CN106574137A - 用于刚性和柔性基材的导电性透明涂层 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导电性涂料组合物,其包含:包含烯烃单体和丙烯酸共聚单体或(甲基)丙烯酸共聚单体的聚烯烃共聚物树脂;多个各向异性纳米颗粒;和溶剂。

Description

用于刚性和柔性基材的导电性透明涂层
技术领域
本发明涉及基于有机类基质和各向异性金属纳米颗粒的透明导电性涂层。该涂层具有良好的抗刮性并能够通过细线丝网印刷而图案化。
背景技术
许多导电性油墨在树脂(粘合剂)或树脂(粘合性)介质中包含金属,如银、铜或铝。尽管此种油墨固化后生成基本上导电并具有较低电阻抗(或电阻)的导体,但是所得导体是基本上不透明的,并且不允许可见光谱或其它重要光谱(如紫外光谱和红外光谱)中的任何可觉察量的光的透过。然而,在很多种应用中均需要光学透明的导体。
透明导体是指涂布在高透明度绝缘表面或基材上的导电薄膜。可将透明导体制造为具有表面导电性同时保持合理的光学透明性。此种表面导电的透明导体广泛用作透明电极,例如平面液晶显示器、触控面板、电致发光器件和薄膜光伏电池中的透明电极;用作抗静电层;以及用作电磁波屏蔽层。
遗憾的是,尽管具有合理的光学透明性,典型的可印刷透明导体在固化后常常具有较高的电阻抗和较低的导电性,其电阻通常为800~1000或更高的欧姆每平方(如聚乙烯-二氧噻吩)。真空沉积的金属氧化物(例如,氧化锡铟(ITO))为用以向介电表面(例如,玻璃和聚合物膜)提供光学透明性和导电性的常用工业标准材料。然而,金属氧化物膜是脆性的,并易于在弯曲或其它物理应力时损坏。它们还需要较高的沉积温度和/或高退火温度来实现高导电性水平。还可能存在金属氧化物膜与易于吸收水分的基材(例如塑料和有机基材,如聚碳酸酯)的粘附问题。因此,金属氧化物膜在柔性基材上的应用是非常有限的。另外,真空沉积是高成本的工艺并需要专门的设备。此外,真空沉积工艺并不有助于形成图案和电路,这通常导致需要昂贵的图案化过程如光刻法。
触控屏幕需要透明导电涂层来经由手指触控(例如,电阻式或投射电容式)操作设备(平板电脑(tablet)、智能手机等)。对于电容式触控屏幕而言,需要透明导电层的高分辨率图案。使用柔性塑料膜代替玻璃基材能够降低重量,并能够制造柔性触控屏幕,这打开了全新的应用领域。
因此,本领域仍然需要提供具有想要的电学、光学和机械性质的透明导体,特别是能够适应刚性和柔性基材并能够经简单工艺加工得到的透明导体。
发明内容
本发明涉及一种导电性涂料组合物,其包含:a)包含烯烃单体和丙烯酸共聚单体或(甲基)丙烯酸共聚单体的聚烯烃共聚物树脂;b)多个各向异性纳米颗粒;和c)至少一种溶剂。
另外,本发明涉及一种所述导电性涂料组合物的固化反应产物。
本发明还涵盖一种经涂布的基材,其包含本发明导电性涂料组合物的层,其中所述层是热固化的或干燥的。
此外,本发明涵盖本发明导电性涂料组合物用于透明电极或导体应用中的用途。更具体而言,本发明涵盖本发明导电性涂料组合物用作透明电极或导体应用中ITO替代物的用途,或者用作电致发光照明物的用途,或者用作柔性或刚性触控面板或OLED显示器或智能视窗(smart windows)或透明加热器(heater)或薄膜光伏器件或染料敏化光伏器件或有机光伏器件或电磁干扰屏蔽物或静电放电器件或膜片开关(membrane switch)中透明电极的用途。
具体实施方式
在以下段节中将更详细地描述本发明。所描述的各个方面可以与其它任何一个或多个方面组合,除非清楚地做出相反说明。特别是,作为优选的或有利的而指出的任何特征可以与作为优选的或有利的而指出的任何其它一个或多个特征组合。
在本发明的上下文中,除非上下文中有另外规定,否则所使用的术语应根据以下定义解释。
如本文所用,单数形式的“一”、“一个”和“所述”包括单数和复数指代物,除非上下文清楚地有另外规定。
本文所用的术语“包含(comprising、comprises和comprised of)”与“包括(including或includes)”或“含有(containing)和(contains)”同义,均是包含性或开放式的,并且不排除另外的未列出的成分、要素或方法步骤。
数值端点的列举包括落入各个范围内的所有数字和分数,以及所列举的端点。
本说明书中引用的所有文献的全部内容在此均通过援引加入的方式纳入本文。
除非另外定义,披露本发明时所用的全部术语(包括技术和科学术语在内)均具有与本发明所属领域的普通技术人员常规理解的含义。通过进一步指引,包括术语定义以更好地理解本发明的教导。
本发明提供了一种导电性涂料组合物,其包含:包含烯烃单体和丙烯酸共聚单体或(甲基)丙烯酸共聚单体的聚烯烃共聚物树脂;多个各向异性纳米颗粒;和至少一种溶剂。所述导电性涂料组合物的粘度和触变性得到优化,从而可以通过使用简单的丝网印刷方法来印刷高分辨率图案。
本发明的导电性涂料组合物提供了良好的导电率值和良好的机械性质,其与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有良好的粘附性,其提供了良好的湿气阻隔性质并且其具有良好的UV抗性(不褪色)。
以下详细描述本发明导电性涂料组合物的各个主要成分。
聚烯烃共聚物树脂
本发明的导电性涂料组合物包含聚烯烃共聚物树脂,其包含烯烃单体和丙烯酸共聚单体或(甲基)丙烯酸共聚单体。通过将聚烯烃共聚物树脂在涂料组合物中用作有机主要成分(backbone),可在基材上得到透明的耐水性涂层。
本发明的聚烯烃共聚物树脂通过技术人员已知的常规方法制得。可用于本发明中的合适的聚烯烃共聚物树脂可以通过以规定的比例中和羧酸基团而制得。可以使用工艺参数来控制分散体的粒径和固体含量。分散可以在高压釜中进行,也可以通过挤出进行。
可用于本发明中的合适的烯烃单体选自乙烯、丙烯、1-丁烯、酰胺、乙烯-乙酸乙烯酯及其混合物。优选地,烯烃单体为乙烯。
合适的共聚单体选自丙烯酸共聚单体和(甲基)丙烯酸共聚单体。
聚烯烃共聚物的分子量优选为10~2500道尔顿,更优选为18~1800道尔顿。分子量通过使用凝胶渗透色谱法(GPC)测量,以用于确定可溶于四氢呋喃中的聚合物的相对分子量平均值。测试装置为Waters 2695的分离模块(AKZ第643 22 A 026号)和Waters 2410的折射率检测器(AKZ第643 22 A 015号)和恒温柱箱(Column oven)(AKZ第643 24 A 334号)以及色谱数据系统Empower 3。
可用于本发明中的合适的市售聚烯烃共聚物树脂例如为来自Michelmann的MP4990R和MP5931。
用于本发明中的合适的聚烯烃共聚物树脂的共聚单体含量为2.5%~40%、优选为5%~40%、更优选为10%~25%。理想的共聚单体含量能够用聚烯烃共聚物树脂形成分散体或溶液。
聚烯烃共聚物树脂可以作为分散体或作为溶液被添加至组合物中。当聚烯烃共聚物树脂作为分散体添加时,分散体中聚烯烃共聚物树脂颗粒的粒径优选为50nm~550nm。
本发明的导电性涂料组合物包含占该导电性涂料组合物的总重量的1~15重量%、优选1.5~12重量%的聚烯烃共聚物树脂。
较高的树脂量(大于15%)将使得组合物的稠度(thickness)和粘度过高。树脂量过高还将打乱各向异性纳米颗粒与树脂的比例,因此对组合物的电学和光学性质产生不利影响。
各向异性纳米颗粒
本发明的导电性涂料组合物包含多个各向异性纳米颗粒。
具有高各向异性的颗粒是优选的。适合用于本发明中的各向异性纳米颗粒的长径比大于150、优选大于200、更优选大于500。
各向异性纳米颗粒的长径比越大,在干燥膜中获得网络所需的各向异性纳米颗粒的量越低(重量)。组合物中较低量的各向异性纳米颗粒有益于提供良好的光学性质。另外,较低量的各向异性纳米颗粒还降低了组合物的成本。
可用于本发明中的合适的各向异性颗粒为电子导电性颗粒。优选地,多个各向异性纳米颗粒选自含银颗粒、银颗粒、铜颗粒、含铜颗粒、银纳米线(nanowire)、铜纳米线、碳颗粒、碳纳米线和其混合物。优选地,各向异性颗粒选自含银颗粒、银颗粒、银纳米线和其混合物。
可用于本发明中的合适的市售各向异性纳米颗粒例如为来自Kechuang的AW030和来自Seashell的AgNW60。
本发明的导电性涂料组合物包含占该导电性涂料组合物的总重量的0.15~1.25重量%、优选0.3~1.0重量%、更优选0.4~0.8重量%且最优选0.45~0.6重量%的多个各向异性纳米颗粒。
组合物中各向异性纳米颗粒的浓度过高将导致光学性质下降。另一方面,各向异性纳米颗粒的浓度过低将妨碍各向异性纳米颗粒在材料中形成连续网络,并使得电学性能显著下降。
导电性组合物的电学和光学性质可以通过改变各向异性纳米颗粒与聚烯烃共聚物树脂之间的比例而调整。为了获得非常良好的导电性材料,每单位的聚烯烃共聚物树脂需要更多的各向异性纳米颗粒。然而,为了得到最佳的光学性质,该比例应当较低,因为纳米颗粒对导电性组合物的光学性能有负面影响。
优选地,各向异性纳米颗粒与聚烯烃共聚物树脂之间的比例(P/B)为约0.3。该比例是指每克聚烯烃共聚物树脂中有多少克各向异性纳米颗粒。然而,该比例随各向异性纳米颗粒的长径比而变化。
溶剂
本发明的导电性涂料组合物包含至少一种溶剂。本发明中可以使用很多种已知的有机溶剂。作为可用于本发明中的溶剂,其不受特别限制,只要其具有可与聚烯烃共聚物树脂形成溶液或分散体的性质即可。使用溶剂以与聚烯烃共聚物树脂形成溶液或分散体,然后将其与剩余成分混合。
可用于本发明中的合适的溶剂选自水、二乙二醇丁醚、2-丁氧基乙醇、二乙二醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、二丙二醇和其混合物。
在一个实施方案中,在将水用作溶剂以形成聚烯烃共聚物树脂的分散体的情况下,最终组合物中需要共溶剂。合适的共溶剂是可与水和各向异性纳米颗粒混溶的任何溶剂。优选地,共溶剂选自二乙二醇丁醚、2-丁氧基乙醇、二乙二醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、二丙二醇和其混合物。
需要使用共溶剂与水以提供良好的(丝网)印刷性能。
可用于本发明中的合适的市售溶剂例如为来自Sigma Aldrich的乙二醇和丙二醇。
本发明的导电性涂料组合物包含占该导电性涂料组合物的总重量的45~99重量%、优选80~98重量%的溶剂。溶剂量意欲覆盖溶剂和共溶剂的总量。
任选存在的成分
除了上述成分之外,本发明的导电性涂料组合物可以还包含选自交联剂、流变添加剂、消泡剂、固化剂、着色剂、颜料和其混合物的其它成分。
交联剂
本发明中所用的非常优选的任选存在的成分为交联剂。可用于本发明中的合适的交联剂是在120℃下于10分钟内可以与侧酸基(来自聚烯烃共聚物树脂)反应两次的分子。
合适的交联剂的具体实例例如为EDC(还称为EDAC)(1-乙基-3-(-3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐)、DCC(N',N'-二环己基碳化二亚胺)、DIC(二异丙基碳化二亚胺)或其它碳化二亚胺及其混合物。
可用于本发明中的合适的市售交联剂例如为Tayzor TE Zr-三乙醇胺型交联剂、EDC(还称为EDAC)(1-乙基-3-(-3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐)、DCC(N',N'-二环己基碳化二亚胺)、DIC(二异丙基碳化二亚胺),其均来自Sigma-Aldrich。
交联剂提高了固化涂层的机械性质,而且抗刮性和材料的阻隔性质还得到更进一步改善。
本发明的导电性涂料组合物包含占该导电性涂料组合物的0~0.5重量%、优选0.01~0.25重量%、更优选0.19~0.21重量%的交联剂。
如果组合物中添加了过多的交联剂,材料的光学性质将受到负面影响。另一方面,如果添加的交联剂不足或未添加,材料可能不会完全交联,这可能对机械性质和湿气阻隔性质有负面影响。
本发明的导电性涂料组合物的固体含量为该组合物的0.15~10重量%、优选1~7重量%、更优选1.75~5.25重量%且最优选2~5重量%。较低的固体含量是优选的,因为其能够实现最小的涂层厚度;然而,需要一定的固体含量以建立各向异性纳米颗粒的网络。
优选地,本发明的导电性涂料组合物是透明的。
在一个实施方案中,本发明的导电性涂料组合物是透明的,且可以进行丝网印刷。当导电性涂料组合物进行丝网印刷时,所形成的涂层在暴露于85%RH/85℃耐候性测试500小时后的光学和电学性能具有小于50%的降低。85%RH/85℃耐候性测试详细地描述于以下的实施例部分中。
在一个实施方案中,本发明的导电性涂料组合物是透明的,且可以进行丝网印刷。当导电性涂料组合物进行丝网印刷时,所形成的涂层在暴露于根据ASTM 4587测试方法的UVA 500小时后的光学和电学性能具有小于50%的降低。
在一个实施方案中,本发明的导电性涂料组合物是透明的,且可以进行丝网印刷。当导电性涂料组合物进行丝网印刷时,所形成的涂层在双次折痕测试(double creasetest)后的光学和电学性能表现出小于25%的降低。双次折痕测试详细地描述于以下的实施例部分中。
本发明的导电性涂料组合物根据流变仪测量(板/板(2cm)、200μm间隙、15/s、25℃)测得的粘度优选为2~10Pas、优选为3~5Pas。对于细线印刷性能而言,所需的2~10Pas的粘度范围是理想的。
本发明导电性涂料组合物的触变性优选为3~6、优选为4~5。流变性是用1.5/s剪切速率下测得的粘度除以15/s剪切速率下测得的粘度。
本发明的导电性涂料组合物可以以将所有成分混合在一起的几种方式制得。
在一个实施方案中,本发明导电性涂料组合物的制备包括以下步骤:
1)由聚烯烃共聚物树脂和溶剂形成分散体或溶液;
2)通过使用Hauschild高速混合器(speedmixer)将步骤1的分散体或溶液与所有任选存在的成分混合在一起;
3)向分散体中添加多个各向异性纳米颗粒,并通过使用Hauschild高速混合器以1800rpm混合1分钟。
可以将本发明的涂料组合物固化或干燥。标准固化或干燥条件是120℃、10分钟。固化过程中还可以使用UV辐射,然而,需要不同的固化剂。可用于本发明中的合适的固化剂例如为过氧化物,如来自Sigma Aldrich的过氧化二异丙苯。在120℃的干燥提供了具有良好防潮性的完全干燥的膜。
固化的涂层具有尽可能高的透明度;优选地,根据ASTM E1348-11测得的透明度为70%~80%、优选为72%~77%。
固化的涂层具有尽可能低的雾度;优选地,根据ASTM D1003-11测得的雾度为20~28、优选为22~26。
可以将本发明的导电性涂料组合物通过各种技术施加在基材上。此处可用的合适的技术例如为丝网印刷和辊式印刷。优选地,本发明的导电性涂料组合物以100μm分辨率和40μm线宽被丝网印刷在基材上。本发明的导电性涂层能够在一个步骤中进行所需图案的高分辨率丝网印刷,因而使得该方法更为简单且更快速。
合适的基材为任何刚性或柔性透明材料。优选地,基材选自玻璃、PET、PMMA、PC、经有机或无机表面处理的玻璃、经无机或有机表面处理的PET、经无机或有机表面处理的PMMA、经无机或有机表面处理的PC和其混合物。对基材进行有机或无机表面处理的目的是为了调节粘附性、表面张力、折射率或者气体或液体阻隔性质。
在传统触控面板的生产中,例如沉积并干燥透明导体,然后印刷光学透明的外涂层(overcoat)以保护透明导体层。本发明的导电性涂层并不需要光学透明的外涂层。
本发明的导电性涂料组合物适合用于透明电极或导体应用中。
本发明的导电性涂料组合物适合用作透明电极或导体应用中的ITO替代物,用作电致发光照明物,或者用作在柔性或刚性触控面板或OLED显示器或智能视窗或透明加热器或薄膜光伏器件或染料敏化光伏器件或有机光伏器件或电磁干扰屏蔽物或静电放电器件或膜片开关中的透明电极。
实施例
表1:实施例配制物
MichemPrime 5931和MichemPrime 4490R来自Michelmann;AW030来自Kechuan;AgNW60来自Seashell;NGAP 3103来自Nanogap;Carbodilite E02来自Nisshinbo;AcrysolASE 60来自DOW;N-二甲基乙醇胺来自Sigma Aldrich;丙二醇来自Sigma Aldrich;
表2:实施例配制物
实施例5 实施例6 实施例7
EAA共聚物树脂 10.40 10.44 92.88
交联剂 0.25
H2O中的各向异性纳米颗粒 26.60 26.56 6.76
阴离子增稠剂 6.55 6.80
N-二甲基乙醇胺 0.8 0.8 0.36
二醇类溶剂 55.40 55.40
实施例7具有稀释形式的树脂,因此将溶剂包含进入树脂量中。树脂含量为1.8重量%。
EAA共聚物树脂来自Henkel,在H2O中的各向异性纳米颗粒来自Nanogap;N-二甲基乙醇胺来自Acros;交联剂来自Nisshinbo;阴离子增稠剂来自DOW;二醇类溶剂来自Acros
表3:实施例配制物的性质
进行85%RH/85℃耐候性测试。85%RH/85℃耐候性测试方法如下:将经丝网印刷的样品放在85℃和85%相对湿度的风化室(Weiss)中。样品被排列为使得活性印刷物不与其它片接触。在设定的时间(在此情况中为500小时)后,从所述室中取出印刷物并干燥至少24小时,然后测量性质。
上表3中汇总的结果表明,由于材料的高触变系数,这些配制物适合于细线和高分辨率丝网印刷。现有技术的透明导电性油墨通常具有约为1的触变系数,这表明材料在印刷后将流动,造成线条变宽。薄层电阻对于这些材料而言是典型的,并且可以通过优化印刷方法而优化。光学性质最初低于现有技术,然而,这些值在各种耐候性条件(例如湿度测试和UVA老化)过程中都是稳定的。这表明,这些材料提供了经时稳定性能,而其它当前使用的材料均没有提供(还参见表4和5)。
这些材料的物理性质测试显示,该材料是可弯曲的、甚至可折叠的,而观察到现有技术的材料损失了电气功能(还参见表4和5)。
实施例4:透明导电性油墨的光学和电学性质
制备实施例6的导电性涂料组合物。使用Hauschild高速混合器,在1800rpm下将树脂、纳米线、交联剂和共溶剂以适合的比例混合1分钟。使用不同的P/B比例来获得不同的薄层电阻值。
通过使用EKRA X4半自动丝网印刷机,将所有油墨丝网印刷在透明PET基材上,其包含银母线来保证用于测量的良好接触点。将印刷间隙(snap off distance)设定为1~5mm。使用硬度计60刮墨板(squeegee)与网目尺寸为305~420的聚酯丝网。耐水性乳液层位于转向节(knuckle)下20μm。印刷的测试图案包含在不同方向上具有不同长度的6个区域。对不同的区域测量薄层电阻。报道平均值。在于120℃片盒烘箱(boxoven)中固化10分钟后,使用具有2点探针的Keithley测量薄层电阻,并使用Shimadzu UV-可见光分光光度计测量550nm透明度(基材透明度:88%)。所有结果在表4中。
表4:实施例的物理性质。
实施例7~11的配方与实施例6相同,但是各向异性纳米材料与树脂的比例(P/B)不同。
实施例5:透明导电性油墨的机械性质和高分辨率印刷
通过使用Hauschild高速混合器,在1800rpm下将聚烯烃共聚物树脂、各向异性纳米颗粒、交联剂、水和共溶剂以合适的比例混合1分钟。使用不同的P/B比例以获得不同的薄层电阻值。基础组合物如实施例6所述。
通过使用EKRA X4半自动丝网印刷机,将所有油墨丝网印刷在透明PET基材上,其包含银母线来保证用于测量的良好接触点。将印刷间隙设定为2~5mm。使用硬度计60刮墨板与网目尺寸为305~420的聚酯丝网。耐水性乳液层位于丝网上20μm。印刷的测试图案包含具有不同宽度和分辨率的线和区域。印刷的最窄线为40μm,最高分辨率为100μm。
进行Mandrell弯曲测试。将样品印刷在PET上,并切割为具有已知宽度和长度的矩形。测量初始的薄层电阻。然后在直径为10mm的Mandrell辊上将样品弯曲180℃。片材沉积有油墨的一侧位于弯曲处的外部。随后进行10次卷曲运动,并测量薄层电阻。测量结果汇总于下表中。
进行双次折痕测试。记录初始的薄层电阻。将印刷样品折叠,其中油墨位于折叠部分的内部。将2kg重物在折痕上滚动。随后将印刷样品展开,并再次折叠,此次使油墨位于折痕部分的外部。再次将2kg重物在折痕上滚动。展开后测量薄层电阻。所有结果在表5中。
表5
实施例6:透明导电性涂层的耐候性测试
通过使用EKRA X4半自动丝网印刷机,将所有油墨(实施例5~11)丝网印刷在透明PET基材上,其包含银母线来保证用于测量的良好接触点。将印刷间隙设定为1~5mm。使用硬度计60刮墨板与网目尺寸为305~420的聚酯丝网。耐水性乳液层位于丝网上20μm。印刷的测试图案包含在不同方向上具有不同长度的6个区域。将片材送入相对湿度85%/85℃的人工气候室中,或送入QUV UVA-340机器(强度:0.6W/m2、50℃)。测试进行至少500小时。在UVA和85%RH/85℃测试中,样品在该时间内均表现出薄层电阻和透明度<5%的提高,而参比材料显示出>100%的提高。
实施例7:树脂分散体的合成工序
分散处理需要在碱性环境中完成,其中,温度和压力控制该过程。碱(例如胺)的使用能够实现不可逆的膜形成,特别是对于水而言。尤其是,应当避免剩余碱的使用,因为即使是痕量,其也会降低水稳定性。在处理方面,粒径可以使用物理参数以及中和程度来控制。

Claims (15)

1.导电性涂料组合物,其包含:
a)包含烯烃单体和丙烯酸共聚单体或(甲基)丙烯酸共聚单体的聚烯烃共聚物树脂;
b)多个各向异性纳米颗粒;和
c)至少一种溶剂。
2.如权利要求1所述的导电性涂料组合物,其中所述烯烃单体选自乙烯、丙烯、1-丁烯、酰胺、乙烯-乙酸乙烯酯及它们的混合物,优选烯烃单体为乙烯。
3.如权利要求1或2所述的导电性涂料组合物,其中所述聚烯烃共聚物树脂的共聚单体含量为2%~40%、优选为5%~40%、更优选为10%~25%。
4.如权利要求1~3中任一项所述的导电性涂料组合物,其中所述组合物包含占所述导电性涂料组合物的总重量的1~15重量%、优选1.5~12重量%的聚烯烃共聚物树脂。
5.如权利要求1~4中任一项所述的导电性涂料组合物,其中所述多个各向异性纳米颗粒选自含银颗粒、银颗粒、铜颗粒、含铜颗粒、银纳米线、碳颗粒、碳纳米线和它们的混合物。
6.如权利要求1~5中任一项所述的导电性涂料组合物,其中所述多个各向异性纳米颗粒的长径比大于150、优选大于200、更优选大于500。
7.如权利要求1~6中任一项所述的导电性涂料组合物,其中所述组合物包含占所述导电性涂料组合物的总重量的0.15~1.25重量%、优选0.3~1.0重量%、更优选0.4~0.8重量%且最优选0.45~0.6重量%的多个各向异性纳米颗粒。
8.如权利要求1~7中任一项所述的导电性涂料组合物,其中所述至少一种溶剂选自水、二乙二醇丁醚、2-丁氧基乙醇、二乙二醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、二丙二醇和它们的混合物。
9.如权利要求1~8中任一项所述的导电性涂料组合物,其中所述组合物包含占所述导电性涂料组合物的总重量的45~99重量%、优选80~98重量%的溶剂。
10.如权利要求1~9中任一项所述的导电性涂料组合物,其中所述组合物的固体含量为所述组合物的0.15~10重量%、优选1~7重量%、更优选1.75~5.25重量%且最优选2~5重量%。
11.权利要求1~10中任一项所述的导电性涂料组合物的固化反应产物。
12.经涂布的基材,其包含权利要求1~10中任一项所述的导电性涂料组合物的层,其中所述层是热固化的或干燥的。
13.如权利要求12所述的经涂布的基材,其中所述基材是刚性或柔性透明材料,优选所述基材选自玻璃、PET、PMMA、PC、经无机或有机表面处理的玻璃、经无机或有机表面处理的PET、经无机或有机表面处理的PMMA、经无机或有机表面处理的PC和它们的混合物。
14.权利要求1~10中任一项所述的导电性涂料组合物用于透明电极或导体应用中的用途。
15.权利要求1~10中任一项所述的导电性涂料组合物用作透明电极或导体应用中ITO替代物的用途,用作为电致发光照明物的用途,或者用作柔性或刚性触控面板或OLED显示器或智能视窗或透明加热器或薄膜光伏器件或染料敏化光伏器件或有机光伏器件或电磁干扰屏蔽物或静电放电器件或膜片开关中透明电极的用途。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107562264A (zh) * 2017-08-21 2018-01-09 深圳市清显科技有限公司 一种复合材料
CN107987636A (zh) * 2017-12-05 2018-05-04 浙江欧仁新材料有限公司 用于柔性光电器件的银纳米线涂覆液
CN111433292A (zh) * 2017-12-07 2020-07-17 汉高股份有限及两合公司 用于将电工钢带电绝缘的无铬无磷酸盐涂层

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018007355A1 (en) 2016-07-06 2018-01-11 Basf Se Coating containing metal particles
WO2018019813A1 (en) 2016-07-29 2018-02-01 Basf Se Transparent electroconductive layer and ink for production thereof
KR102565699B1 (ko) 2017-09-26 2023-08-10 삼성디스플레이 주식회사 표시장치 및 이의 제조방법
TWI684519B (zh) * 2018-08-20 2020-02-11 郭明智 複合導電材料

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1163296A (zh) * 1996-01-04 1997-10-29 美孚石油公司 使塑料膜可印刷的涂料
WO2008054472A2 (en) * 2006-03-09 2008-05-08 Battelle Memorial Institute Methods of dispersing carbon nanotubes
CN101250368A (zh) * 2007-02-20 2008-08-27 关西油漆株式会社 水性底层涂料组合物、以及采用该组合物的涂饰方法
CN101379161A (zh) * 2006-02-01 2009-03-04 徐光锡 碱性溶液可清洗的抗静电组合物和使用其而制得的聚合物产品
CN101580659A (zh) * 2008-05-16 2009-11-18 拜尔材料科学股份公司 含有银纳米颗粒的可印刷组合物、用其生产导电性涂料的方法和所制备的涂料
US20100101828A1 (en) * 2008-10-28 2010-04-29 Magnekon, S. A. De C. V. Magnet wire with coating added with fullerene-type nanostructures
CN103261332A (zh) * 2010-12-16 2013-08-21 默克专利股份有限公司 颜料颗粒
WO2013142440A2 (en) * 2012-03-20 2013-09-26 Seashell Technology, Llc Mixtures, methods and compositions pertaining to conductive materials

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5853935A (ja) * 1981-09-28 1983-03-30 Tokyo Ink Kk プラスチツクス・金属用導電性熱融着性樹脂組成物
JP4839507B2 (ja) * 2000-11-15 2011-12-21 Nok株式会社 Ptcインク組成物の製造法
AU2002332422C1 (en) * 2001-07-27 2008-03-13 Eikos, Inc. Conformal coatings comprising carbon nanotubes
JP2003147128A (ja) * 2001-11-14 2003-05-21 Unitika Ltd 水性分散体組成物および積層フィルム
US7805367B2 (en) * 2004-08-17 2010-09-28 Paymentech, L.P. System and method for pricing of merchant accounts
EP1962348B1 (en) 2005-08-12 2013-03-06 Cambrios Technologies Corporation Nanowires-based transparent conductors
WO2008054473A2 (en) * 2006-03-09 2008-05-08 Battelle Memorial Institute Doped carbon nanotube composition and methods of forming the same
EP2392623B1 (en) * 2006-08-02 2013-09-18 Battelle Memorial Institute Electrically conductive coating composition
US8018568B2 (en) * 2006-10-12 2011-09-13 Cambrios Technologies Corporation Nanowire-based transparent conductors and applications thereof
CN101646737B (zh) * 2007-03-27 2013-07-17 因特菲斯有限公司 用于地板覆层铺设的系统及方法
EP2240627A4 (en) * 2007-12-27 2011-06-01 Posco CHROME-FREE COATING COMPOSITIONS FOR THE SURFACE TREATMENT OF STEEL SHEETS, COMPRISING CARBON NANOTUBES, METHODS OF SURFACE TREATING STEEL SHEETS AND SURFACE-TREATED STEEL SHEETS USING THE SAME
SG188158A1 (en) 2008-02-26 2013-03-28 Cambrios Technologies Corp Method and composition for screen printing of conductive features
CN101870463A (zh) * 2009-04-27 2010-10-27 清华大学 碳纳米管泊松比材料
US20110133134A1 (en) * 2009-06-09 2011-06-09 Vorbeck Materials Corp. Crosslinkable and Crosslinked Compositions of Olefin Polymers and Graphene Sheets
JP5599462B2 (ja) * 2009-07-17 2014-10-01 ケアストリーム ヘルス インク 水溶性バインダを含む透明導電フィルム
US10026518B2 (en) 2010-01-15 2018-07-17 Cam Holding Corporation Low-haze transparent conductors
JP2012062357A (ja) * 2010-09-14 2012-03-29 Daicel-Cytec Co Ltd 帯電防止性ハードコート組成物
TW201224072A (en) 2010-10-22 2012-06-16 Cambrios Technologies Corp Nanowire ink compositions and printing of same
WO2012118582A1 (en) 2011-02-28 2012-09-07 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Metallic nanofiber ink, substantially transparent conductor, and fabrication method
JP2012216535A (ja) * 2011-03-31 2012-11-08 Mitsubishi Chemicals Corp 金属ナノワイヤー含有透明導電膜及びその塗布液
JP5817616B2 (ja) * 2012-03-27 2015-11-18 日本ゼオン株式会社 水系導電性塗料
US20150072159A1 (en) * 2012-04-09 2015-03-12 Konica Minolta, Inc. Conductive film and organic electroluminescent element
DE102012223356A1 (de) 2012-12-17 2014-06-18 Henkel Ag & Co. Kgaa Verfahren zur Herstellung beschichteter Dosendeckel
US9034477B2 (en) * 2013-03-05 2015-05-19 Dow Global Technologies Llc Coating composition, a film containing the same, and a method for forming a sealable film

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1163296A (zh) * 1996-01-04 1997-10-29 美孚石油公司 使塑料膜可印刷的涂料
CN101379161A (zh) * 2006-02-01 2009-03-04 徐光锡 碱性溶液可清洗的抗静电组合物和使用其而制得的聚合物产品
WO2008054472A2 (en) * 2006-03-09 2008-05-08 Battelle Memorial Institute Methods of dispersing carbon nanotubes
CN101250368A (zh) * 2007-02-20 2008-08-27 关西油漆株式会社 水性底层涂料组合物、以及采用该组合物的涂饰方法
CN101580659A (zh) * 2008-05-16 2009-11-18 拜尔材料科学股份公司 含有银纳米颗粒的可印刷组合物、用其生产导电性涂料的方法和所制备的涂料
US20100101828A1 (en) * 2008-10-28 2010-04-29 Magnekon, S. A. De C. V. Magnet wire with coating added with fullerene-type nanostructures
CN103261332A (zh) * 2010-12-16 2013-08-21 默克专利股份有限公司 颜料颗粒
WO2013142440A2 (en) * 2012-03-20 2013-09-26 Seashell Technology, Llc Mixtures, methods and compositions pertaining to conductive materials

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107562264A (zh) * 2017-08-21 2018-01-09 深圳市清显科技有限公司 一种复合材料
CN107987636A (zh) * 2017-12-05 2018-05-04 浙江欧仁新材料有限公司 用于柔性光电器件的银纳米线涂覆液
CN111433292A (zh) * 2017-12-07 2020-07-17 汉高股份有限及两合公司 用于将电工钢带电绝缘的无铬无磷酸盐涂层
CN111433292B (zh) * 2017-12-07 2022-11-18 汉高股份有限及两合公司 用于将电工钢带电绝缘的无铬无磷酸盐涂层
US11873408B2 (en) 2017-12-07 2024-01-16 Henkel Ag & Co. Kgaa Chromium- and phosphate-free coating for electrically insulating an electric strip

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Publication number Publication date
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