CN104269221A

CN104269221A - 一种利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法

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Publication number: CN104269221A
Application number: CN201410436562.0A
Authority: CN
Inventors: 侯李明; 杨兆国; 冯波
Original assignee: SHANGHAI LANPEI NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI LANPEI NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2015-01-07

Abstract

本发明公开了一种利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法，利用钯化合物可以溶解于水，也可以溶解于有机溶剂的特性，选择合适的钯化合物及载体，使钯化合物完全溶解于载体中，以离子的形式存在，保证整个墨水体体系没有不溶性颗粒，方便了墨水的灌输，且不存在颗粒团聚和管道堵塞现象，同时这种墨水相对于纳米银浆的制备成本较低，适合工业生产使用。而且经还原沉积后的金属层电阻率低，能形成更加细微的线路，提高触摸屏的透光率。例如用本发明实现1微米的线宽的金属网格，其透光率可达到92％。

Description

一种利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法

技术领域

本发明涉及一种透明导电膜，具体地是涉及一种利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法。

背景技术

目前触摸屏主要是用透明导电的ITO(氧化铟锡)电极，用这种方法制造触摸屏成本高，而且其中一种成分铟短缺，因此多年前提出的金属网格技术正逐渐被触摸屏行业开发并采用，这种方法就是在透明薄膜上先形成微细的管道，然后往管道中填充纳米银浆，经固化后形成导电电路，由于电路宽度较小，电路所占面积较小，所以能形成80～90％的透光率，能取代ITO制作电容式触摸屏。

该技术的关键是微细的管道的制作及纳米导电银浆(也叫纳米银墨水)，这种纳米导电银浆要求银颗粒直径小于10纳米，而且分散良好，不团聚，否则无法灌注到微细的管道中。另外为保证导电率，其银浆中的银含量要高，银含量需要大于50％。所以造成这种银浆成本高，同时在使用过程中可能因为银颗粒团聚而造成导体断路，进而导致产品不良问题的出现。

发明内容

本发明旨在提供一种既能降低生产成本，又能避免颗粒团聚和管道堵塞现象的利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：

制备含钯化合物的墨水：把聚合物溶解于溶剂中制成载体，把钯化合物加入所述载体中，搅拌均匀，其中所述聚合物由一种或者多种高分子聚合物组成，所述溶剂由水或者有机溶剂组成，所述钯化合物由氯化钯、硫酸钯、醋酸钯中的一种或者多种构成。

制备金属网格：在衬底材料聚酯薄膜上涂覆一层光敏材料，压上具有网格图形的模版，通过曝光使所述光敏材料固化，移开所述模版，在所述衬底材料上留下所需要的网格图形。

将所述墨水导入所述金属网格中：把墨水通过刮涂的方法刮入所述金属网格中，形成墨水线路。

固化：通过烘烤的方式除去所述墨水线路中的所述溶剂，烘烤的温度为100～150℃。

还原：将经过固化后的墨水线路浸入强还原剂溶液中浸泡20-50分钟。

制备导电电路：将经过还原后的墨水线路浸入化学镀液中，浸泡1～2小时，形成导电电路，其中所述化学镀液包括5-8g/L的硫酸铜，10-15ml/L的甲醛，4-8g/L的氢氧化钠、40-50g/L的酒石酸钾钠络合剂。

进一步地所述含钯化合物的墨水包含下列组份及其重量百分含量：

(1)聚合物 1％～50％

所述聚合物由聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚吡咯烷酮中的一种或者多种任意重量比例混合构成；

(2)溶剂 45％～98.9％

所述溶剂为水；

(3)钯化合物：0.003％～8％

所述钯化合物由氯化钯、硫酸钯中的一种或者两种任意重量比例混合构成。

(1)聚合物 1％～50％

所述聚合物由下面的高分子聚合物中的一种或者两种以上按任意重量比例混合构成：

聚氨酯；

聚碳酸酯；

聚氯乙烯；

聚甲基丙烯酸甲酯；

苯氧树脂；

聚酯；

乙烯共聚物；

以上有机载体中，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚对羟基苯甲酸酯、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂或丙烯酸树脂；

以上有机载体中，所述乙烯共聚物由两种或两种以上含有乙烯基的单体共聚而成的聚合物，所述含有乙烯基的单体有：醋酸乙烯酯、乙烯醇、氯乙烯、偏二氯乙烯、苯乙烯、丙烯腈，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸正丁酯，2-乙基丙烯酸己酯；

(2)溶剂 45％～98.9％

所述溶剂为有机溶剂，所述有机溶剂选择下列醚类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂和醇类溶剂中的一种溶剂，或者两种以上溶剂按任意重量比例的混合物：

醚类溶剂有：

二乙二醇乙醚；

丙二醇甲醚；

二丙二醇甲醚；

二丙二醇丙醚；

丙二醇丙醚；

丙二醇丁醚；

二丙二醇丁醚；

三丙二醇丁醚；

丙二醇苯醚；

二丙二醇二甲醚；

酯类溶剂有：

乙酸乙酯；

丁基卡必醇醋酸酯；

丙二醇甲醚醋酸酯；

二丙二醇甲醚醋酸酯；

丙二醇二醋酸酯；

醋酸戊酯混合物；

醋酸正丁酯；

醋酸异丁酯；

醋酸正丙酯；

醋酸异丙酯；

丙酸正丁酯；

3-乙氧基丙酸乙酯；

邻苯二甲酸二丁酯；

丙酸正戊酯；

丙酸正丙酯；

二元酸酯；

酮类溶剂有：

丙酮；

丁酮；

醇类溶剂有：

α-或β-松油醇；

丁基卡必醇；

已二醇；

戊醇混合物；

正丁醇；

异丁醇；

异丙醇；

二异丁基甲醇；

甲基异丁基甲醇；

2-甲基丁醇；

正戊醇；

正丙醇；

三甲基壬醇；

(3)钯化合物：0.003％～8％

所述钯化合物为醋酸钯。

进一步地所述墨水的组分及其重量百分含量如下：

所述聚合物为聚乙烯醇 3.5％；

所述溶剂为水 96％；

所述钯化合物为氯化钯 0.5％。

进一步地所述光敏材料为改性丙烯酸酯类单体或其预聚物。

进一步地所述强还原剂为水合肼，其在还原步骤中的溶液浓度为40％。

进一步地还包括干燥，将制备好的所述导电电路进行干燥处理。

进一步地所述金属网格的宽度为1-10微米。

进一步地所述金属网格的厚度为3-6微米。

进一步地所述金属网格的厚度为5微米。

采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：

本发明所述的利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法，利用钯化合物可以溶解于水(如氯化钯)，也可以溶解于有机溶剂(如醋酸钯)的特性，选择合适的钯化合物及载体，使钯化合物完全溶解于载体中，以离子的形式存在，保证整个墨水体体系没有不溶性颗粒，方便了墨水的灌输，且不存在颗粒团聚和管道堵塞现象，同时这种墨水相对于纳米银浆的制备成本较低，适合工业生产使用。而且经还原沉积后的金属层电阻率低，能形成更加细微的线路，提高触摸屏的透光率。例如用本发明实现1微米的线宽的金属网格，其透光率可达到92％。

具体实施方式

下面实施例对本发明进一步说明。

实施例：一种利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：

由于钯化合物可以溶解于水(如氯化钯)，也可以溶解于有机溶剂(如醋酸钯)，因此选择合适的钯化合物及载体，使钯化合物完全溶解于载体中，以离子的形式存在，因此整个墨水体体系没有不溶性颗粒，方便了墨水的灌输，且不存在颗粒团聚和管道堵塞现象，同时这种墨水相对于纳米银浆的制备成本较低，适合工业生产使用。

还原：将经过固化后的墨水线路浸入强还原剂溶液中浸泡20-50分钟，把钯离子还原成金属钯。

制备导电电路：将经过还原后的墨水线路浸入化学镀液中，浸泡1～2小时，形成导电电路，其中所述化学镀液包括5-8g/L的硫酸铜，10-15ml/L的甲醛，4-8g/L的氢氧化钠、40-50g/L的酒石酸钾钠络合剂。经还原沉积后的金属层电阻率低，能形成更加细微的线路，提高触摸屏的透光率。如采用本发明所述的方法制备的导电膜的方阻可以达到8Ω/口，透光率为91％。

表1为实施例1-7所述含钯化合物的墨水的水性溶剂配方(数值单位：％)

表1

表2为实施例8-14所述含钯化合物的墨水的有机溶剂配方(数值单位：％)

表2

表3为实施例15-21所述含钯化合物的墨水的有机溶剂配方(数值单位：％)

表3

表4为实施例22-28所述含钯化合物的墨水的有机溶剂配方(数值单位：％)

表4

本发明实施例的有关问题说明如下：

本发明表2～表4的21个实施例中，聚合物分别采用的是聚氨酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯氧树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、不饱和聚酯树脂、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、酚醛树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚对羟基苯甲酸酯、聚对苯二甲酸丁二酯、丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物。除此而外，聚合物还可以采用聚碳酸酯、偏二氯乙烯、2-乙基丙烯酸己酯等以及它们之间的相互组合等等均可以实施本发明，并获得相同或等同的技术效果。

本发明表2～表4的21个实施例中，有机溶剂分别采用的是二乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丁基卡必醇醋酸酯、醋酸正丁酯、丙酮、β-松油醇、二丙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚、乙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、丁酮、丁基卡必醇、三甲基壬醇、三丙二醇丁醚、丙二醇苯醚、二元酸酯、已二醇、甲基异丁基甲醇。除此而外，有机溶剂还可以采用二丙二醇甲醚、二丙二醇丙醚、丙二醇丙醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇二醋酸酯、醋酸戊酯混合物、醋酸异丁酯、醋酸正丙酯、醋酸异丙酯、丙酸正丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、丙酸正戊酯、丙酸正丙酯、α-松油醇、戊醇混合物、正丁醇、异丁醇、异丙醇、二异丁基甲醇、2-甲基丁醇、正戊醇、正丙醇以及它们之间的相互组合等等均可以实施本发明，并获得相同或等同的技术效果。

优选地所述墨水的组分及其重量百分含量如下：

所述聚合物为聚乙烯醇 3.5％；

所述溶剂为水 96％；

所述钯化合物为氯化钯 0.5％。

按照上述优选的实施方式，其选材和配比合理，不仅可以保证获得良好的技术效果，同时在一定程度上节省了制造成本，且配比简单，便于工业生产应用。

优选地所述光敏材料为改性丙烯酸酯类单体或其预聚物。所述改性丙烯酸酯类单体优选为二乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯。所述预聚物又名预聚体，单体经初步聚合而成的物质。用在单体难于一次完全聚合成聚合物，或避免聚合物在加工成型中容易发生空洞和裂缝的场合。本实施例中所述的预聚物优选为二乙二醇二丙烯酸酯、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯等。上述所述的光敏材料的选择旨在为了充分说明本实施例，并非对于本实施例的限定，任何显而易见的形式变化和替换均在本实施例的保护范围之内。同时由于所述改性丙烯酸酯类单体和所述预聚物的获得为本领域技术人员的常规技术手段，故此处不再赘述。

所述强还原剂为水合肼，其在还原步骤中的溶液浓度优选为40％。上述水合肼又称水合联氨，具有强碱性、吸湿性以及较强的还原性。

本发明还包括干燥，将制备好的所述导电电路进行干燥处理。由于其为本领域技术人员的常规技术手段，本领域技术人员应当知晓，故此处不再赘述。

众所周知透明导电膜透光率由两因素决定，一是基材透光率(a)，二是金属网格所占的面积比率(b,％)，其透光率计算可以参照下述公式：

透明导电膜透光率＝ax(1-b)。

所以，减少金属网格线路的宽度，即减小金属网格所占的面积比率b的数值大小，可以增大透明导电膜的透光率。

本实施例中所述金属网格的宽度为1-10微米，优选地所述金属网格的宽度为2-5微米，更为优选地所述金属网格的宽度为3微米。所述金属网格的厚度为3-6微米，优选地所述金属网格的厚度为5微米。通过本发明所述的方法可以有效的减小b数值的大小，进而可以增大透明导电膜的透光率。诸如目前5微米线宽的金属网格做成的用于触摸屏的导电膜的透光率约是89％，但是用本发明可以实现1微米的线宽的金属网格，其透光率可达到92％。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的任何等同变化，均应仍处于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims

1.一种利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：

制备含钯化合物的墨水：把聚合物溶解于溶剂中制成载体，把钯化合物加入所述载体中，搅拌均匀，其中所述聚合物由一种或者多种高分子聚合物组成，所述溶剂由水或者有机溶剂组成，所述钯化合物由氯化钯、硫酸钯、醋酸钯中的一种或者多种构成；

制备金属网格：在衬底材料聚酯薄膜上涂覆一层光敏材料，压上具有网格图形的模版，通过曝光使所述光敏材料固化，移开所述模版，在所述衬底材料上留下所需要的网格图形；

将所述墨水导入所述金属网格中：把墨水通过刮涂的方法刮入所述金属网格中，形成墨水线路；

固化：通过烘烤的方式除去所述墨水线路中的所述溶剂，烘烤的温度为100～150℃；

还原：将经过固化后的墨水线路浸入强还原剂溶液中浸泡20-50分钟；

2.如权利要求1所述的利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法，其特征在于，所述含钯化合物的墨水包含下列组份及其重量百分含量：

(1)聚合物 1％～50％

(2)溶剂 45％～98.9％

所述溶剂为水；

(3)钯化合物：0.003％～8％

3.如权利要求1所述的利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法，其特征在于，所述含钯化合物的墨水包含下列组份及其重量百分含量：

(1)聚合物 1％～50％

聚氨酯；

聚碳酸酯；

聚氯乙烯；

聚甲基丙烯酸甲酯；

苯氧树脂；

聚酯；

乙烯共聚物；

(2)溶剂 45％～98.9％

醚类溶剂有：

二乙二醇乙醚；

丙二醇甲醚；

二丙二醇甲醚；

二丙二醇丙醚；

丙二醇丙醚；

丙二醇丁醚；

二丙二醇丁醚；

三丙二醇丁醚；

丙二醇苯醚；

二丙二醇二甲醚；

酯类溶剂有：

乙酸乙酯；

丁基卡必醇醋酸酯；

丙二醇甲醚醋酸酯；

二丙二醇甲醚醋酸酯；

丙二醇二醋酸酯；

醋酸戊酯混合物；

醋酸正丁酯；

醋酸异丁酯；

醋酸正丙酯；

醋酸异丙酯；

丙酸正丁酯；

3-乙氧基丙酸乙酯；

邻苯二甲酸二丁酯；

丙酸正戊酯；

丙酸正丙酯；

二元酸酯；

酮类溶剂有：

丙酮；

丁酮；

醇类溶剂有：

α-或β-松油醇；

丁基卡必醇；

已二醇；

戊醇混合物；

正丁醇；

异丁醇；

异丙醇；

二异丁基甲醇；

甲基异丁基甲醇；

2-甲基丁醇；

正戊醇；

正丙醇；

三甲基壬醇；

(3)钯化合物：0.003％～8％

所述钯化合物为醋酸钯。

4.如权利要求2所述的利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法，其特征在于，所述墨水的组分及其重量百分含量如下：

所述聚合物为聚乙烯醇 3.5％；

所述溶剂为水 96％；

所述钯化合物为氯化钯 0.5％。

5.如权利要求1-4任一所述的利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法，其特征在于：所述光敏材料为改性丙烯酸酯类单体或其预聚物。

6.如权利要求1-5任一所述的利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法，其特征在于：所述强还原剂为水合肼，其在还原步骤中的溶液浓度为40％。

7.如权利要求1-6任一所述的利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法，其特征在于：还包括干燥，将制备好的所述导电电路进行干燥处理。

8.如权利要求1-7任一所述的利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法，其特征在于：所述金属网格的宽度为1-10微米。

9.如权利要求1-8任一所述的利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法，其特征在于：所述金属网格的厚度为3-6微米。

10.如权利要求9所述的利用含钯化合物的墨水制备透明导电膜的方法，其特征在于：所述金属网格的厚度为5微米。