CN105174742A - 一种导电玻璃的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导电玻璃的制备方法，该方法是先利用氢氟酸对玻璃基板进行预处理，其次以正硅酸乙酯（TEOS）和硅烷偶联剂前驱体，冰醋酸为催化剂,乙醇为溶剂在玻璃基板上涂覆含硅中间层，干燥后，再在表面涂覆含铟锡的导电溶胶，在常温下凝胶化后，在450~550度的过热蒸汽中退火1.5~2小时后，得到具有高透明性的导电玻璃。本发明工艺简单，制备的导电玻璃的导电层与玻璃基板结合牢度好，导电层表面光滑。

Description

一种导电玻璃的制备方法

技术领域

本发明涉及本发明涉及一种光电材料的制备方法，特别涉及一种导电玻璃的制备方法。

背景技术

近年来,随着信息技术的高速发展,透明导电玻璃作为平板显示器件、太阳能电池、电致发光、液晶显示、传感器等的基础材料倍受重视。其中，最有代表性的透明导电玻璃为掺锡氧化铟（ITO）膜导电玻璃。它不仅具有机械和化学性能稳定的特性，而且具有优良的导电性能、透明性能和用湿法刻蚀很容易形成电极图形等，被许多工业领域所应用。目前，制备ITO膜的透明导电玻璃的方法主要有物理气相沉积法、化学气相沉积法和溶胶凝胶法。无论哪种方法，都希望成品ITO膜玻璃具有较小的方阻和较高的透明性。目前，用气相沉积法制备的导电玻璃存在工艺条件苛刻，制备材料的尺寸受限制等问题；而用溶胶凝胶法制备导电玻璃，虽然工艺比较简单，可以制备较大尺寸的透明导电玻璃等，但存在方阻大，表面粗糙度高、容易开裂等问题。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种导电玻璃的制备方法。该方法制备简单，导电层与玻璃基本结合牢度强，表面不容易开裂，并兼具良好的透光性和导电性能。本发明工艺简单，不但可以制备较大尺寸的透明导电玻璃，而且可以使制备的导电玻璃表面光滑，导电层与玻璃基板的结合牢度好，兼顾导电性和透明性等特点。

为了达到上述目的，本发明的技术解决方案如下：一种导电玻璃的制备方法，包括以下步骤：

（1）将玻璃基板放入含有10wt%的氢氧化钠和1wt%表面活性剂的水溶液中，在50度的温度下，超声处理10分钟，清洗干燥后，在质量分数为35%的氢氟酸溶液中常温处理20分钟，清洗阴干后，得到预处理的玻璃A。

（2）将正硅酸乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、冰醋酸、乙醇、水以质量比为1：0.2：0.02：10：5混合均匀后，涂覆在经过预处理玻璃A的表面，在常温下干燥8小时、80度的条件下干燥2小时，得到带有过渡层的玻璃B；

（3）将摩尔比为9：1的五水硝酸铟和五水氯化锡溶于乙醇和水按照体积比1:1组成的混合溶液中，五水硝酸铟和五水氯化锡的总质量为乙醇水的混合溶液的质量的25%；再加入计算量的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和冰醋酸，混合均匀后，利用喷涂法，涂覆到玻璃B的表面上，在室温下凝胶2天后，得到含有基板、过渡层和导电层的玻璃C。其中，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）对硝酸铟的质量比为1:15~30，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）对冰醋酸的比例为1：0.1~0.2。

（4）将玻璃C在450~550度的过热蒸汽下退火1.5~2小时后，得到透明导电玻璃。

所述的过热蒸汽的压力为0.5~3MPa，温度为450~550度的过热水蒸气。

本发明的有益效果是，本发明中的含硅中间层，起到了玻璃基板与导电层之间的过渡作用。而利用过热蒸汽退火，可以给干燥的表面起到润湿的作用，更有利于内部水分子的蒸发，从而避免了因内部水分子或溶剂的蒸发而造成气孔或表面开裂现象。

附图说明

图1是玻璃基板及实施例在波长为500~700纳米下的平均透明度条形图；

图2是利用四点探针方阻仪测量实施例的方阻条形图。

具体实施方式

本发明的具体实施方式为：首先，将玻璃基板放入含有10wt%的氢氧化钠和1wt%表面活性剂的溶液中，在50度的温度下，超声处理10分钟后，在质量分数为35%的氢氟酸溶液中常温处理20分钟，清洗干燥后，将质量比为1：0.2：0.02：10：5的正硅酸乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、冰醋酸、乙醇、水的混合液涂覆在其表面（厚度任意），在常温下干燥8小时后，在80度的条件下干燥2小时后，在玻璃基板的表面负载了含硅涂层。其次，将摩尔比为9：1的硝酸铟In(NO)3和氯化锡SnCl4溶于乙醇水溶液中，加入计算量的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和冰醋酸混合均匀后，利用喷涂法，涂覆到玻璃的表面上（厚度任意），在室温下凝胶2天后，得到含有基板、含硅过渡层和导电层的玻璃。其中，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）对硝酸铟的质量比为1:15~30，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）对冰醋酸的比例为1：0.1~0.2。再次，将玻璃C在温度为450-550度，压力为0.5~3的过热蒸汽下退火1.5~2小时后，得到透明导电玻璃。

本发明中采用氢氟酸溶液处理的有利之处在于，适当增加玻璃表面的粗糙度，有利于提高玻璃基板与涂层的结合牢度，而含硅涂层起到玻璃基板与导电层的过渡作用，有利于提高导电玻璃的透明性；过热蒸汽退火，则有利于减少气孔，避免开裂。提高导电层表面的光洁度。

实施例1：

步骤1：选用常规的钠钙基玻璃，厚度为1毫米，将其放入10wt%的氢氧化钠和1wt%非离子表面活性剂的溶液中，50度下超声清洗后，用去离子水反复清洗至中性，在60度的烘箱中烘干后，用质量分数为35%的氢氟酸溶液中常温处理20分钟后，阴干待用。

步骤2：将正硅酸乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、冰醋酸、乙醇、水以质量比为1：0.2：0.02：10：5混合均匀后，涂覆在经过氢氟酸预处理的玻璃的表面，在常温下干燥8小时后，在80度的条件下干燥2小时，冷却待用；

步骤3：按摩尔比为9：1称取五水硝酸铟In(NO)3和五水氯化锡SnCl4，溶于乙醇和水按照体积比1:1组成的混合溶液中，五水硝酸铟和五水氯化锡的总质量为乙醇水的混合溶液的质量的25%；搅拌均匀后，加入对硝酸铟的质量比（ＫＨ５6０/硝酸铟）为1:15的ＫＨ５6０和对ＫＨ５6０的质量比（冰醋酸/ＫＨ５6０）为0.1的冰醋酸，磁力搅拌30分钟后，喷涂到经过步骤2处理的玻璃表面，并在室温下凝胶化2天；

步骤4：将经过步骤3处理过的玻璃后，在温度为550度，压力为3MPa的过热蒸汽中退火2小时后，得到由玻璃基板、含硅过渡层和金属氧化物层组成的透明导电玻璃。

对得到的透明导电玻璃进行透光性测试，表明在波长为500~700纳米下，导电玻璃的平均透光率为82%，如图1所示。利用四点探针方阻仪测量导电玻璃的方阻，其方阻为20欧姆/square，如图2。

实施例2：

步骤1：选用常规的钠钙基玻璃，厚度为1毫米，将其放入10wt%的氢氧化钠和1wt%非离子表面活性剂的溶液中，50度下超声清洗后，用去离子水反复清洗至中性，在60度的烘箱中烘干后，用质量分数为35%的氢氟酸常温处理20分钟后，阴干待用。

步骤2：将正硅酸乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、冰醋酸、乙醇、水以质量比为1：0.2：0.02：10：5混合均匀后，涂覆在经过氢氟酸预处理的玻璃的表面，在常温下干燥8小时后，在80度的条件下干燥2小时，冷却待用；

步骤3：按摩尔比为9：1称取五水硝酸铟In(NO)3和五水氯化锡SnCl4，溶于乙醇和水按照体积比1:1组成的混合溶液中，五水硝酸铟和五水氯化锡的总质量为乙醇水的混合溶液的质量的25%；搅拌均匀后，加入对硝酸铟的质量比（ＫＨ560/硝酸铟）为1:30的ＫＨ560和对ＫＨ560的质量比（冰醋酸/ＫＨ560）为0.15的冰醋酸，磁力搅拌30分钟后，喷涂到经过步骤2处理的玻璃表面；

步骤4：将步骤3处理过的玻璃在室温下凝胶化2天后，在温度为500度，压力为2MPa的过热蒸汽中退火2小时后，得到由玻璃基板、过渡层和金属氧化物层组成的透明导电玻璃。

对得到的透明导电玻璃进行透光性测试，表明在波长为500~700纳米下，导电玻璃的平均透光率为82%，如图1所示。利用四点探针法测量导电玻璃的方阻，其方阻为22欧姆/square，如图2。

实施例3：

步骤1：选用常规的钠钙基玻璃，厚度为1毫米，将其放入10wt%的氢氧化钠和1wt%非离子表面活性剂的溶液中，50度下超声清洗后，用去离子水反复清洗至中性，在60度的烘箱中烘干后，用质量分数为35%的氢氟酸溶液中常温处理20分钟后，清洗阴干待用。

步骤2：将正硅酸乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、冰醋酸、乙醇、水以质量比为1：0.2：0.02：10：5混合均匀后，涂覆在经过氢氟酸预处理的玻璃的表面，在常温下干燥8小时后，在80度的条件下干燥2小时，冷却待用；

步骤3：按摩尔比为9：1称取五水硝酸铟In(NO)3和五水氯化锡SnCl4，溶于乙醇和水按照体积比1:1组成的混合溶液中，五水硝酸铟和五水氯化锡的总质量为乙醇水的混合溶液的质量的25%；搅拌均匀后，加入对硝酸铟的质量比（KH560/硝酸铟）为1:20的KH560和对KH560的质量比（冰醋酸/KH560）为0.2的冰醋酸，磁力搅拌30分钟后，喷涂到经过步骤2处理的玻璃表面；

步骤4：将步骤3处理过的玻璃在室温下凝胶化2天后，在550度的过热蒸汽中退火1.5小时后，得到由玻璃基板、过度层和金属氧化物层组成的透明导电玻璃。

对得到的透明导电玻璃进行透光性测试，表明在波长为500~700纳米下，导电玻璃的平均透光率为85%，如图1所示。利用四点探针方阻仪测量，其方阻为25欧姆/square，如图2。

Claims (2)

1.一种导电玻璃的制备方法，其特征在于，该方法具体为：

（1）将玻璃基板放入含有10wt%的氢氧化钠和1wt%表面活性剂的水溶液中，在50度的温度下，超声处理10分钟，清洗干燥后，在质量分数为35%的氢氟酸溶液中常温处理20分钟，清洗阴干后，得到预处理的玻璃A；

（2）将正硅酸乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、冰醋酸、乙醇、水以质量比为1：0.2：0.02：10：5混合均匀后，涂覆在经过预处理玻璃A的表面，在常温下干燥8小时、80度的条件下干燥2小时，得到带有过渡层的玻璃B；

（3）将摩尔比为9：1的五水硝酸铟和五水氯化锡溶于乙醇和水按照体积比1:1组成的混合溶液中，五水硝酸铟和五水氯化锡的总质量为乙醇水的混合溶液的质量的25%；再加入计算量的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和冰醋酸，混合均匀后，利用喷涂法，涂覆到玻璃B的表面上，在室温下凝胶2天后，得到含有基板、过渡层和导电层的玻璃C；其中，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）对硝酸铟的质量比为1:15~30，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）对冰醋酸的比例为1：0.1~0.2；

（4）将玻璃C在450~550度的过热蒸汽下退火1.5~2小时后，得到透明导电玻璃。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的过热蒸汽的压力为0.5~3MPa，温度为450~550度的过热水蒸气。