CN102181151A - 有机/无机共混材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有机/无机共混材料，包括：有机高分子；以及多个无机纳米粒子，且上述无机纳米粒子之间通过自身连结或藉由连结剂形成无机网状连结结构。本发明亦提供此有机/无机共混材料的制造方法。
Description
技术领域
本发明系有关于有机/无机共混材料，且特别是有关于一种具有无机连结结构的有机/无机共混材料。
背景技术
有机/无机共混材料可将无机及有机的优点相加成，形成兼具两者特性的新型材料。通常在高分子材料中会加入一些如玻璃、纤维、黏土、碳黑等的无机物来当作填充物或补强剂，以降低成本并提升材料的物理性质。然而，无机材补强效果一般来说决定于其分散在有机材料中的程度，而传统机械式仅能将无机物分散到微米级(μm)，因此物理特性的改善有限。
利用超微细的纳米共混技术制备有机/无机纳米复合材料，可使无机材料在高分子中分散到纳米级(nm)大小，进而会产生一般传统复合材料无法达到的优异物理特性，这是因为无机粒子与有机高分子之间有较大接触面积的作用所致。一般而言，纳米复合材料具有高透明性、高耐热性、低热膨胀系数、以及优良的机械性质。如何通过高无机含量来提升材料特性为本技术领域的关键技术。
日本专利JP 2005-187768揭示一种聚酰亚胺/无机复合材料，其中提到SiO2最高含量只有20％。Polymer Bulletin 51.63-68(2003)揭示一种利用分散液-凝胶制备复合材料的方法，其中利用偶合剂以共价键连结有机高分子与无机氧化物，虽然可以提升SiO2的含量到40％，但利用这种方式在更高无机比例时仍无法解决无机粒子因有机含量降低而聚集所造成的脆性及不透明。
因此，如何提高无机成份的含量以提升材料性质，同时又维持有机/无机复合材料的高透明度与挠性，为本技术领域的重要课题。
发明内容
本发明提供一种有机/无机共混材料，包括：有机高分子；以及多个无机纳米粒子，且上述无机纳米粒子之间通过自身连结或藉由连结剂形成无机网状连结结构。
本发明还提供一种有机/无机共混材料的制造方法，包括：提供无机纳米粒子的有机相分散液；以及，混合该分散液与高分子溶液，以形成有机/无机共混材料，其中无机纳米粒子通过自身连结或藉由连结剂形成无机网状连结结构。
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1和图2为根据本发明实施例的有机/无机共混材料的示意图。
图3为实施例五、六、八所得的二氧化硅/聚酰亚胺共混材料的3D电子显微镜(3D-TEM)照片。
符号说明
100、200～有机/无机共混材料
10～有机高分子；
20、30～无机网状连结结构。
具体实施方式
本发明通过新的共混方式在有机/无机共混材料中形成无机粒子与无机粒子连结的网状结构，通过形成这种连结型态可以于高无机含量(＞50wt％)的组成下，维持高透明度以及挠曲特性，进一步具有更好的耐热性与尺寸稳定性。
请参照图1，本发明的有机/无机共混材料100包含有机高分子10与无机网状连结结构20。无机网状连结结构20是由粒径约5-500nm的无机纳米粒子通过自身连结或藉由连结剂形成的连续相。有机高分子10与无机网状连结结构20之间可具有化学键或没有化学键。因此，本发明的共混材料包含了无机与有机的双连续相结构，有别于传统将无机粒子分散于高分子连续相或是利用共价键形成有机-无机连结的作法。
此外，传统共混材料中，由于无机粒子是分散在高分子基质中的非连续相，因此在高无机含量下(＞50重量％)，会因为无机粒子的散射造成雾度(Haze)上升，而无法得到透明的共混材料。相较之下，本发明的共混材料由于无机粒子形成了三维空间的网状连结结构，因此即使在高含量下仍可保持高透明度。
应注意的是，图1所示为球状无机粒子所构成的网状连续结构20，但本发明并非以此为限。如图2所示，有机/无机共混材料200包含有机高分子10与链状无机纳米粒子所构成的无机网状连结结构20。除了球状与链状外，无机纳米粒子亦可具有其它型态(如条状、树枝状)，或是数种型态的组合。
本发明的有机/无机共混材料可由无机纳米粒子的有机相分散液与高分子溶液所制成，其中并可藉由自身连结或连结剂的添加使无机纳米粒子反应形成前述的无机网状连结结构。
本发明所使用的无机纳米粒子优选为无机氧化物，包括(但不限于)：二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、氧化钒、氧化铬、氧化铁、氧化锑、氧化锡、或它们的组合。无机纳米粒子的粒径范围约为5-500nm，优选为20-300nm，可为球状、链状、条状、树枝状等各种型态。此外，无机粒子亦可为具有核-壳(core-shell)结构的无机氧化物，例如外壳为一种氧化物，核心为另一种氧化物(或氧化物以外的材料)。无机纳米粒子优选本身具有OH基，或通过表面改质具有OH基。
无机纳米粒子的分散液为有机相分散液(亦即有机溶胶；organosol)，所使用的有机溶剂例如是N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone；NMP)、N，N-二甲基乙酰胺(N，N-dimethylacetamide；DMAc)、γ-丁内酯(γ-butyrolactone；GBL)、N，N-二甲基甲酰胺(N，N-Dimethylformamide；DMF)二甲亚砜(Dimethyl sulfoxide；DMSO)、二甲苯(Xylene)、甲苯(Toluene)、或它们的组合。有机相分散液可直接从市面上购得或是从水相分散液转化而成，例如可将有机溶剂与挥发性溶剂(如异丙醇)加入水相分散液进行共蒸馏，去除水分后，即可形成有机相分散液。有机相分散液的固含量优选为5-50重量％，更优选15-40重量％。
本发明所使用的高分子并无特别限制，只要是可溶于有机溶剂的高分子皆可使用，包括(但不限于)：聚酰亚胺(PI；polyimide)、聚氨酯(PU；polyurethane)、聚碳酸酯(PC；polycarbonate)、聚芳酯树脂(PAR；polyarylateresin)、聚醚砜(PES；poly(ether sulfones))、环烯烃类共聚物(COC；cyclo-olefincopolymer)或它们的组合。高分子溶液所使用的有机溶剂优选与分散液的有机溶剂相同或互溶，例如N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone；NMP)、N，N-二甲基乙酰胺(N，N-dimethylacetamide；DMAc)、N，N-二甲基甲酰胺(N，N-Dimethylformamide；DMF)、二甲亚砜(Dimethyl sulfoxide；DMSO)、γ-丁内酯(γ-butyrolactone；GBL)、二甲苯(Xylene)、甲苯(Toluene)、或它们的组合。高分子溶液的固含量优选为1-100重量％，更优选10-50重量％。
本发明的连结剂用来作为无机纳米粒子之间的连接，以形成无机网状连结结构。优选的连结剂包括：烷氧基硅烷(alkoxysilane)或金属烷氧化物(metalalkoxide)。更优选为具有氨基的烷氧基硅烷或金属烷氧化物，例如(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷((3-aminopropyl)triethoxysilane)、氨基乙基氨基丙基三乙氧基硅烷(Aminoethylaminopropyl-trimethoxysilane)等。其中，氨基可催化连结剂与无机纳米粒子之间的反应。连结剂的添加量优选为0.1-100％、更优选为5-50％(以无机纳米粒子的重量为基准)。应注意的是，连结剂的添加并非必须，本发明亦可完全不添加连结剂。
以氧化硅纳米粒子与烷氧基硅烷为例，本发明通过连结剂形成无机网状连结结构的反应机制如下：
另外，本发明利用无机纳米粒子自身连结形成无机网状连结结构的反应机制可表示如下：
使用自身连结形成无机网状连结结构时，可使用二胺类催化剂，例如环脂族二胺，其可以为异佛尔酮二胺(3-aminomethyl-3，5，5-trimethylcyclohexylamine；isophorone diamine)、1，2-二氨基环己烷(1，2-diaminocyclohexane，1，4-bis(aninocyclohexyl)methane)、1，3-环己二甲胺(1，3-bis(aminomethyl)cyclohexane)、降冰片二甲胺(bis(aminomethyl)norbornane)等。除了二胺之外，亦可使用叔胺类催化剂，催化剂的使用量，以有机/无机共混材料(含溶剂)的总量为基准，约0.01wt％～2wt％，优选约0.1wt％～1wt％。
在一实施例中，可将上述无机纳米粒子的分散液与高分子溶液、连结剂(或自身连结的催化剂)在常温下搅拌0.5～24小时进行反应。所得的反应物溶液可以各种方式涂布于一基材上，例如旋涂(spin coating)、刮涂(bladecoating)、棒涂(bar coating)、辊涂(roll coating)、网版印刷(screen printing)等，经烘烤干燥后即可得到有机/无机共混材料。烘烤的条件视所使用的有机溶剂而定，通常可在40～350℃下进行1～5小时。
本发明通过无机物之间形成网状连续结构，可大幅提升共混材料的无机比例，进而提升共混材料的特性。一般而言，无机成份的含量可视需要在20-80重量％之间调整。优选地，可将无机含量提升至高达40-80重量％，以进一步提升耐热性与尺寸稳定性，且仍维持高透明度(透射率＞85％)与挠曲特性(伸长率＞2％)。此外，本发明的有机/无机共混材料除了可制成薄膜或板材外，亦可制成块材或以表面涂层方式使用。
在下述实施例中除非特别注明，否则％均代表重量％。
实施例一：聚酰亚胺高分子溶液B1317-BAPPm(BB)
在室温下，使用三颈瓶并通以氮气，将0.0147mole的BAPPm(2，2-Bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane(2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷))二苯胺溶入32.94g的间甲酚(m-cresol)中，待BAPPm完全溶解后再将0.015mole的B1317二酸酐(Bicyclo[2.2.2]oct-7-ene-2，3，5，6-tetracarboxylicdianhydride(双环[2.2.2]辛-7-烯-2，3，5，6-四羧酸二酐))加入，直至B1317完全溶解后，继续搅拌1小时，而形成黏稠状的聚酰胺酸溶液。然后加热至220℃3小时，在该反应过程中同时用除水装置将水排除。将反应液滴入甲醇中使聚酰亚胺沉淀，于真空烘箱中烘干12小时，再以固含量20％溶于DMAc中便可以得到聚酰亚胺高分子溶液(BB)。
实施例二：纳米级二氧化硅溶液(A)
分别将100g固含量20％的酸性水性二氧化硅溶胶(20nm球状)、80g异丙醇与80g DMAc加入500ml反应瓶中，于25℃～40℃利用减压蒸馏方式，将水及异丙醇馏出，便可以得到固含量20％的DMAc分散液(A)。
实施例三：纳米级二氧化硅溶液(B)
分别将100g固含量15％的酸性水性二氧化硅溶胶(300nm链状)、60g异丙醇与60g DMAc加入500ml反应瓶中，于25℃～40℃利用减压蒸馏方式，将水及异丙醇馏出，便可以得到固含量20％的DMAc分散液(B)。
实施例四：20％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板
在室温下，将2g DMAc分散液(A)与8g聚酰亚胺高分子溶液(BB)放入20g样品瓶中，加入0.08g氨基硅氧烷(Z6011(氨丙基三乙氧基硅烷)；DowCorning)，于室温下搅拌30分钟，将其以刮刀方式涂布于玻璃上，放入烘箱于50℃、150℃及210℃下各烘烤1小时，并从玻璃上取下，便可以得到20％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板。
实施例五：30％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板
在室温下，将3g DMAc分散液(A)与7g聚酰亚胺高分子溶液(BB)放入20g样品瓶中，加入0.07g氨基硅氧烷(Z6011；Dow Corning)，于室温下搅拌30分钟，将其以刮刀方式涂布于玻璃上，放入烘箱于50℃、150℃及210℃下各烘烤1小时，并从玻璃上取下，便可以得到30％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板。
实施例六：40％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板
在室温下，将4g DMAc分散液(A)与6g聚酰亚胺高分子溶液(BB)放入20g样品瓶中，加入0.06g氨基硅氧烷(Z6011；Dow Corning)，于室温下搅拌30分钟，将其以刮刀方式涂布于玻璃上，放入烘箱于50℃、150℃及210℃下各烘烤1小时，并从玻璃上取下，便可以得到40％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板。
实施例七：50％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板
在室温下，将5g DMAc分散液(A)与5g聚酰亚胺高分子溶液(BB)放入20g样品瓶中，加入0.05g氨基硅氧烷(Z6011；Dow Corning)，于室温下搅拌30分钟，将其以刮刀方式涂布于玻璃上，放入烘箱于50℃、150℃及210℃下各烘烤1小时，并从玻璃上取下，便可以得到50％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板。
实施例八：60％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板
在室温下，将6g DMAc分散液(A)与4g聚酰亚胺高分子溶液(BB)放入20g样品瓶中，加入0.04g氨基硅氧烷(Z6011；Dow Corning)，于室温下搅拌30分钟，将其以刮刀方式涂布于玻璃上，放入烘箱于50℃、150℃及210℃下各烘烤1小时，并从玻璃上取下，便可以得到60％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板。
实施例九：70％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板
在室温下，将7g DMAc分散液(A)与3g聚酰亚胺高分子溶液(BB)放入20g样品瓶中，加入0.04g氨基硅氧烷(Z6011；Dow Corning)，于室温下搅拌30分钟，将其以刮刀方式涂布于玻璃上，放入烘箱于50℃、150℃及210℃下各烘烤1小时，并从玻璃上取下，便可以得到70％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板。
实施例十：20％二氧化硅(B)/聚酰亚胺BB共混基板
在室温下，将2g DMAc分散液(B)与8g聚酰亚胺高分子溶液(BB)放入20g样品瓶中，加入0.08g氨基硅氧烷(Z6011；Dow Corning)，于室温下搅拌30分钟，将其以刮刀方式涂布于玻璃上，放入烘箱于50℃、150℃及210℃下各烘烤1小时，并从玻璃上取下，便可以得到20％二氧化硅(B)/聚酰亚胺BB共混基板。
实施例十一：30％二氧化硅(B)/聚酰亚胺BB共混基板
在室温下，将3g DMAc分散液(B)与7g聚酰亚胺高分子溶液(BB)放入20g样品瓶中，加入0.07g氨基硅氧烷(Z6011；Dow Corning)，于室温下搅拌30分钟，将其以刮刀方式涂布于玻璃上，放入烘箱于50℃、150℃及210℃下各烘烤1小时，并从玻璃上取下，便可以得到30％二氧化硅(B)/聚酰亚胺BB共混基板。
实施例十二：40％二氧化硅(B)/聚酰亚胺BB共混基板
在室温下，将4g DMAc分散液(B)与6g聚酰亚胺高分子溶液(BB)放入20g样品瓶中，加入0.06g氨基硅氧烷(Z6011；Dow Corning)，于室温下搅拌30分钟，将其以刮刀方式涂布于玻璃上，放入烘箱于50℃、150℃及210℃下各烘烤1小时，并从玻璃上取下，便可以得到40％二氧化硅(B)/聚酰亚胺BB共混基板。
实施例十三：50％二氧化硅(B)/聚酰亚胺BB共混基板
在室温下，将5g DMAc分散液(B)与5g聚酰亚胺高分子溶液(BB)放入20g样品瓶中，加入0.05g氨基硅氧烷(Z6011；Dow Corning)，于室温下搅拌30分钟，将其以刮刀方式涂布于玻璃上，放入烘箱于50℃、150℃及210℃下各烘烤1小时，并从玻璃上取下，便可以得到50％二氧化硅(B)/聚酰亚胺BB共混基板。
实施例十四：60％二氧化硅(B)/聚酰亚胺BB共混基板
在室温下，将6g DMAc分散液(B)与4g聚酰亚胺高分子溶液(BB)放入20g样品瓶中，加入0.04g氨基硅氧烷(Z6011；Dow Corning)，于室温下搅拌30分钟，将其以刮刀方式涂布于玻璃上，放入烘箱于50℃、150℃及210℃下各烘烤1小时，并从玻璃上取下，便可以得到60％二氧化硅(B)/聚酰亚胺BB共混基板。
实施例十五：70％二氧化硅(B)/聚酰亚胺BB共混基板
在室温下，将7g DMAc分散液(B)与3g聚酰亚胺高分子溶液(BB)放入20g样品瓶中，加入0.04g氨基硅氧烷(Z6011；Dow Corning)，于室温下搅拌30分钟，将其以刮刀方式涂布于玻璃上，放入烘箱于50℃、150℃及210℃下各烘烤1小时，并从玻璃上取下，便可以得到70％二氧化硅(B)/聚酰亚胺BB共混基板。
由表1可看出，利用球状连结形成无机网状结构的共混材料(实施例四～九)，随着无机含量的增加(20％～70％)其热膨胀系数也跟着下降，但其透射率均可维持在89％以上，且其黄度(b值)仅有些微增加。
表1
| 球状连结 | 透射率(％) | CIE*的b值 | 热膨胀系数(ppm/℃) | 伸长率(％) |
| 实施例一 | 89.3 | 1.95 | 75.4 | 12.5 |
| 实施例四 | 89.3 | 1.99 | 60.6 | 10.2 |
| 实施例五 | 89.5 | 2.01 | 56.6 | 8.3 |
| 实施例六 | 89.3 | 2.06 | 52.3 | 6.4 |
| 实施例七 | 89.6 | 2.13 | 48.6 | 5.2 |
| 实施例八 | 89.3 | 2.19 | 42.6 | 4.1 |
| 实施例九 | 90.1 | 2.25 | 28.3 | 3.0 |
*CIE：CIE Lab色空间，CIE Lab色空间以L值表示颜色的明度、a值表示颜色的绿红值、b值表示颜色的蓝黄值
由表2可看出，利用链状连结形成无机网状结构的共混材料(实施例十～十五)，其热膨胀系数亦随着无机含量的增加(20％～70％)而下降。
表2
| 链状连结 | 透射率(％) | CIE的b值 | 热膨胀系数(ppm/℃) | 伸长率(％) |
| 实施例十 | 89.3 | 1.91 | 62.6 | 10.1 |
| 实施例十一 | 89.4 | 2.18 | 49.8 | 7.7 |
| 实施例十二 | 89.5 | 2.13 | 44.5 | 6.5 |
| 实施例十三 | 89.3 | 2.11 | 38.5 | 4.5 |
| 实施例十四 | 89.6 | 2.10 | 31.7 | 3.2 |
| 实施例十五 | 89.8 | 2.05 | 25.1 | 2.1 |
图3所示为实施例五、六、八所得的二氧化硅/聚酰亚胺共混材料的3D电子显微镜(3D-TEM)照片，其中白色部分为二氧化硅，黑色部分为聚酰亚胺。由照片中可清楚看出球状二氧化硅粒子所形成的网状连结结构，且其致密度随着无机含量的增加而提高。
实施例十六：40％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板
在室温下，将4g DMAc分散液(A与6g聚酰亚胺高分子溶液(BB)放入20g样品瓶中，加入催化剂0.06g异佛尔酮二胺(isophorondiamine)，于室温下搅拌60分钟，将其以刮刀方式涂布于玻璃上，放入烘箱于50℃、150℃及210℃下各烘烤1小时，并从玻璃上取下，便可以得到40％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板。
实施例十七：50％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板
在室温下，将5g DMAc分散液(A)与5g聚酰亚胺高分子溶液(BB)放入20g样品瓶中，加入催化剂0.06g异佛尔酮二胺，于室温下搅拌60分钟，将其以刮刀方式涂布于玻璃上，放入烘箱于50℃、150℃及210℃下各烘烤1小时，并从玻璃上取下，便可以得到50％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板。
实施例十八：60％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板
在室温下，将6g DMAc分散液(A)与4g聚酰亚胺高分子溶液(BB)放入20g样品瓶中，加入催化剂0.06g异佛尔酮二胺，于室温下搅拌60分钟，将其以刮刀方式涂布于玻璃上，放入烘箱于50℃、150℃及210℃下各烘烤1小时，并从玻璃上取下，便可以得到60％二氧化硅(A)/聚酰亚胺BB共混基板。
表3
| 球状自身连结 | 透射率(％) | CIE的b值 | 热膨胀系数(ppm/℃) | 伸长率(％) |
| 实施例十六 | 89.2 | 2.13 | 50.1 | 4.8 |
| 实施例十七 | 89.4 | 2.19 | 45.2 | 3.7 |
| 实施例十八 | 89.7 | 2.25 | 38 | 3.0 |
由表3可看出，利用球状自身连结形成无机网状结构的共混材料(实施例十六～十八)，随着无机含量的增加(40％～60％)其热膨胀系数也跟着下降，但其透射率均可维持在89％以上，且其黄度(b值)仅有些微增加。
虽然本发明已通过多个优选实施方案披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的普通技术人员，在不背离本发明的精神和范围的前提下，当可作任意的改动与润饰，因此本发明的保护范围应以所附权利要求书的范围为准。
Claims (21)
1.一种有机/无机共混材料，包括：
有机高分子；以及
多个无机纳米粒子，且这些无机纳米粒子之间通过自身连结或藉由连结剂形成无机网状连结结构。
2.根据权利要求1所述的有机/无机共混材料，其中该有机高分子包括：聚酰亚胺(PI；polyimide)、聚氨酯(PU；polyurethane)、聚碳酸酯(PC；polycarbonate)、聚芳酯树脂(PAR；polyarylate resin)、聚醚砜(PES；poly(ethersulfones))、环烯烃类共聚物(COC；cyclo-olefin copolymer)或它们的组合。
3.根据权利要求1所述的有机/无机共混材料，其中该无机纳米粒子的粒径约5-500nm。
4.根据权利要求1所述的有机/无机共混材料，其中该无机纳米粒子为无机氧化物。
5.根据权利要求4所述的有机/无机共混材料，其中该无机氧化物包括：二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、氧化钒、氧化铬、氧化铁、氧化锑、氧化锡、或它们的组合。
6.根据权利要求1所述的有机/无机共混材料，其中该连结剂包括：烷氧基硅烷(alkoxysilane)、或金属烷氧化物(metal alkoxide)。
7.根据权利要求6所述的有机/无机共混材料，其中该连结剂为具有氨基的烷氧基硅烷、或具有氨基的金属烷氧化物。
8.根据权利要求1所述的有机/无机共混材料，其中该无机纳米粒子在该有机/无机共混材料中所占含量约为20-80重量％。
9.根据权利要求1所述的有机/无机共混材料，其中该无机纳米粒子在该有机/无机共混材料中所占含量约为40-80重量％。
10.根据权利要求1所述的有机/无机共混材料，其中以该无机纳米粒子的重量为基准，该连结剂的添加量为0.1-100％。
11.一种根据权利要求1所述的有机/无机共混材料的制造方法，包括：
(a)提供无机纳米粒子的有机相分散液；以及
(b)混合该分散液与高分子溶液，以形成有机/无机共混材料，其中该无机纳米粒子通过自身连结或藉由连结剂形成无机网状连结结构。
12.根据权利要求11所述的有机/无机共混材料的制造方法，其中步骤(a)包括：
提供无机纳米粒子的水相分散液；
在该水相分散液中加入有机溶剂与挥发性溶剂并进行共蒸馏，以形成该无机纳米粒子的有机相分散液。
13.根据权利要求11所述的有机/无机共混材料的制造方法，其中步骤(b)在常温下反应0.5～24小时。
14.根据权利要求11所述的有机/无机共混材料的制造方法，其中该有机相分散液与该高分子溶液各包含下列有机溶剂：N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone；NMP)、N，N-二甲基乙酰胺(N，N-dimethylacetamide；DMAc)N，N-二甲基甲酰胺(N，N-Dimethylformamide；DMF)、二甲亚砜(Dimethyl sulfoxide；DMSO)、γ-丁内酯(γ-butyrolactone；GBL)、二甲苯(Xylene)、甲苯(Toluene)、或它们的组合。
15.根据权利要求11所述的有机/无机共混材料的制造方法，还包括：将该有机/无机共混材料涂布、干燥，形成有机/无机共混基板。
16.根据权利要求11所述的有机/无机共混材料的制造方法，其中该无机纳米粒子在该有机/无机共混材料中所占含量约为20-80重量％。
17.根据权利要求11所述的有机/无机共混材料的制造方法，其中以该无机纳米粒子的重量为基准，该连结剂的添加量为0.1-100％。
18.根据权利要求11所述的有机/无机共混材料的制造方法，其中步骤(b)包括添加催化剂以催化该无机纳米粒子的自身连结反应。
19.根据权利要求18所述的有机/无机共混材料的制造方法，其中该催化剂包括：二胺或叔胺类催化剂。
20.根据权利要求18所述的有机/无机共混材料的制造方法，其中以有机/无机共混材料的总量为基准，该催化剂的使用量约为0.01wt％～2wt％。
21.根据权利要求19所述的有机/无机共混材料的制造方法，其中该二胺包括：环脂族二胺。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103113744A (zh) * | 2013-02-20 | 2013-05-22 | 上海应用技术学院 | 一种多元节能薄膜及其制备方法和应用 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101212990A (zh) * | 2005-07-01 | 2008-07-02 | 金文申有限公司 | 包含网状复合材料的医疗器械 |
| US20090169865A1 (en) * | 2004-12-20 | 2009-07-02 | Gunter Risse | Abhesive layer of cross-linked nanoparticles |
-
2010
- 2010-12-22 CN CN201010604702.2A patent/CN102181151B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090169865A1 (en) * | 2004-12-20 | 2009-07-02 | Gunter Risse | Abhesive layer of cross-linked nanoparticles |
| CN101212990A (zh) * | 2005-07-01 | 2008-07-02 | 金文申有限公司 | 包含网状复合材料的医疗器械 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103113744A (zh) * | 2013-02-20 | 2013-05-22 | 上海应用技术学院 | 一种多元节能薄膜及其制备方法和应用 |
| CN103113744B (zh) * | 2013-02-20 | 2015-03-04 | 上海应用技术学院 | 一种多元节能薄膜及其制备方法和应用 |
| CN107635772A (zh) * | 2014-11-10 | 2018-01-26 | 住友化学株式会社 | 树脂膜、层叠膜、光学构件、显示构件、前面板、以及层叠膜的制造方法 |
| CN110171176A (zh) * | 2014-11-10 | 2019-08-27 | 住友化学株式会社 | 树脂膜、层叠膜、光学构件、显示构件、前面板、以及层叠膜的制造方法 |
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