CN104575870B - 一种低电阻低添加料导电薄膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低电阻低添加料导电薄膜的制备方法，将AgNO3、PVP和FeCl3的乙二醇溶液搅拌溶解后反应，经冷却、丙酮洗涤、去离子水洗涤、离心得到纳米银线；将纳米银线、纤维素纳米微晶、双甲基丙烯酸聚醇/醚与丙烯酸丁酯混合均匀，通氮气除水除氧后密封于模具里，经偶氮二异丁腈催化固化，得到。本发明的导电薄膜的制备方法，使用纤维素纳米微晶与双甲基丙烯酸聚醇/醚与丙烯酸丁酯共聚物的复合物作为基材，兼备氢键的逾渗网络和交联型高分子的熵弹性，使薄膜具有抗折性和高弹性。本发明制备的导电薄膜导电材料添加量少、导电性能良好，体积电阻率小。

Description

一种低电阻低添加料导电薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种导电薄膜的制备方法，具体涉及一种低电阻低添加料导电薄膜的制备方法。
背景技术
导电薄膜良好的绝缘性和耐热性，具有较高的机械强度、透明性和气密性，特别具有抗折性和高弹性，传统的制备方法主要有磁控溅射、溶胶－凝胶、脉冲激光沉积、真空蒸镀、化学气相沉积等，制备工艺复杂、条件要求苛刻、环境污染严重、危险性大，不符合现代化工业技术的要求，而且所得导电薄膜的导电材料添加量比较大、耐久性差、体积电阻率大等等。
纳米粒子由于比表面积大、活性高、对外部刺激敏感。许多外界条件的变化，如温度、湿度、电磁场，都会引起粒子相互作用或聚集行为的变化。纳米银线具有高导电性、高透光度高和高耐曲挠性等优点，是柔性薄膜导电材料的最佳选择。另一方面，从天然纤维素中提取的纤维素纳米微晶具有模量大、质量轻、来源广的特点，常被用于填充各类高分子基材以增强其力学性能。纤维素纳米微晶表面含有大量羟基，相互接触可形成氢键作用的逾渗网络，使薄膜具有抗折性和高弹性。
发明内容
本发明的目的是提供一种低电阻低添加料导电薄膜的制备方法，解决了现有制备方法得到的导电薄膜导电材料添加量大、耐久性差及体积电阻率大的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种低电阻低添加料导电薄膜的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将AgNO3、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和FeCl3的乙二醇溶液在70℃下搅拌溶解40～50分钟，再在140～160℃反应80～100分钟，经冷却、丙酮洗涤、去离子水洗涤、离心得到纳米银线；
步骤2，20～30份纳米银线、10～20份纤维素纳米微晶、50～70份双甲基丙烯酸聚醇/醚与丙烯酸丁酯混合均匀，通氮气除水除氧后密封于模具里，经偶氮二异丁腈(AIBN)催化固化，得到导电薄膜。
本发明的特点还在于，
所述份数为质量份数。
步骤1中FeCl3的乙二醇溶液中FeCl3的浓度为5×10-3mol/L。
步骤1中AgNO33～7份(质量份数)、聚乙烯基吡咯烷酮5～9份(质量份数)、FeCl3的乙二醇溶液500～800份(质量份数)。
步骤2中双甲基丙烯酸聚醇/醚与丙烯酸丁酯的质量比为1：3～3：1。
步骤2中双甲基丙烯酸聚醇/醚为聚乙二醇200双甲基丙烯酸、聚乙二醇500双甲基丙烯酸、聚乙二醇1000双甲基丙烯酸、二缩三乙二醇双甲基丙烯酸酯、一缩二乙二醇双甲基丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯中的一种。
步骤2中催化固化是在50～70℃催化固化40～110分钟。
本发明的有益效果是，
本发明制备方法相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明低电阻率低添加料导电薄膜的制备方法，采用纳米银线作为导电材料，纳米银线的制备方法是通过多元醇法将硝酸银中的Ag+还原得到了高长径比纳米银线。
(2)本发明的导电薄膜的制备方法是将纳米银线、纤维素纳米微晶、双甲基丙烯酸聚醇/醚与丙烯酸丁酯、偶氮二异丁腈混合均匀，密封于模具里经50～70℃催化固化得到溶剂响应导电高分子复合薄膜。使用纤维素纳米微晶与双甲基丙烯酸聚醇/醚与丙烯酸丁酯共聚物的复合物作为基材，兼备氢键的逾渗网络和交联型高分子的熵弹性，使薄膜具有抗折性和高弹性。本发明制备的导电薄膜导电材料添加量少、导电性能良好，体积电阻率小。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明低电阻低添加料导电薄膜的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将AgNO33～7份(质量份数)、聚乙烯基吡咯烷酮5～9份(质量份数)和浓度为5×10-3mol/LFeCl3的乙二醇溶液500～800份(质量份数)，在70℃下搅拌溶解40～50分钟，再在140～160℃反应80～100分钟，经冷却、丙酮洗涤、去离子水洗涤、离心得到纳米银线；
所得纳米银的直径为70～120nm，长度为20～40μm，长径比170～570，颗粒状纳米银的数量极少。
步骤2，20～30份(质量份数)纳米银线、10～20份(质量份数)纤维素纳米微晶、50～70份(质量份数)双甲基丙烯酸聚醇/醚与丙烯酸丁酯(双甲基丙烯酸聚醇/醚与丙烯酸丁酯的质量比为1：3～3：1)混合均匀，通氮气除水除氧后密封于模具里，经偶氮二异丁腈(AIBN)50～70℃催化固化40～110分钟，得到导电薄膜。
步骤2中双甲基丙烯酸聚醇/醚为聚乙二醇200双甲基丙烯酸、聚乙二醇500双甲基丙烯酸、聚乙二醇1000双甲基丙烯酸、二缩三乙二醇双甲基丙烯酸酯、一缩二乙二醇双甲基丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯中的一种。
实施例1
(1)将0.5g AgNO3、0.7g聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和浓度为5×10-3mol/LFeCl3的乙二醇溶液70ml，在70℃下搅拌溶解40min，再升温至160℃恒温反应80min，自然冷却至室温，将得到的产物先用丙酮洗涤去除PVP，再用去离子水充分洗涤、离心分离，得到纳米银线；
其直径在60～110nm之间，长度在20～40μm之间，长径比180～500，颗粒状纳米银的数量相当少。
(2)15份纳米银线、20份纤维素纳米微晶、63份聚乙二醇200双甲基丙烯酸与丙烯酸丁酯(聚乙二醇200双甲基丙烯酸与丙烯酸丁酯的质量比为1：3)混合均匀，通氮气除水除氧后密封于模具里，加入2份偶氮二异丁腈(AIBN)70℃催化固化40分钟得到体积电阻率为3E-5Ω·cm导电薄膜。
实施例2
(1)将0.3g AgNO3、0.4g聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和浓度为5×10-3mol/LFeCl3的乙二醇溶液60ml在70℃下搅拌溶解45min，再升温至140℃恒温反应90min，自然冷却至室温，将得到的产物先用丙酮洗涤去除PVP，再用去离子水充分洗涤、离心分离，得到纳米银线；
其直径在70～120nm之间，长度在20～30μm之间，长径比170～300，颗粒状纳米银的数量相当少。
(2)20份纳米银线、10份纤维素纳米微晶、68份聚乙二醇500双甲基丙烯酸与丙烯酸丁酯(聚乙二醇500双甲基丙烯酸与丙烯酸丁酯的质量比为1：2)混合均匀，通氮气除水除氧后密封于模具里，加入2份偶氮二异丁腈(AIBN)70℃催化固化60分钟得到体积电阻率为4E-5Ω·cm导电薄膜。
实施例3
(1)将0.6g AgNO3、0.8g聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和浓度为5×10-3mol/LFeCl3的乙二醇溶液80ml在70℃下搅拌溶解50min，再升温至160℃恒温反应80min，自然冷却至室温，将得到的产物先用丙酮洗涤去除PVP，再用去离子水充分洗涤、离心分离，得到纳米银线；
其直径在70～120nm之间，长度在20～40μm之间，长径比170～570，颗粒状纳米银的数量相当少。
(2)25份纳米银线、15份纤维素纳米微晶、54份聚乙二醇1000双甲基丙烯酸与丙烯酸丁酯(聚乙二醇1000双甲基丙烯酸与丙烯酸丁酯的质量比为1：1)混合均匀，通氮气除水除氧后密封于模具里，加入6份偶氮二异丁腈(AIBN)70℃催化固化90分钟得到体积电阻率为2.5E-5Ω·cm导电薄膜。
实施例4
(1)将0.7g AgNO3、0.9g聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和浓度为5×10-3mol/LFeCl3的乙二醇溶液50ml在70℃下搅拌溶解40min，再升温至160℃恒温反应100min，自然冷却至室温，将得到的产物先用丙酮洗涤去除PVP，再用去离子水充分洗涤、离心分离，得到纳米银线；
其直径在90～120nm之间，长度在30～40μm之间，长径比230～530，颗粒状纳米银的数量相当少。
(2)20份纳米银线、20份纤维素纳米微晶、58份二缩三乙二醇双甲基丙烯酸酯与丙烯酸丁酯(二缩三乙二醇双甲基丙烯酸酯与丙烯酸丁酯的质量比为2：1)混合均匀，通氮气除水除氧后密封于模具里，加入2份偶氮二异丁腈(AIBN)70℃催化固化120分钟得到体积电阻率为3E-5Ω·cm导电薄膜。
实施例5
(1)将0.4g AgNO3、0.5g聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和浓度为5×10-3mol/LFeCl3的乙二醇溶液70ml在70℃下搅拌溶解45min，再升温至150℃恒温反应100min，自然冷却至室温，将得到的产物先用丙酮洗涤去除PVP，再用去离子水充分洗涤、离心分离，得到纳米银线；
其直径在70～100nm之间，长度在20～30μm之间，长径比200～410，颗粒状纳米银的数量相当少。
(2)30份纳米银线、10份纤维素纳米微晶、55份一缩二乙二醇双甲基丙烯酸酯与丙烯酸丁酯(一缩二乙二醇双甲基丙烯酸酯与丙烯酸丁酯的质量比为3：1)混合均匀，通氮气除水除氧后密封于模具里，加入5份偶氮二异丁腈(AIBN)70℃催化固化30分钟得到体积电阻率为4E-5Ω·cm导电薄膜。
实施例6
(1)将0.5g AgNO3、0.7g聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和浓度为5×10-3mol/LFeCl3的乙二醇溶液70ml，在70℃下搅拌溶解40min，再升温至160℃恒温反应80min，自然冷却至室温，将得到的产物先用丙酮洗涤去除PVP，再用去离子水充分洗涤、离心分离，得到纳米银线；
其直径在60～110nm之间，长度在20～40μm之间，长径比180～670，颗粒状纳米银的数量相当少。
(2)26份纳米银线、14份纤维素纳米微晶、58份二甘醇二甲基丙烯酸酯与丙烯酸丁酯(二甘醇二甲基丙烯酸酯与丙烯酸丁酯的质量比为2：1)混合均匀，通氮气除水除氧后密封于模具里，加入2份偶氮二异丁腈(AIBN)70℃催化固化40分钟得到体积电阻率为3E-5Ω·cm导电薄膜。
实施例7
(1)将0.3g AgNO3、0.4g聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和浓度为5×10-3mol/LFeCl3的乙二醇溶液70ml在70℃下搅拌溶解50min，再升温至160℃恒温反应90min，自然冷却至室温，将得到的产物先用丙酮洗涤去除PVP，再用去离子水充分洗涤、离心分离，得到纳米银线；
其直径在80～100nm之间，长度在23～35μm之间，长径比200～440，颗粒状纳米银的数量相当少。
(2)24份纳米银线、16份纤维素纳米微晶、55份二甘醇二甲基丙烯酸酯与丙烯酸丁酯(二甘醇二甲基丙烯酸酯与丙烯酸丁酯的质量比为1：1)混合均匀，通氮气除水除氧后密封于模具里，加入5份偶氮二异丁腈(AIBN)70℃催化固化90分钟得到体积电阻率为2.9E-5Ω·cm导电薄膜。
实施例8
(1)将0.6g AgNO3、0.8g聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和浓度为5×10-3mol/LFeCl3的乙二醇溶液70ml在70℃下搅拌溶解40min，再升温至160℃恒温反应100min，自然冷却至室温，将得到的产物先用丙酮洗涤去除PVP，再用去离子水充分洗涤、离心分离，得到纳米银线；
其直径在80～110nm之间，长度在22～38μm之间，长径比190～530，颗粒状纳米银的数量相当少。
(2)28份纳米银线、12份纤维素纳米微晶、54份一缩二乙二醇双甲基丙烯酸酯与丙烯酸丁酯(一缩二乙二醇双甲基丙烯酸酯与丙烯酸丁酯的质量比为1：2)混合均匀，通氮气除水除氧后密封于模具里，加入6份偶氮二异丁腈(AIBN)70℃催化固化60分钟得到体积电阻率为3.6E-5Ω·cm导电薄膜。
实施例9
(1)将0.7g AgNO3、0.9g聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和浓度为5×10-3mol/LFeCl3的乙二醇溶液50ml在70℃下搅拌溶解45min，再升温至160℃恒温反应80min，自然冷却至室温，将得到的产物先用丙酮洗涤去除PVP，再用去离子水充分洗涤、离心分离，得到纳米银线；
其直径在70～120nm之间，长度在21～37μm之间，长径比190～560，颗粒状纳米银的数量相当少。
(2)29份纳米银线、11份纤维素纳米微晶、57份聚乙二醇200双甲基丙烯酸与丙烯酸丁酯(聚乙二醇200双甲基丙烯酸与丙烯酸丁酯的质量比为2：1)混合均匀，通氮气除水除氧后密封于模具里，加入3份偶氮二异丁腈(AIBN)70℃催化固化30分钟得到体积电阻率为3E-5Ω·cm导电薄膜。

Claims (6)

1.一种低电阻低添加料导电薄膜的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将AgNO3、聚乙烯基吡咯烷酮和FeCl3的乙二醇溶液在70℃下搅拌溶解40～50分钟，再在140～160℃反应80～100分钟，经冷却、丙酮洗涤、去离子水洗涤、离心得到纳米银线；
步骤2，20～30份纳米银线、10～20份纤维素纳米微晶、50～70份双甲基丙烯酸聚醇与丙烯酸丁酯混合均匀，通氮气除水除氧后密封于模具里，经偶氮二异丁腈催化固化，得到导电薄膜；
所述份数为质量份数。
2.根据权利要求1所述的低电阻低添加料导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1中FeCl3的乙二醇溶液中FeCl3的浓度为5×10-3mol/L。
3.根据权利要求1或2所述的低电阻低添加料导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1中AgNO3 3～7份(质量份数)、聚乙烯基吡咯烷酮5～9份(质量份数)、FeCl3的乙二醇溶液500～800份(质量份数)。
4.根据权利要求1所述的低电阻低添加料导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2中双甲基丙烯酸聚醇与丙烯酸丁酯的质量比为1：3～3：1。
5.根据权利要求1或4所述的低电阻低添加料导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2中双甲基丙烯酸聚醇为聚乙二醇200双甲基丙烯酸、聚乙二醇500双甲基丙烯酸、聚乙二醇1000双甲基丙烯酸、二缩三乙二醇双甲基丙烯酸酯、一缩二乙二醇双甲基丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯中的一种。
6.根据权利要求1所述的低电阻低添加料导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2中催化固化是在50～70℃催化固化40～110分钟。
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