CN105139924A - 一种双保护膜的银纳米线透明导电薄膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种双保护膜的银纳米线透明导电薄膜的制备，其制备步骤为：将保护膜进行清洗并等离子处理；将银纳米线导电墨水涂覆在保护膜上，干燥后得到银导电网络；将高粘合力的粘结剂涂覆在基底上，初步干燥后将保护膜平放在基底上方，进一步干燥后得到双层保护膜银纳米线透明导电薄膜。该方法制备的银透明导电薄膜拥有长久的双面保护，能长期存储；和衬底的粘结性好，导电性高、透光率高、保护膜能轻易撕下，可以用于电子信息产业的很多方面。

Description

一种双保护膜的银纳米线透明导电薄膜的制备方法

技术领域

本发明属于透明导电薄膜技术领域，具体涉及一种双保护膜的银纳米线透明导电薄膜的制备。

背景技术

银纳米线以其导电性最好、抗氧化性和价格适中而成为纳米金属线中被着重开发的材料。相对于有腐蚀性的PEDOT：PSS、价格昂贵而技术不成熟的石墨烯和碳纳米管，银纳米线较为成熟，是目前离商业化最近的材料。为实现银纳米线的利用，人们将其配制成墨水后以滚涂、刮涂、喷涂等手段制成薄膜。为保护银纳米线，人们往往在其上涂覆高分子保护层，如UV胶、树脂、光学胶等。但这些高分子物质一方面会降低薄膜的导电性，另一方面仅凭这层高分子保护层还不足以保护薄膜。为此，需要开发银线不被高分子材料覆盖并且双面均有保护的薄膜。围绕这个需求，已有极少量工作开展。

专利CN102522145B和CN102522145A对这方面进行了初步研究：在保护膜上用有机硅离型剂制备离型膜，然后依次涂覆银纳米线溶液、PEDOT：PSS和粘结剂，最后再把基底平放在粘结剂上加热固化即可得最终薄膜。该种导电薄膜实现了双层保护并且银线网络浮于粘结剂上而导电性不受影响。但这种初步研究的最大问题是：抗粘性的离型膜的使用会导致银墨水涂覆时成功率非常低并且薄膜均匀性非常差；同时，粘性的缺乏会导致进一步旋涂PEDOT：PSS和粘结剂时银线的显著偏移，加剧了这种不均匀性；最后，价格昂贵、强酸性的PEDOT：PSS会腐蚀银线，导致薄膜寿命短。

因此，如何保持高导电性和透光率的同时制备导电均匀、与衬底粘结性好、保护膜能轻易撕下并能长期保存的银纳米线导电薄膜是透明导电薄膜领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双保护膜的银纳米线透明导电薄膜的制备，解决银导电薄膜的导电性、导电均匀性、长期存储、粘结性以及成本等方面的问题。本发明开发的银导电薄膜的导电性高而均匀、透光率高、与衬底结合力好、保护膜能轻易撕下并且能长期存储，能在电子信息领域大量使用。其具体实施方案是：

(1)将保护膜进行清洗并对其表面进行等离子处理。本发明使用的保护膜是PET膜、PE膜、PVC膜、PU胶保护膜等。先将保护保护膜的膜撕下，然后将保护膜放在装有乙醇的烧杯中，超声清洗10分钟。然后将膜放在烘烤平台上，用红外烘烤灯烘烤5分钟。使用的红外灯的功率为800W、干燥面积为1000cm²。烘烤完成后，将保护膜平放在等离子清洗机中，真空清洗5分钟。其中，使用的等离子清洗机的频率/功率为13.56MHz/300W；

(2)用GardcoAutomaticDrawdownMachineDP8301片材式涂覆机或其他涂覆机器在保护膜上涂覆一层银纳米线导电墨水。用红外烘烤灯烘烤5分钟后，将衬底放入真空烘箱，110℃加热烘烤10分钟，得到厚度为200nm左右的银纳米线网络。银纳米线墨水是自制的。银纳米线直径在30-50nm之间，长度在10-20μm之间。墨水银线含量在0.5％左右。除了银线外，墨水还含有分散剂、表面活性剂、流平剂、保湿剂和粘结剂等助剂；

(3)将高粘合力的粘结剂涂覆在基底上，然后用红外烘烤灯烘烤5分钟。然后将带有银导电网络的保护膜平放在基底上。接着用红外烘烤灯干燥5分钟，然后放入真空烘箱中，110℃下真空干燥10分钟，得到最终的一种双保护膜银纳米线透明导电薄膜。本发明使用的高粘合力的粘结剂包括环氧树脂、丙烯酸酯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯醇树脂、聚酮树脂、酚醛树脂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种的混合。本发明使用的基底是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚碳酸酯、聚酰亚胺(PI)或玻璃中的一种。控制粘结剂的量，使最终粘结层的厚度为300nm。

本发明有如下优点：(1)这种倒置涂膜的技术使银线网络和基底上的粘结层相平或在粘结层之上，避免粘结层影响银线的导电性；同时银线网络中的粘结层能有效减少光的散射，减小雾度；因此，这种薄膜具有很高的导电性和透光性；(2)银导电网络上有保护膜，制备的银导电薄膜能长期稳定保存；(3)保护膜很容易撕下，方便使用；(3)银导电网络与基底的粘合性好；(4)湿法制膜，步骤简单，不需ITO制膜所需的复杂步骤和设备，具有良好的应用前景。

附图说明

图1：本发明的结构示意图；

1-保护膜；2-银导电网络；3-粘结层；4-基底；其中，2和3层有部分重叠。

具体实施例

实施例：

选用较薄的PET膜作为保护膜。将保护膜上的膜撕掉，然后将保护膜放在装有乙醇的烧杯中，超声清洗10分钟。然后将膜放在烘烤平台上，用红外烘烤灯烘烤5分钟。将清洗过的保护膜平放在等离子清洗机中，真空清洗5分钟；

在保护膜上用GardcoAutomaticDrawdownMachineDP8301片材式涂覆机涂覆一层银纳米线导电墨水。然后用红外烘烤灯烘烤5分钟后，将衬底放入真空烘箱，110℃加热烘烤10分钟，得到厚度为200nm左右的银纳米线网络。银纳米线墨水是自制的。银纳米线直径在30-50nm之间，长度在10-20μm之间。墨水银线含量在0.5％左右。除了银线外，墨水还含有分散剂、表面活性剂、流平剂、保湿剂和粘结剂等助剂；

将丙烯酸树脂溶液涂覆在PET基底上，然后用红外烘烤灯烘烤5分钟初步干燥。然后将有银导电网络的保护膜平放在PET基底上，接着用红外烘烤灯烘烤以使银线和基底有初步粘结性。最后将其放入真空烘箱，110℃下真空干燥10分钟，得到最终的一种一种双保护膜的银纳米线透明导电薄膜。

以上详细描述了本发明的较佳实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的实验与技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种双保护膜的银纳米线透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：

（1）将保护膜进行清洗并对其表面进行等离子处理；

（2）将银纳米线导电墨水涂覆在保护膜上，干燥后得到银导电网络；

（3）将高粘合力的粘结剂涂覆在基底上，初步干燥后将保护膜平放在基底上方，进一步干燥后得到一种双保护膜的银纳米线透明导电薄膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：所用的保护膜是PET膜、PE膜、PVC膜、PU胶保护膜等。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）的清洗过程是将保护膜在乙醇溶液中超声10分钟，然后用500W红外烘烤灯烘烤5分钟。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）的等离子处理过程是：将清洗过的保护膜平放在等离子清洗机中，真空清洗5分钟。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）所用的银纳米线是自制的，直径在30-50nm之间，长度在10-20μm之间；墨水银线含量在0.5%左右；除了银线外，墨水还含有分散剂、表面活性剂、流平剂、保湿剂和粘结剂等；墨水涂覆后，先用红外烘烤灯烘烤5分钟；然后将衬底放入真空烘箱，110℃加热烘烤10分钟。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所用高粘合力粘结剂为环氧树脂、丙烯酸酯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯醇树脂、聚酮树脂、酚醛树脂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种的混合；所用基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚碳酸酯、聚酰亚胺(PI)或玻璃中的一种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）的过程为将粘结剂涂覆在基底上；然后用红外烘烤灯烘烤5分钟；然后将带有银导电网络的保护膜平放在基底上；接着用红外烘烤灯干燥5分钟，然后放入真空烘箱中，110℃下真空干燥10分钟，得到最终的一种双保护膜的银纳米线透明导电薄膜。