外观层、功能导电层和织物保护层，上述三层之间通过接结经纱与纬纱交织或捆绑纱捆绑一体成型。
本发明所述的三维导电织物可在织机上直接实现多层纱线的交织成形，后期使用不需再裁剪和多层二维织物的铺设，相较于仅面内具有纤维分布的二维织物，其厚度方向上也有纤维分布，织物具有很好的空间网状整体效果。
所述三维结构导电织物的结构为三维层层角联锁机织物、三维多层角联锁机织物或三维正交机织物。
所述三维结构导电织物纬纱比经纱多一层，且经纱层数至少为3层，纬纱层数至少为4层。
所述外观层是由一层或多层经纱和一层或多层纬纱构成织物。
所述功能导电层是由纬纱和经纱构成织物，层数根据应用需要进行调整。
所述织物保护层是由一层或多层经纱和一层或多层纬纱构成的。
所述接结经纱与纬纱交织是织物通过经纱系统在厚度方向以一定屈曲变化角度铺设到与之垂直排列的纬纱系统内接结织造而成。
所述的捆绑纱连接是经纱系统和纬纱系统由穿过厚度方向的捆绑纱捆绑连接。
所述功能导电层为碳系导电材料改性的纤维或纱线。
优选地，所述碳系导电材料为石墨烯、石墨、碳纳米管、导电碳黑中的一种或多种以上的复合。进一步优选，碳系导电材料为石墨烯与石墨、碳纳米管、导电碳黑中的一种或多种以上的复合。所述碳系导电材料中的石墨烯占总导电材料固含量的20-99份，石墨、碳纳米管、导电碳黑中的一种或多种以上的复合占总导电材料固含量的1-80份。优选，所述碳系导电材料中的石墨烯占总导电材料固含量的50-99份，石墨、碳纳米管、导电碳黑中的一种或多种以上的复合占总导电材料固含量的1-50份。所述石墨烯与其他导电材料复合，能够降低石墨烯的用量，提高石墨烯在导电浆液中的分散，还可以辅助具有优异导电性能的石墨烯建立完善的导电网络。因此，本发明所选用的复合导电材料具有优良的导电性，降低了内阻，提高功能导电层的使用寿命且质量稳定。
优选地，所述碳系导电材料改性的纤维或纱线的方法将碳系导电材料与聚合物共混纺丝或采用浸渍的方式在纤维表面涂覆碳系导电材料。所述聚合物为聚酯、聚丙烯、聚烯烃、聚酰胺或聚氯乙烯。
优选地，所述碳系导电材料与聚合物共混纺丝的纤维截面为皮芯结构、并列结构或海岛型结构。
优选地，所述采用浸渍方式将纤维浸渍在碳系导电材料浆料中1-5次，即得表面涂覆碳系导电涂层的功能导电层。
所述碳系导电材料浆料的制备，将石墨烯水性膏体稀释于水和乙醇的混合溶液中利用砂磨机砂磨分散，再分别加入导电碳材料石墨、碳纳米管、导电碳黑中的一种或多种继续砂磨分散，然后加入成膜剂进行超声处理，得到碳系导电浆料。
所述的成膜剂为水性聚酯、水性聚氨酯、水性聚乙烯醇、水性环氧、水性丙烯酸中的至少一种。本发明成膜剂主要作用就是使石墨烯在纤维表面成膜，并具有一定牢固性。所述成膜剂用量占浆料总固含量的的1-80％。
所述石墨烯水性膏体为市售中的任意一种，所述石墨烯水性膏体的石墨烯含量为1-8％。
本发明一种新型多功能三维导电织物的制备方法，所述三维层层角联锁和多层角联锁结构机织物织造步骤包括：
(1)挂纱，织造前将不同功能性的经纱按其在厚度方向的排布依次穿过多孔综丝并固定在携纱器上，如织物上下一层或多层为所需色系纱线或其他功能性纱线，中间层经纱为导电纱线，相邻经纱列分别穿入第一页综框和第二页综框里；
(2)织造，控制第一和第二页综框的有序升降，在多层经纱开口位置引入纬纱，同样，织物上下层对照经纱排布按照所需功能性使纬纱在厚度方向上排布依次引入，如织物上下一层或多层为所需色系纱线或其他功能性纱线，中间层纬纱为导电纱线；然后通过钢筘将多层纬纱同时推入织口，完成一次经纱和纬纱的层层或多层联锁交织，使织物形成一个整体的三维结构；重复综框的有序升降、引纬、打纬工序完成织物的织造。
本发明一种新型多功能三维导电织物的制备方法，所述三维正交机织物织造步骤包括：
(1)挂纱，织造前将不同功能性的经纱按其在厚度方向的排布依次穿过多孔综丝并固定在携纱器上，如织物上下一层或多层为所需色系纱线或其他功能性纱线，中间层经纱为导电纱线；所有经纱列均穿入一页综框里；捆绑纱由上下两层组成，挂纱顺序1上1下，1列经纱对应1根捆绑纱，然后固定在携纱器上；
(2)织造，将多层平行经纱同时开口引入纬纱，并通过上下两层捆绑纱交替穿过织物整个厚度方向即可完成对经纱和纬纱的捆绑；同样，织物上下层对照经纱排布按照所需功能性使纬纱在厚度方向上依次排布引入，如织物上下一层或多层为所需色系纱线，中间层纬纱为导电纱线，然后通过钢筘将多层纬纱同时推入织口，完成一次整体捆绑交织，重复经纱开口、引纬、交替运动捆绑纱、打纬工序完成整体织物的织造。
本发明提供了上述三维结构导电织物的应用。
本发明的一种实施方式，所述三维导电织物应用于采暖系统的电加热元件。
一种采暖系统的电加热元件，包括三维导电织物，其是由上至下依次为外观层、功能导电层和织物保护层，上述三层之间通过接结经纱与纬纱交织或捆绑纱捆绑一体成型而成。
所述的外观层可以根据需要选择有色纱线进行花纹织造。
优选地，所述外观层纱线为天然纤维、涤纶、锦纶、维纶、氨纶、橡胶纤维、黏胶纤维中的一种或几种的组合。
优选地，上述外观层纱线为改性的纱线，且所述改性纱线具有导热与抗菌、阻燃、绝缘中的一种或两种及以上组合的功效；具有导热的功效有利于热量经外观层屈曲经纱系统向织物外层传递。
所述改性纱线为可以在市面容易获得的任意纱线。
所述功能导电层由碳系导电材料表面涂覆的纱线、或由碳系导电材料与聚合物共混经熔融纺丝后再表面涂覆碳系导电材料的纱线组成。优选，功能导电层由碳系导电材料与聚合物共混经熔融纺丝后再表面涂覆碳系导电材料的纱线组成。该功能导电层在织物织造时，提前将导电经纱排布于中间层，然后织造时与中间层经纱交织的纬纱也采用导电纱线，从而在整个织物的中间形成连续的导电网络。
所述织物保护层纱线优选具有中空结构材料，包括但不限于涤纶、锦纶、维纶、氨纶中的一种或几种的组合。保护层不仅具有隔热的功效，还具有保温作用，可以有效阻止热量的流失，降低发热损耗。
进一步优选，所述织物保护层采用上述纤维及其结构相同的热熔纤维混织，如保护层的第一层或多层经纱和纬纱可以采用以上所述纤维及其结构相同的热熔纤维间隔排列织造，通过后期热压使保护层形成更加紧密得结构，避免热量的流失，降低发热能耗。
本发明的一种实施方式，所述三维导电织物应用于发热服装的面料。
一种发热服装织物，包括三维导电织物，其是由上至下依次为外观层、功能导电层和织物保护层，上述三层之间通过接结经纱与纬纱交织或捆绑纱捆绑一体成型而成。
所述外观层可以根据需要选择有色纱线进行花纹织造。
优选地，所述外观层纱线为具有中空结构的天然纤维、涤纶、锦纶、维纶、氨纶、橡胶纤维、黏胶纤维中的一种或几种的组合。
优选地，所述外观层位于服装外侧，且上述外观层纱线为改性的纱线，所述改性纱线具有绝热和阻燃、绝缘中一种或两种以上组合的功效。绝热的功效可以避免热量向外流失，有效提高人体对织物热量的利用。所述改性纱线为可以在市面容易获得的任意纱线。
本发明所述织物的外观层亦为保温层，可以有效阻止热量的流失，降低发热损耗。
本发明所述保护层纱线为棉纤维、麻纤维、涤纶、锦纶、维纶、氨纶中的一种或几种的组合。
优选地，上述保护层纱线为改性的纱线，且改性的纱线具有导热和抗菌、阻燃、绝缘中的一种或两种以上组合的功效，导热的功效有利于热量经保护层屈曲经纱向织物内层传递，保证织物内部可以很快达到人体所需的温度。所述改性纱线为可以在市面容易获得的任意纱线。
优选地，所述发热服装三维织物采用高支纱线进行织造，可以提高织物的柔软性和穿着舒适性。
本发明的一个实施方式所述三维导电织物应用于电磁屏蔽服装面料。
一种电磁屏蔽服装面料，包括三维导电织物，其是由上至下依次为外观层、功能导电层和织物保护层，上述三层之间通过接结经纱与纬纱交织或捆绑纱捆绑一体成型而成。
所述外观层可以根据需要选择有色纱线进行花纹织造。
优选地，所述外观层纱线为天然纤维、涤纶、锦纶、维纶、氨纶、橡胶纤维、黏胶纤维中的一种或几种与透波纤维混杂织造。为提高织物的舒适性，所述透波纤维用量为10-50％。
所述的透波纤维为石英纤维、玻璃纤维和芳纶纤维一种或两种以上。
本发明利用透波纤维的透波性能，使电磁波较大限度的进入织物内部，降低电磁波对周围环境的再次污染，然后利用内部多层具有吸波功能纤维的电阻损耗将电磁波转化成其他能量损耗掉，其次通过厚度方向具的三维结构织物内部的电磁波经多重反射进一步损耗掉，相较于单层二维织物可以有效降低电磁波的透射率，提高织物的屏蔽效能。
所述功能导电层由碳系导电材料改性的纱线组成。
优选地，所述经碳系导电材料改性的纱线天然纤维、涤纶、锦纶、维纶、氨纶、橡胶纤维、黏胶纤维中的一种或几种与热熔纤维混织。本发明选择的经碳系导电材料改性后混合纱线具有吸波功能。使用混合纱线织造完成后，对织物进行热压处理，使经纬纱线搭接处可以建立稳定的焊接结构，促使碳系导电材料改性的纱线之间形成互通的导电网络，同时还可以促使纤维或纱线表面的碳系导电材料组装交联，从而实现电磁屏蔽层织物全面导电网络的形成。
所述保护层纱线为棉纤维、麻纤维、涤纶、锦纶、维纶、氨纶中的一种或几种的组合。
优选地，所述保护层纱线为改性的纱线，具有抗菌或阻燃的功效；所述改性纱线为可以在市面容易获得的任意纱线。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的三维结构导电织物具有高度的可设计性，制备工艺简单、织造效率高、适合工业化生产，扩大了导电织物的应用领域，在智能服饰、发热保暖、电子传感以及电磁屏蔽领域具有广泛的应用前景。
(2)本发明的三维结构导电织物采用多层结构设计，将功能导电层纱线包覆于织物的内部，避免了导电纤维外露，在后加工或使用过程中，导电纤维表面的导电材料不易脱落，可以达到高效长久导电的效果；其次，该三维结构导电织物在作为电加热应用时，保温效果优异，能耗低；在作为电磁屏蔽应用时，由该立体织物在厚度方向构成的孔隙及多吸波层结构对电磁波的吸收和耗散作用明显。
(3)本发明的三维结构导电织物采用绿色环保的方式改善了碳系导电纤维或织物由于颜色太深而使用受限的缺点，完全可以根据需要进行织物表面花纹和颜色设计，从而弥补碳系导电材料在智能和功能纺织品开发中的短处。
(4)本发明的三维结构导电织物，是一种层层角联锁的整体结构织物，层与层之间无需胶粘剂进行连接，避免了多层导电织物在使用胶粘剂时出现的高温下熔化、老化氧化、开裂、起泡、打火等现象，织物柔韧性佳，不易分层。
(5)本发明的三维结构导电织物与现有二维织物相比，不仅可以满足现代导电织物轻质柔软、穿着舒适的要求，且三维织物的结构强度优异，防风防水性能优于普通的二维织物；三维柔性导电织物的开发，为导电织物向轻量化、低成本、灵活性的方向发展奠定了基础。通过本发明三维结构导电织物与二维织物在热量扩散及电磁屏蔽的比较，发现本发明的三维结构导电织物能够有效阻止热量的流失，降低发热损耗，利于功能导电层热量经保护层屈曲经纱向织物内层传递，保证织物内部可以很快达到人体所需的温度(如图3a、3b所示)。三维结构导电织物利用内部吸波纤维的电阻损耗将电磁波转化成其他能量损耗掉，其次通过厚度方向具有三维结构织物内部的电磁波经多重反射进一步损耗掉，降低电磁波的透射率，提高织物的屏蔽效能，(如图4a、4b所示)。
(6)本发明三维结构导电织物在作为电磁屏蔽应用时，本发明三维结构导电织物利用内部吸波纤维的电阻损耗将电磁波转化成其他能量损耗掉，其次通过三维织物厚度方向具有的多吸波层结构以及织物内部的孔隙结构，电磁波可以尽可能被强吸收，同时电磁波还可经多重反射进一步损耗掉，降低电磁波的透射率，提高织物的屏蔽效能。单层的二维导电织物缺少孔隙多重反射的作用，电磁波的吸收和耗散作用明显弱于比三维结构导电织物。(如图4a、4b所示)。
附图说明
图1为本发明三维导电织物一种实施例的织物结构示意图。
图2为普通二维导电织物结构示意图。
图3为电加热时的热扩散示意图，其中(a)为本发明三维导电织物热扩散示意图，(b)为普通导电二维织物热扩散示意图。
图4为电磁屏蔽的屏蔽效果示意图，其中(a)为本发明三维导电织物电磁屏蔽时的屏蔽效果示意图；(b)为二维导电织物电磁屏蔽时的屏蔽效果示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
实施例1
图1所示，一种新型多功能三维导电织物，由上至下依次为外观层1、功能导电层2和织物保护层3，上述三层之间通过接结经纱与纬纱交织或捆绑纱捆绑一体成型而成。所述外观层1是由一层或多层经纱和一层或多层纬纱构成织物。所述功能导电层2是由纬纱和经纱构成织物，层数根据应用需要进行调整。所述织物保护层3是由一层或多层经纱和一层或多层纬纱构成的。
上述三层通过经纱系统在厚度方向以一定屈曲变化角度铺设到与之垂直排列的纬纱系统内接结织造一体成型或通过经纱系统和纬纱系统由穿过厚度方向的捆绑纱捆绑连接一体成型。
所述功能导电层2为碳系导电材料改性的纤维或纱线。所述碳系导电材料是石墨烯与石墨、碳纳米管、导电碳黑中的一种或多种以上的复合。
所述碳系导电材料改性的纤维或纱线的方法将碳系导电材料与聚合物共混纺丝，所述聚合物为聚酯、聚丙烯、聚烯烃、聚酰胺或聚氯乙烯中一种或几种。所述碳系导电材料与聚合物共混纺丝的纤维截面为皮芯结构、并列结构或海岛型结构。
另外一种所述碳系导电材料改性的纤维或纱线的方法将采用浸渍的方式在纤维表面涂覆碳系导电材料。所述采用浸渍方式将纤维浸渍在碳系导电材料溶液中，即得表面涂覆碳系导电涂层的功能导电层。所述浸渍次数为1-5次。所述碳系导电材料浆料的制备，将石墨烯水性膏体稀释于水和乙醇的混合溶液中利用砂磨机砂磨分散，再分别加入导电碳材料石墨、碳纳米管、导电碳黑中的一种或多种继续砂磨分散，然后加入成膜剂进行超声处理，得到碳系导电浆料。所述的成膜剂为水性聚酯、水性聚氨酯、水性聚乙烯醇、水性环氧、水性丙烯酸中的至少一种。所述石墨烯水性膏体为市售中的任意一种，所述石墨烯水性膏体的石墨烯含量为1-8％。石墨烯用量为总导电碳材料的50-99％。成膜剂用量占导电浆料总固含量的1-80％。
所述三维结构导电织物的结构为三维层层角联锁机织物、三维多层角联锁机织物或三维正交机织物。
所述三维层层角联锁和多层角联锁结构机织物织造步骤包括：
(1)挂纱，织造前将不同功能性的经纱按其在厚度方向的排布依次穿过多孔综丝并固定在携纱器上，如织物上下一层或多层为所需色系纱线或其他功能性纱线，中间层经纱为导电纱线，相邻经纱列分别穿入第一页综框和第二页综框里；
(2)织造，控制第一和第二页综框的有序升降，在多层经纱开口位置引入纬纱，同样，织物上下层对照经纱排布按照所需功能性使纬纱在厚度方向上排布依次引入，如织物上下一层或多层为所需色系纱线或其他功能性纱线，中间层纬纱为导电纱线；然后通过钢筘将多层纬纱同时推入织口，完成一次经纱和纬纱的层层或多层联锁交织，使织物形成一个整体的三维结构；重复综框的有序升降、引纬、打纬工序完成织物的织造。
所述三维正交机织物织造步骤包括：
(1)挂纱，织造前将不同功能性的经纱按其在厚度方向的排布依次穿过多孔综丝并固定在携纱器上，如织物上下一层或多层为所需色系纱线或其他功能性纱线，中间层经纱为导电纱线；所有经纱列均穿入一页综框里；捆绑纱由上下两层组成，挂纱顺序1上1下，1列经纱对应1根捆绑纱，然后固定在携纱器上；
(2)织造，将多层平行经纱同时开口引入纬纱，并通过上下两层捆绑纱交替穿过织物整个厚度方向即可完成对经纱和纬纱的捆绑；同样，织物上下层对照经纱排布按照所需功能性使纬纱在厚度方向上依次排布引入，如织物上下一层或多层为所需色系纱线，中间层纬纱为导电纱线，然后通过钢筘将多层纬纱同时推入织口，完成一次整体捆绑交织，重复经纱开口、引纬、交替运动捆绑纱、打纬工序完成整体织物的织造。
实施例2
一种新型多功能三维导电织物，由上至下依次为外观层1、功能导电层2和织物保护层3，上述三层之间通过接结经纱与纬纱交织或捆绑纱捆绑一体成型而成。所述外观层1是由多层经纱和多层纬纱构成织物。所述功能导电层2是由纬纱和经纱构成织物，层数根据应用需要进行调整。所述织物保护层3是由多层经纱和多层纬纱构成的。
上述三层通过经纱系统在厚度方向以一定屈曲变化角度铺设到与之垂直排列的纬纱系统内接结织造一体成型或通过经纱系统和纬纱系统由穿过厚度方向的捆绑纱捆绑连接一体成型。
所述功能导电层2为碳系导电材料改性的纤维或纱线。所述碳系导电材料是石墨烯与石墨复合。
所述碳系导电材料改性的纤维或纱线的方法将碳系导电材料与聚合物聚酯共混纺丝，所述碳系导电材料与聚合物共混纺丝的纤维截面为皮芯结构。
或将纤维浸渍在碳系导电材料浆料中，即得表面涂覆碳系导电涂层的功能导电层。所述浸渍次数为4次。所述碳系导电材料浆料的制备，将石墨烯水性膏体稀释于50％乙醇溶液中利用砂磨机砂磨分散，再分别加入导电碳材料石墨继续砂磨分散，然后加入50％的成膜剂水性聚氨酯进行超声处理，得到碳系导电浆料，所述石墨烯水性膏体的石墨烯含量为5％，导电浆料中导电成分的含量为2.5％，其中导电成分石墨烯与石墨的用量比例为9:1。
所述三维结构导电织物的结构为三维层层角联锁机织物，按照实施例1的方法织造。
实施例3
一种新型多功能三维导电织物，由上至下依次为外观层1、功能导电层2和织物保护层3，上述三层之间通过接结经纱与纬纱交织或捆绑纱捆绑一体成型而成。所述外观层1是由多层经纱和多层纬纱构成织物。所述功能导电层2是由纬纱和经纱构成织物，层数根据应用需要进行调整。所述织物保护层3是由多层经纱和多层纬纱构成的。
上述三层通过经纱系统在厚度方向以一定屈曲变化角度铺设到与之垂直排列的纬纱系统内接结织造一体成型或通过经纱系统和纬纱系统由穿过厚度方向的捆绑纱捆绑连接一体成型。
所述功能导电层2为碳系导电材料改性的纤维或纱线。所述碳系导电材料是石墨烯与碳纳米管、导电碳黑复合。
所述碳系导电材料改性的纤维或纱线的方法将碳系导电材料与聚合物聚酯、聚丙烯共混纺丝，所述碳系导电材料与聚合物共混纺丝的纤维截面为并列结构。
另外一种所述碳系导电材料改性的纤维或纱线的方法将采用浸渍的方式在纤维表面涂覆碳系导电材料。所述采用浸渍方式将纤维浸渍在碳系导电材料浆料中，即得表面涂覆碳系导电涂层的功能导电层。所述浸渍次数为2次。所述碳系导电材料浆料的制备，将石墨烯水性膏体稀释于70％乙醇溶液中利用砂磨机砂磨分散，再分别加入导电碳材料碳纳米管、导电碳黑继续砂磨分散，然后加入30％的成膜剂水性环氧进行超声处理，得到碳系导电浆料。所述石墨烯水性膏体为市售中的任意一种，所述石墨烯水性膏体的石墨烯含量为8％，导电浆料中导电成分的含量为4.2％，其中导电成分石墨烯、碳纳米管、导电碳黑用量比例为7:2:1。
所述三维结构导电织物的结构为三维多层角联锁机织物，按照实施例1方法织造。
实施例4
一种采暖系统的电加热元件，包括三维导电织物，其是由上至下依次为外观层、功能导电层和织物保护层，上述三层之间通过接结经纱与纬纱交织或捆绑纱捆绑一体成型而成。
所述的外观层可以根据需要选择有色纱线进行花纹织造。
优选地，所述外观层纱线为天然纤维、涤纶、锦纶、维纶、氨纶、橡胶纤维、黏胶纤维中的一种或几种的组合；
优选地，上述外观层纱线为改性的纱线，且所述改性纱线具有导热与抗菌、阻燃、绝缘中的一种或两种及以上组合的功效；具有导热的功效有利于热量经外观层屈曲经纱系统向织物外层传递。
所述改性纱线为可以在市面容易获得的任意纱线；
所述功能导电层由碳系导电材料表面涂覆的纱线、或由碳系导电材料与聚合物共混经熔融纺丝后再表面涂覆碳系导电材料的纱线组成。在织物织造时，提前将导电经纱排布于中间层，然后织造时与中间层经纱交织的纬纱也采用导电纱线，从而在整个织物的中间形成连续的导电网络。
所述织物保护层采用以上所述纤维及其结构相同的热熔纤维混织，如保护层的第一层或多层经纱和纬纱可以采用以上所述纤维及其结构相同的热熔纤维间隔排列织造，通过后期热压使保护层形成更加紧密得结构，避免热量的流失，降低发热能耗。
实施例5
一种发热服装织物，包括三维导电织物，其是由上至下依次为外观层、功能导电层和织物保护层，上述三层之间通过接结经纱与纬纱交织或捆绑纱捆绑一体成型而成。
所述外观层位于服装外侧，根据需要选择有色纱线进行花纹织造，外观层纱线为改性的纱线，具有绝热和阻燃、绝缘中一种或两种以上组合的功效；绝热的功效可以避免热量向外流失，有效提高人体对织物热量的利用；所述改性纱线为可以在市面容易获得的任意纱线；此时，织物的外观层亦为保温层，可以有效阻止热量的流失，降低发热损耗。
所述保护层纤维为改性的纱线，且改性的纱线具有导热和抗菌、阻燃、绝缘中的一种或两种以上组合的功效，导热的功效有利于热量经保护层屈曲经纱向织物内层传递，保证织物内部可以很快达到人体所需的温度，所述改性纱线为可以在市面容易获得的任意纱线；所述发热服装三维织物采用高支纱线进行织造，可以提高织物的柔软性和穿着舒适性。
实施例6
一种电磁屏蔽服装面料，包括三维导电织物，其是由上至下依次为外观层、功能导电层和织物保护层，上述三层之间通过接结经纱与纬纱交织或捆绑纱捆绑一体成型而成。
所述外观层可以根据需要选择有色纱线进行花纹织造；纱线为天然纤维、涤纶、锦纶、维纶、氨纶、橡胶纤维、黏胶纤维中的一种或几种与透波纤维混杂织造。为提高织物的舒适性，所述透波纤维用量为25％。所述的透波纤维为石英纤维。
所述功能导电层是碳系导电材料改性的纱线，为天然纤维、涤纶、锦纶、维纶、氨纶、橡胶纤维、黏胶纤维中的一种或几种与热熔纤维混织。使用混合纱线织造完成后，对织物进行热压处理，使经纬纱线搭接处可以建立稳定的焊接结构，促使碳系导电材料改性的纱线之间形成互通的导电网络，同时还可以促使纤维或纱线表面的碳系导电材料组装交联，从而实现电磁屏蔽层织物全面导电网络的形成。
所述保护层为改性的纱线，具有抗菌或阻燃的功效；所述改性纱线为可以在市面容易获得的任意纱线。
试验例1
通过本发明三维结构导电织物(图1)与二维导电织物(图2)在热量扩散及电磁屏蔽的比较。本发明三维结构导电织物在作为电加热应用时，发现本发明的三维结构导电织物能够有效阻止热量的流失，降低发热损耗，有利于功能导电层热量经保护层屈曲经纱向织物内层传递，保证织物内部可以很快达到人体所需的温度，比二维导电织物在热扩散作用上更有优势(如图3a、3b所示)。
本发明三维结构导电织物在作为电磁屏蔽应用时，本发明三维结构导电织物利用内部吸波纤维的电阻损耗将电磁波转化成其他能量损耗掉，其次通过三维织物厚度方向具有的多吸波层结构以及织物内部的孔隙结构，电磁波可以尽可能被强吸收，同时电磁波还可经多重反射进一步损耗掉，降低电磁波的透射率，提高织物的屏蔽效能。单层的二维导电织物缺少孔隙多重反射的作用，电磁波的吸收和耗散作用明显弱于比三维结构导电织物。(如图4a、4b所示)。
