CN104464880A - 一种耐热柔性透明导电薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本案公开了一种耐热柔性透明导电薄膜及其制备方法，该薄膜由涂料涂布于PET表面，经烘干后制得，所述涂料的配方由以下材料组成：纳米银线，油性树脂，添加剂粉末，流平剂以及适量的有机溶剂。本案采用导电性优异的纳米银线以及由碳纤维、纳米石灰石粉末、纳米坡缕石粉末、纳米氧化铝粉末以及没食子酸丙脂组成的混合添加剂改善薄膜的导电性以及耐热性。改方法制备的耐热柔性透明导电材料成本低廉、原料简单易得。

Description

一种耐热柔性透明导电薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种薄膜，特别涉及一种耐热柔性透明导电薄膜及其制备方法。

背景技术

源于平板显示器制作的需要，自从Badeker报道了通过热蒸发镉使之形成氧化镉透明导电薄膜以来，透明导电薄膜的研究与开发受到普遍重视。上世纪60年代、氧化铟锡(ITO)成为透明导电膜的主体，之后又发展了金属基复合导电膜、铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜，90年代以来随着光电子产业的发展多组元透明导电氧化物(TCO)材料、导电高分子膜以及其他透明导电材料应用而生。

目前应用最为广泛的透明导电膜是在玻璃、陶瓷等硬质材料上制备的，存在质脆、不易形变、质重等缺点，限制了透明导电膜的应用。与之相对的是，在有机柔性基材上制备的柔性透明导电薄膜，不仅具有相同的光电特性，而且具有许多独特优点，如可弯曲、不易破碎、质轻、可以卷对卷方式连续生产，提高了生产效率、便于运输。随着电子器件与电子产品朝轻便化方向发展，柔性透明导电薄膜终将取代硬质透明导电薄膜。

在现有技术中，主要存在以下两点不足：1)现阶段的一些柔性透明导电薄膜制备工艺复杂，生产条件苛刻，设备投资过高；2)柔性透明导电薄膜普遍存在耐热性差的缺点。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种耐热柔性透明导电薄膜的制备方法，特提出本发明。

本发明的技术方案概述如下：

一种耐热柔性透明导电薄膜，其由涂料涂布于PET表面，经烘干制得，所述涂料由30-50重量份油性树脂、1-3重量份流平剂、3-5重量份分散剂、3-6重量份纳米银线、6-10重量份添加剂粉末、30-50重量份有机溶剂搅拌30min后，均匀涂布于PET膜上，并调节其厚度为0.5-0.8μm，在120℃的烘箱内烘烤定型5～10分钟，得到耐热柔性透明导电薄膜。

优选的是，所述的耐热柔性透明导电薄膜，所述的有机溶剂为乙酸乙酯，甲苯或丁酮及其组合。

优选的是，所述的耐热柔性透明导电薄膜，所述的添加剂粉末为40wt％碳纤维、5wt％纳米石灰石粉末、20wt％纳米坡缕石粉末、20wt％纳米氧化铝粉末以及15wt％没食子酸丙脂的组合。

优选的是，所述的耐热柔性透明导电薄膜，所述的纳米银线由10重量份的还原剂丙三醇、2重量份的聚乙烯吡咯烷酮、1重量份的硝酸银以及1重量份的氯化铵或氟化铵于200℃搅拌加热20-30分钟制得纳米银线悬浊液，将纳米银线悬浊液过400目滤网分离，洗涤烘干后得到纳米银线。

本发明的有益效果是：1)本案采用腐蚀-还原法制备纳米银线，并且其制备过程简单，耗时时间短，能耗低，添加了本案制备的纳米银线有效的提高了薄膜的导电性能；2)由添加剂材料对油性树脂进行混合改性，可以使得透明导电薄膜具有良好的耐热性。

向树脂中添加有碳纤维与纳米石灰石、纳米坡缕石、纳米氧化铝粉末以及没食子酸丙脂混合添加剂提高薄膜的耐高温性能。树脂中添加碳酸钙增加树脂的刚性，以提高材料的耐热性与稳定性并且降低了成本；纳米坡缕石与纳米氧化铝在基体中起到交联点的作用，使得体系交联度增大，并且纳米坡缕石与有机高分子链极性节点周围形成作用力界面，增强键能，提高抗热衰退性；纳米石灰石、纳米坡缕石、纳米氧化铝的1∶4∶4的质量比使得添加剂的效果达到最大。碳纤维具有密度低、模量高、强度高、耐高温以及热膨胀系数低等特点。碳纤维的加入在增强薄膜的耐高温性能的同时有效的改善了因为添加无机材料粉末所带来的密度增加以及强度、韧性的下降的影响。碳纤维与无机材料粉末质量比为8∶9为最佳配比，碳纤维过量会增大成本并且降低材料的刚度以及体系交联度与作用力界面使得耐热性提高的不明显；与之相对的无机材料粉末过量会降低材料的韧性，使得材料的加工性能降低并且会使得材料的光泽度下降。15wt％的没食子酸丙脂作为抗氧化剂使得材料具有更好的耐高温性能，同时不会影响其他添加剂的作用并保证材料的加工性能。添加剂与树脂的质量最优比为6-10∶30-50，过低的添加剂含量对提高材料的耐热效果不明显，过高的添加剂含量会降低材料的光泽度与透明度。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

一种耐热柔性透明导电薄膜，其由涂料涂布于PET表面，经烘干制得，涂料的配方由以下材料组成：

其中添加剂粉末为40wt％碳纤维、5wt％纳米石灰石粉末、20wt％纳米坡缕石粉末、20wt％内米氧化铝粉末以及15wt％没食子酸丙脂的组合。

其中，有机溶剂为乙醇，乙酸乙酯，甲苯或丁酮或其组合。

其中，分散剂为乙酰丙酮，EDTA，六磷氨或其组合。

纳米银线由10重量份的还原剂丙三醇、2重量份的聚乙烯吡咯烷酮、1重量份的硝酸银、1重量份的氯化铵或氟化铵以及1重量份的水于200℃搅拌加热20-30分钟制得纳米银线悬浊液，将纳米银线悬浊液过400目滤网分离，洗涤烘干后得到纳米银线。

该耐热柔性导电薄膜的制备方法包括以下步骤：

步骤1)：按上述配方分别称取硝酸银、丙三醇、氯化铵或氟化铵、聚乙烯吡咯烷酮配成混合液；

步骤2)：将所得的混合液于200℃搅拌加热20-30min得到纳米银线悬浊液；

步骤3)：将纳米银线的悬浊液过400目滤网分离出纳米银线；

步骤4)：按上述配方分别称取油性树脂，流平剂，分散剂，纳米银线，添加剂粉末以及适量的有机溶剂。并将它们放入反应容器内搅拌30min，得到所述新型耐热柔性透明导电薄膜的涂料；

步骤5)：将所述涂料均匀涂布于PET膜上，并调节其厚度为0.5-0.8微米；

步骤6)：在120℃的烘箱内烘烤定型5～10分钟，得到耐热柔性透明导电薄膜。

实施例1

称取10g硝酸银100g丙三醇，10g氯化铵，20g聚乙烯吡咯烷酮配成混合液，将混合液于200℃搅拌加热30min。将制备得到的纳米银线的悬浊液过400目滤网分离出纳米银线。

称取50g油性树脂、3g流平剂、5g分散剂、6g纳米银线、10g添加剂粉末、50g乙酸乙酯搅拌30min后，均匀涂布于PET膜上，并调节其厚度为0.8μm，在120℃的烘箱内烘烤定型5～10分钟，得到耐热柔性透明导电薄膜。

经过测试，所制得的薄膜的表面电阻45Ω，透光率80％，雾度2.5％，并且经对比试验，与未加入添加剂粉末制备得到的薄膜相比，其变形温度提高了25℃。

实施例2

纳米银线的制备如实施例1。

称取30g油性树脂、1g流平剂、3g分散剂、3g纳米银线、6g添加剂粉末、30g甲苯搅拌30min后，均匀涂布于PET膜上，并调节其厚度为0.5μm，在120℃的烘箱内烘烤定型5～10分钟，得到耐热柔性透明导电薄膜。

经过测试，所制得的薄膜的表面电阻45Ω，透光率85％，雾度2.5％，并且经对比试验，与未加入添加剂粉末制备得到的薄膜相比，其变形温度提高了25℃。

实施例3

纳米银线的制备如实施例1。

称取40g油性树脂、2g流平剂、4g分散剂、5g纳米银线、8g添加剂粉末、20g乙酸乙酯、20个丁酮搅拌30min后，均匀涂布于PET膜上，并调节其厚度为0.7μm，在120℃的烘箱内烘烤定型5～10分钟，得到耐热柔性透明导电薄膜。

经过测试，所制得的薄膜的表面电阻45Ω，透光率82％，雾度2.5％，并且经对比试验，与未加入添加剂粉末制备得到的薄膜相比，其变形温度提高了23℃。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (7)

1.一种耐热柔性透明导电薄膜，其由涂料涂布于PET表面，经烘干制得，其特征在于，所述涂料的配方由以下材料组成：

其中添加剂粉末为40wt％碳纤维、5wt％纳米石灰石粉末、20wt％纳米坡缕石粉末、20wt％纳米氧化铝粉末以及15wt％没食子酸丙脂的组合。

2.根据权利要求1所述的耐热柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述纳米银线由以下方法制得：

称取10重量份的还原剂丙三醇、2重量份的聚乙烯吡咯烷酮、1重量份的硝酸银以及1重量份的氯化铵或氟化铵于200℃搅拌加热20-30分钟后获得纳米银线悬浊液，将纳米银线的悬浊液过400目滤网分离，洗涤烘干后得到纳米银线。

3.根据权利要求1所述的耐热柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇，乙酸乙酯，甲苯或丁酮或其组合。

4.根据权利要求1所述的耐热柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述分散剂为乙酰丙酮、六磷氨、乙二胺四乙酸或其组合。

5.一种制备如权利要求1所述的耐热柔性透明导电薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：由10重量份的还原剂丙三醇、2重量份的聚乙烯吡咯烷酮、1重量份的硝酸银以及1重量份的氯化铵或氟化铵于200℃搅拌加热20-30分钟制得纳米银线悬浊液；

步骤2)：将纳米银线的悬浊液过400目滤网分离，洗涤烘干后纳米银线；

步骤3)：称取油性树脂，流平剂，分散剂，纳米银线，添加剂粉末以及有机溶剂，并将它们放入反应容器内搅拌30min，制得涂料；

步骤4)：将涂料均匀涂布于PET表面上，并调节其厚度；

步骤5)：在烘箱内将涂料烘烤定型，得到耐热柔性透明导电薄膜。

6.根据权利要求5所述的耐热柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤4)涂料涂布的厚度为0.5-0.8μm。

7.根据权利要求5所述的耐热柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤5)中烘烤的温度为120℃，烘烤时间为5-10分钟。