CN105273471B - 水溶性纳米银导电涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水溶性纳米银导电涂料，由以下重量份的组分组成：银纳米线水分散液、0.5%羟丙基甲基纤维素水溶液、1%聚乙烯醇水溶液、5%水溶性树脂液、交联剂XR‑501、流平剂、迪高670分散剂、迪高845消泡剂；银纳米线水分散液固含量为0.3~0.5%，其中纳米银线由线径30~40 nm的纳米线和线径60~80 nm的纳米线组成；4~6%水溶性树脂液为水溶性丙烯酸树脂液或者水溶性聚酯树脂液；流平剂采用迪高410或者长輝化工BnK‑LK600。本发明成膜后在PET、玻璃、PMMA等基材的附着牢度、透光率、导电性等指标均达到和超过现有ITO膜的技术参数，表面硬度达3~4H，可折性好，大幅度降低贵金属银的用量。

Description

水溶性纳米银导电涂料

技术领域

本发明涉及一种水性导电涂料领域，特别涉及一种水溶性纳米银导电涂料。

背景技术

随着电子产品日新月异的飞速发展，触摸屏的应用范围也越来越广泛，因此对高透明高导电性材料的需求急剧增加，为满足这一需求，研发一种高性能低成本并符合环保要求，可持续发展的新材料成为技术开发和产品竞争的一大热点。

在现有透明导电材料应用中使用最普通的是ITO镀膜材料，它的制备方法是在透明有机薄膜材料上溅射透明氧化铟锡（ITO）导电薄膜镀层得到的产品。该产品的特点是，以在PET膜上为例 ，ITO膜层越厚其表面电阻越小，但透光率也变小。

如：高阻抗ITO导电膜（PET-ITO），表面电阻300~500Ω/口，透光率≥86%，表示硬度≥3H，加热卷曲≤10mm；低阻抗ITO导电膜（PET-ITO），表面电阻90±15Ω/□，透光率≥80%，雾度<2%，宽度406/360±2mm，卷曲≤10mm；最高端的ITO膜透光率≥90%，表面电阻≤100Ω/□；

但ITO膜存在几个方面的不足，一是由于其涂层硬镀、折弯性差，二是涂布面积受限，三是铟锡资源匮乏，不宜于可持续发展设备昂贵，工艺流程长，成本降不下来等，固而研发ITO的替代品已成为行业内关注的重点。

迄今为止，有望替代ITO产品主要有：导电高分子、碳纳米管（CNT）、石墨烯和金属纳米线，各方面都投入的大量的研究和尽快产业化：

1. 导电高分子：具备良好的导电性和在固含量较小的×次下有较高的透光率，然导电高分子材料自身与各类基材的附着力有局限性，它必须通过与其他高分子材料的结合才能有良好的附着性，这一×的就降低了它的导电性和透光率。

目前能见到的产品介绍：上海沪正纳米PTT-023，采用导电高分子和ITO材料复配制成的涂料，表面电阻：80~400Ωcm 透光率：80-85% 表示硬度水性涂料＞1H 油性2~3H。

也有专利介绍：采用导电高分子与××粒子复配液，透光率达90.1%，表面电阻240Ω/□；

上述技术指标只是接近ITO膜的基本性能，仍有一定差距。

2. 碳纳米管薄膜

从理论上讲，单臂碳纳米管具有优异的透光性和导电性，但在成膜以后，由于膜厚与透光率和电阻有直接关联，固此在成膜工艺上需要摸索取得最佳平衡点。

苏州汉纳材料科技有限公司在技术上有所突破已开始进入产量500mm宽的薄膜，据介绍，透光率89%，表面电阻200Ω/□，雾度＜1%，基本上达到ITO膜的技术参数；价格上与ITO膜相近，比较优势不大。

3. 石墨烯薄膜

石墨烯具有高导电性、高韧度、高强度、高透明性等特点；无疑是一个重要领域，也是国家二十一世纪新材料发展的重要方向，但该产品目前仍处于试验阶段，充分解决量产技术和降低生产成本还需一个较长的过程。

4. 当今最具竞争力可替代ITO的当属银纳米线方案，近年来，该项制备工艺已日渐成熟，量产已有可行性，同时成本也可大幅度下降，採用多元醇混合制备工艺控制可获得不同组合的线径比银线，而这类银线与高分子聚合物复配，可获得相应的高透明、高导电性的涂料。由于银纳米的比表面积很大，在涂料中只需极少量的银线即可涂布与其他金属涂料相同的涂布面积，大大节约了贵金属资源，另外，涂料可灵活地选用辊涂、淋涂、喷涂登工艺，比ITO碳纳米管成膜更简单、方便、且不受加工面积的制约，而採用水溶性高分子聚合成膜物质，则符合环保无污染的要求。

发明内容

本发明目的是提供一种水溶性纳米银导电涂料，此水溶性纳米银导电涂料有效解决水溶性涂料无污染表示硬度达3~4H，可折性好，大幅度降低贵金属银的用量，成膜后在PET、玻璃、PMMA等基材的附着牢度、透光率、导电性等指标均达到和超过现有ITO膜的技术参数。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种水溶性纳米银导电涂料，所述水溶性纳米银导电涂料由以下重量份的组分组成：

银纳米线水分散液 60~80份，

0.5%羟丙基甲基纤维素水溶液 2~8份，

1%聚乙烯醇水溶液 2~8份，

5%水溶性树脂液 5~10份，

交联剂XR-501 0.5~1份，

流平剂 0.5~1份，

迪高670分散剂 0.4~0.8份，

迪高845消泡剂 0.3~0.6份；

所述银纳米线水分散液固含量为0.3~0.5%，其中纳米银线由线径30~40 nm的纳米线和线径60~80 nm的纳米线组成；

所述4~6%水溶性树脂液为水溶性丙烯酸树脂液或者水溶性聚酯树脂液；

所述流平剂采用迪高410或者长輝化工BnK-LK600。

上述技术方案中进一步改进技术方案如下：

1、上述方案中，所述水溶性树脂液为水溶性聚酯树脂液。

2、上述方案中，所述交联剂XR-501的生产商为上海雨润化工。

3、上述方案中，所述迪高670分散剂的生产商为上海荆文化工。

4、上述方案中，所述迪高845消泡剂的生产商为赢创特种化学（上海）有限公司。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

本发明水溶性纳米银导电涂料，有效解决水溶性涂料无污染表示硬度达3~4H，可折性好，大幅度降低贵金属银的用量，成膜后在PET、玻璃、PMMA等基材的附着牢度、透光率、导电性等指标均达到和超过现有ITO膜的技术参数。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：一种水溶性纳米银导电涂料，所述水溶性纳米银导电涂料由以下重量份的组分组成：

银纳米线水分散液 70份，

0.5%羟丙基甲基纤维素水溶液 5份，

1%聚乙烯醇水溶液 4份，

5%水溶性树脂液 8份，

交联剂XR-501 0.9份，

流平剂 0.9份，

迪高670分散剂 0.5份，

迪高845消泡剂 0.4份；

上述流平剂采用迪高410；上述交联剂XR-501的生产商为上海雨润化工；

上述迪高670分散剂的生产商为上海荆文化工；上述迪高845消泡剂的生产商为赢创特种化学（上海）有限公司。

本实施的高透明水性导电涂料制备工艺如下，以线径40nm、长30mm银纳米线水分散液（固含量0.3~0.5%）为导电介质制备方法，包括以下步骤：

1、按配方称取银纳米线水分散液置于烧杯中；

2、于搅拌下加入预先配制好的0.5%羟丙基甲基纤维素水溶液按配方量逐步加入；

3、在搅拌下加入1%聚乙烯醇水溶液；

4、按配方量逐步加入5%水溶性树脂液后继续搅拌约10分钟，使充分混合均匀，此水溶性树脂液为水溶性聚酯树脂液；

5、按量加入交联剂XR-501为0.9份、流平剂为0.9份、迪高670分散剂0.5份、迪高845消泡剂0.4份，目测分散均与即可。

实施例2：一种水溶性纳米银导电涂料，所述水溶性纳米银导电涂料由以下重量份的组分组成：

银纳米线水分散液 75份，

0.5%羟丙基甲基纤维素水溶液 8份，

1%聚乙烯醇水溶液 3份，

5%水溶性树脂液 6份，

交联剂XR-501 0.7份，

流平剂 0.9份，

迪高670分散剂 0.4份，

迪高845消泡剂 0.5份；

上述水溶性树脂液为水溶性聚酯树脂液；

上述流平剂采用长輝化工BnK-LK600；上述交联剂XR-501的生产商为上海雨润化工；

上述迪高670分散剂的生产商为上海荆文化工；上述迪高845消泡剂的生产商为赢创特种化学（上海）有限公司。

本实施的高透明水性导电涂料制备工艺与实施例1相同。

涂料使用方法：

1、在实验室采用涂布棒辊涂与PET膜上；

2、采用淋涂方法涂于PET膜上后垂直流淌使自然流平；

3、将已涂PET基材放置烘箱内烤干，60℃ 30分钟或150℃ 3分钟；

4、工业生产中可选用精密涂布机进行涂布；

5、玻璃片上可采用喷涂法涂布；

6、另可选用微凹和狭缝涂布方法；

上述两组试验测试结果：

採用乐凯光学级PET膜（透光率91.4%；雾度0.4%）为基材，涂布干燥成膜的测试结果：

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种水溶性纳米银导电涂料，其特征在于：所述水溶性纳米银导电涂料由以下重量份的组分组成：

银纳米线水分散液 60~80份，

0.5%羟丙基甲基纤维素水溶液 2~8份，

1%聚乙烯醇水溶液 2~8份，

5%水溶性树脂液 5~10份，

交联剂XR-501 0.5~1份，

流平剂 0.5~1份，

迪高670分散剂 0.4~0.8份，

迪高845消泡剂 0.3~0.6份；

所述银纳米线水分散液固含量为0.3~0.5%，其中纳米银线由线径30~40 nm的纳米线和线径60~80 nm的纳米线组成；

所述5%水溶性树脂液为水溶性聚酯树脂液；

所述流平剂采用迪高410或者长輝化工BnK-LK600。

2.根据权利要求1所述的水溶性纳米银导电涂料，其特征在于：所述迪高845消泡剂的生产商为赢创特种化学（上海）有限公司。