CN102290128A

CN102290128A - 一种透明导电氧化物薄膜及其生产方法

Info

Publication number: CN102290128A
Application number: CN 201110135752
Authority: CN
Inventors: 王礼
Original assignee: Yangzhou Yingli New Material Co Ltd
Current assignee: Yangzhou Yingli New Material Co Ltd
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2011-12-21

Abstract

一种透明导电氧化物薄膜及其生产方法，涉及透明导电氧化物薄膜的生产技术领域，先采用表面光接枝改性方法，对透明塑料薄膜进行表面改性处理，形成改性透明塑料薄膜，再在真空条件下，于改性透明塑料薄膜的同一面依次溅射铝原子和锌原子，经120～140℃加热定型，再经冷却后收卷。本发明产品集合了柔性薄膜与金属铝、锌的性能优点，既拥有高透明度、高光泽度、可卷曲、质量轻，又兼具高导电性能、不易破碎、易于大面积生产、便于运输等许多独特的优点。

Description

一种透明导电氧化物薄膜及其生产方法

技术领域

本发明涉及透明导电氧化物薄膜的生产技术领域，特别是以对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，或双向拉伸聚丙烯薄膜基材生产透明导电氧化物薄膜的加工技术领域。

背景技术

导电薄膜是在箔式有机薄膜的基础上研究并发展起来的一种新材料，是指在原来为电绝缘的透明高分子膜上制取能保持其透明特性且表面有导电性的膜层，具体为以高真空蒸镀技术和磁控溅射技术，在有机薄膜上蒸镀一层0.1～0.2 微米的铝、铝锌等金属作为电极，有机薄膜作为介质，从而组成电容器。其突出优点是具有自愈性能，这使薄膜电容器的可靠性得到极大的提高。由于高分子材料表面相对惰性，使其在界面上很难与无机（金属或氧化物）材料形成有效的结合力，从而造成导电层容易脱落，即剥离强度不够。迄今为止，现有技术中如何在柔性衬底上获得高质量导电层一直还没得到很好的解决。

聚酯薄膜材料是混合动力汽车电容器的主要介质材料，混合动力汽车作为一种相对成熟的清洁汽车技术，具有绿色、节能、可持续的特点，完全符合环保的要求。本项目的研究开发符合未来新能源汽车工业化的发展方向，适应工业规模生产的要求和领域应用的迫切需要，经济效益显著，相关行业带动作用明显。

发明内容

本发明目的在于提供一种可较高的透射率，并具有优良的导电性率的透明导电氧化物薄膜。

本发明在表面光接枝改性的透明塑料薄膜表面设置铝层和锌层。

本发明所述表面光接枝改性的透明塑料薄膜、铝层和锌层分别占所述透明导电氧化物薄膜总质量的88～90%、0.5～0.7%和9.4～11.4%。

本发明所述透明塑料薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜或双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜。

本发明采用磁控溅射技术制备导电膜材料，对高分子基材进行表面光接枝表面改性，从而提高导电层的附着力（剥离强度达到1N/mm以上）；本发明可见光透射率≥92％（λ=400～700nm），表面电阻≤200Ω/cm，体电阻≤100Ω/cm，具有优良的导电性率，电阻率最低能达到10^-7Ω.m数量级，另外还具有高的红外线反射率。产品表面洛氏硬度≥4H，材料横向弯折寿命≥10000次。

本发明产品集合了柔性薄膜与金属铝、锌的性能优点，既拥有高透明度、高光泽度、可卷曲、质量轻，又兼具高导电性能、不易破碎、易于大面积生产、便于运输等许多独特的优点。

本发明另一目的在于提供以上产品的生产方法。

其生产加工步骤如下：

1）生产改性透明塑料薄膜：采用表面光接枝改性方法，对透明塑料薄膜进行表面改性处理；

2）溅射镀膜：在真空条件下，于改性透明塑料薄膜的同一面依次溅射铝原子和锌原子，经加热定型；

3）冷却后收卷。

本发明工艺简单、合理，方便操作，产品稳定性好，特别是表面改性技术的采用增加高分子衬底材料的选择范围，可丰富电容器用聚酯导电膜产品和降低原料成本的作用，适合规模化生产。

其中，生产改性透明塑料薄膜的具体操作方法是：

将具有不同结构官能团和功能化基团的MMA、AA、MA、GMA与酮类引发剂和膦类促进剂，以及稳定剂对苯二酚、对甲氧基苯酚、对苯醌或叔丁基甲苯酚混合，以辊涂方式对透明塑料薄膜进行UV光固化。所述辊涂用的涂布辊为60目～120目，辊涂时透明塑料薄膜的线速度为15～50m/min，UV光的强度为200～800W/inch。

其中，酮类引发剂和膦类促进剂的投料质量比为10：1，酮类引发剂和膦类促进剂的混合量占投料总质量的0.5～5.5%，稳定剂占投料总质量的0.1%～1.0%。

本发明在所述步骤2）中，所述真空条件为6.0×10^-2～6.0×10^-3mbar。

为了进一步提高生产质量，提高效率，所述改性透明塑料薄膜的放卷张力为30～70N，收卷张力为15～40N，收、放卷的速度为1.0～2.0m/s。

所述溅射铝原子的方法是：沿改性透明塑料薄膜宽度方向，在所述薄膜下方安装若干蒸发舟，将各蒸发舟安装在电极的阳极与阴极之间的电极座上，把铝丝盘按送铝方向装入送铝机构盘座，将铝丝穿过导管指向蒸发舟；蒸发舟温度设置为1400～1500℃。

所述溅射锌原子的方法是：在改性透明塑料薄膜下方安装锌蒸发器，所述锌蒸发器的炉胆温度为600～650℃、喷嘴温度580～620℃。

本发明采用磁控溅射技术制备导电膜材料，对高分子基材进行表面光接枝改性，提高高分子材料表面性能和亲水性，提高导电层的附着力（剥离强度达到1N/mm以上），从根本上解决导电层容易脱落的问题，然后再将铝原子和锌原子溅射在改性的薄膜同一面，经冷却、收卷，最后分切成设计大小的产品。

具体实施方式

一、以对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜，或双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）为基膜，生产导电产品。

1、表面光接枝改性：将具有不同结构官能团、功能化基团MMA、AA、MA、GMA与酮类引发剂和膦类促进剂以及稳定剂对苯二酚、对甲氧基苯酚、对苯醌、叔丁基甲苯酚混合，以辊涂方式对聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜或双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜进行UV光固化。

其中，酮类引发剂与膦类促进剂的投料质量比为10：1。

酮类引发剂和膦类促进剂两者混合量占官能团、基团、酮类引发剂、膦类促进剂和稳定剂总质量的0.5～5.5%。

稳定剂占官能团、基团、酮类引发剂、膦类促进剂和稳定剂总质量的0.1%～1.0%。

涂布用辊为60目～120目。

涂布时，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜或双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜的运行线速度为15～50m/min。

UV光强度为200～800W/inch。

2、溅射镀膜：

设备准备：

上膜，将改性的薄膜（PET或BOPP）吊装在收、放卷支架上，引膜至收卷辊上，调整张力：放卷30～70N，收卷15～40N，并调整薄膜的收、放卷速度到1.0～2m/s。

沿薄膜宽度方向，在薄膜下方安装若干蒸发舟，将各蒸发舟安装在电极的阳极与阴极之间的电极座上，把纯度≥99.9%的铝丝盘按送铝方向装入送铝机构盘座，将铝丝穿过导管指向蒸发舟；蒸发舟温度设置为1400～1500℃，直径∮1.5mm的铝丝送料速度为0.5～2m/min。

通过支架在薄膜下方安装锌蒸发器，设定锌炉温度：炉胆温度为600～650℃，喷嘴温度580～620℃，设置纯度≥99%的锌蒸发喷量为铝的蒸发喷量的16倍。

安装屏蔽油压辊，调整油压辊的表面温度为120～140℃。

蒸镀操作：

将以上设备安装在机壳内，关闭机壳，抽真空，使机壳内真空度至 6.0×10^-2～6.0×10^-3mbar。打开锌炉盖板和铝盖板进行蒸镀。

使铝原子和锌原子溅射在改性的薄膜的同一面，经120～140℃油压辊加热定型，再经冷却后收卷。

二、形成产品含量分析

透明导电氧化物薄膜由如下重量百分比成分组成：聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜，或双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）90%，铝0.6%，锌9.4%。

三、产品性能

主要技术参数为：

⑴表面有效接枝率 ≥ 10-20％

⑵可见光透射率 ≥ 85％（λ= 400~～700 nm）

⑶导电层的电性质表面电阻≤ 200 Ω/cm 体电阻 ≤100 Ω/cm

⑷表面硬度洛氏硬度 ≥ 4 H

⑸柔韧程度和弯折寿命横向弯折 ≥10000次

⑹导电层的剥离强度 ≥ 1 N/mm。

Claims

1.一种透明导电氧化物薄膜，其特征在于在表面光接枝改性的透明塑料薄膜表面设置铝层和锌层。

2.根据权利要求1所述透明导电氧化物薄膜，其特征在于所述表面光接枝改性的、铝层和锌层分别占所述透明导电氧化物薄膜总质量的88～90%、0.5～0.7%和9.4～11.4%。

3.根据权利要求1所述透明导电氧化物薄膜，其特征在于所述透明塑料薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜或双向拉伸聚丙烯薄膜。

4.一种如权利要求1所述透明导电氧化物薄膜生产方法，其特征在于包括以下步骤：

生产改性透明塑料薄膜：采用表面光接枝改性方法，对透明塑料薄膜进行表面改性处理；

溅射镀膜：在真空条件下，于改性透明塑料薄膜的同一面依次溅射铝原子和锌原子，经120～140℃加热定型；

冷却后收卷。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于在所述步骤1）中，将具有不同结构官能团和功能化基团的MMA、AA、MA、GMA与酮类引发剂、膦类促进剂和稳定剂混合，以辊涂方式对透明塑料薄膜进行UV光固化；所述稳定剂为对苯二酚、对甲氧基苯酚、对苯醌或叔丁基甲苯酚；所述辊涂用的涂布辊为60目～120目，辊涂时透明塑料薄膜的线速度为15～50m/min，UV光的强度为200～800W/inch。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于所述酮类引发剂和膦类促进剂的投料质量比为10：1，酮类引发剂和膦类促进剂的混合量占投料总质量的0.5～5.5%，稳定剂占投料总质量的0.1%～1.0%。

7.根据权利要求4所述方法，其特征在于在所述步骤2）中，所述真空条件为6.0×10^-2～6.0×10^-3mbar。

8.根据权利要求4所述方法，其特征在于在所述步骤2）中，所述改性透明塑料薄膜的放卷张力为30～70N，收卷张力为15～40N，收、放卷的速度为1.0～2.0m/s。

9.根据权利要求4所述方法，其特征在于在所述步骤2）中，所述溅射铝原子的方法是：沿改性透明塑料薄膜宽度方向，在所述薄膜下方安装若干蒸发舟，将各蒸发舟安装在电极的阳极与阴极之间的电极座上，把铝丝盘按送铝方向装入送铝机构盘座，将铝丝穿过导管指向蒸发舟；蒸发舟温度设置为1400～1500℃。

10.根据权利要求4所述方法，其特征在于在所述步骤2）中，所述溅射锌原子的方法是：在改性透明塑料薄膜下方安装锌蒸发器，所述锌蒸发器的炉胆温度为600～650℃、喷嘴温度580～620℃。