CN107652702A - 一种用于形成透明导电薄膜的热固性组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于形成透明导电薄膜的热固性组合物，其在常温下处于液态在经过加热后能够形成透明导电薄膜，包括金属纳米线、具有烷氧基、氨基和环氧基的硅烷化合物、具有铵基的树脂、热固性聚氨基树脂和聚脲树脂和上转换材料颗粒和下转换材料颗粒，所述上转换材料颗粒和下转换材料颗粒是核壳结构，核壳结构的壳由拓扑绝缘体形成，提供了一种能够在柔性基底且能够通过涂覆形成透明导电薄膜的组合物，使透明导电薄膜的应用更为广泛。

Description

一种用于形成透明导电薄膜的热固性组合物
技术领域
本申请属于透明导电薄膜技术领域，尤其涉及一种用于形成透明导电薄膜的热固性组合物。
背景技术
透明导电薄膜是具有较高可见光透过率和一定导电能力的功能薄膜，作为透明电极被广泛应用于液晶显示器、触摸屏、电致发光器件和薄膜太阳能电池中，以及作为防静电涂层和电磁屏蔽层。透明导电薄膜能够同时实现高的可见光透过率和较高的电导率，因此能够保证可见光子和载流子的同时传输。到目前为止，综合性能最好的透明导电材料是锡掺杂氧化铟(ITO)，能够在可见光透过率为80％的情况下达到方阻值小于10Ω，电阻率低于1.5×10-4Ωcm-1。但是ITO面临着如下几个严重的问题。第一，全球铟资源即将消耗完毕，价格节节攀升，这种状况随着LCD平板显示市场和薄膜太阳能电池市场和产能的快速扩张而进一步加剧；第二，需要昂贵的真空镀膜设备并且在较高的基片温度下才能制备获得高质量的ITO薄膜，设备投资巨大；第三，需要沉积在柔性基板上时，基片温度通常要小于200℃，质量难以达到最佳，而且在使用过程中随着基片的弯曲，ITO容易开裂破坏。
为了克服这些困难，大学和工业界开发出了多种新型的透明导电薄膜材料，其中最典型的例子是导电聚合物、铝掺杂氧化锌(AZO)、碳纳米管(CNT)和石墨烯透明导电薄膜。然而，导电聚合物的电导率低、在可见光区域具有较强的吸收、化学稳定性差；铝掺杂氧化锌和ITO同样有着容易开裂的问题，而且由于氧化锌是两性氧化物，化学和环境稳定性不够好；而碳纳米管透明导电薄膜由于碳纳米管之间的接触电阻较大，难以同时实现低的方块电阻和高的可见光透过率。以往的导电纳米线(纳米管)与可见光透明聚合物构成的导电复合材料，大多把导电纳米线(纳米管)与聚合物按照一定的比例均匀混合、分散形成特定形状的块体、纤维或者薄膜。由于有机聚合物能够阻碍纳米线(纳米管)之间的电子传输，所以为了实现高导电能力就要求导电纳米线(纳米管)的混合比例要求较高，但不可避免地降低了可见光透过率。例如已经有文献报道了一种在聚对苯二甲酸乙二酯(PET) 薄膜上制备银纳米线导电层的方法，但是银纳米线与PET之间的附着力差，导电层容易被粘起破坏，而且表面不够平坦，表面起伏可能高达100纳米～300纳米，距离实际应用仍有相当差距。
所以，开发出可见光透过率高、方块电阻小、能够在柔性衬底上稳定使用和化学稳定性好的新型透明导电薄膜，在抗静电、电磁屏蔽、太阳能电池、触摸屏、柔性显示和电子纸领域具有应用价值，经济和社会效益很好。
发明内容
为了解决目前用于形成透明导电薄膜制备的问题，提供一种能够在柔性基底且能够通过涂覆形成透明导电薄膜的组合物，使透明导电薄膜的应用更为广泛，本申请提供了一种用于形成透明导电薄膜的热固性组合物，其在常温下处于液态在经过加热后能够形成透明导电薄膜，包括：
金属纳米线，所述金属纳米线的长度和半径比大于30；
具有烷氧基、氨基和环氧基的硅烷化合物；
具有铵基的树脂；
热固性聚氨基树脂和聚脲树脂；
上转换材料颗粒和下转换材料颗粒，所述上转换材料颗粒和下转换材料颗粒是核壳结构，所述核壳结构的核由相应的转换材料组成，核壳结构的壳由拓扑绝缘体形成，所述壳结构中的拓扑绝缘体在颗粒表面形成高导电区域；
固态催化剂；
颗粒的粒径大小范围在500nm-50μm，所述颗粒的质量为所述金属纳米线质量的25-30％；
所述透明导电薄膜中的红外转换材料颗粒采用溶液法制备，先形成红外转换材料颗粒核，再在核表面形成拓扑绝缘体前驱材料层，对前驱材料层进行拓扑化处理形成壳层，再对拓扑化处理后的颗粒进行表面烷基化；
所述组合物常温下的粘性值大于-0.6g.s，金属纳米线的直径范围为5-25nm。
进一步地，组合物中还包括碳纳米管，所述碳纳米管的内壁中填充有银纳米颗粒。
进一步地，还包括拓扑绝缘体颗粒，所述拓扑绝缘体颗粒的粒径为所述上转换材料颗粒和下转换材料颗粒粒径的45-65％，所述转换材料颗粒中，拓扑绝缘体层的厚度为颗粒半径的15％-25％。
进一步地，所述透明导电薄膜中金属纳米线的质量与所述上转换材料颗粒和下转换材料颗粒的质量比为4:1至7:1。
进一步地，所述金属纳米线为银纳米线，银纳米线的长度和半径比大于45，银纳米线的直径为8-12nm。
进一步地，所述银纳米线的质量占所述透明导电薄膜的质量大于 35％。
进一步地，所述组合物中还包括热固性树脂颗粒，所述热固性树脂为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯、乙烯四氟乙烯、聚氟乙烯中的一种或多种混合物。
进一步地，所述组合物在固化后透光率大于95％。具体实施例：
一种用于形成透明导电薄膜的热固性组合物，选择长度和半径比为100的银纳米线、任一种具有烷氧基、氨基和环氧基的硅烷化合物、任一种具有铵基的树脂、热固性聚氨基树脂和聚脲树脂以及上转换材料颗粒和下转换材料颗粒，混合均匀，在其中添加固态催化剂；颗粒的粒径大小选择1μm，所述颗粒的质量为所述金属纳米线质量的 25％；
所述透明导电薄膜中的红外转换材料颗粒采用溶液法制备，先形成红外转换材料颗粒核，再在核表面形成拓扑绝缘体前驱材料层，对前驱材料层进行拓扑化处理形成壳层，再对拓扑化处理后的颗粒进行表面烷基化；
所述组合物常温下的粘性值为-0.6g.s，银纳米线的直径范围选择15nm。
在其它的实施例中，还包括拓扑绝缘体颗粒，所述拓扑绝缘体颗粒的粒径为所述上转换材料颗粒和下转换材料颗粒粒径的50％，所述转换材料颗粒中，拓扑绝缘体层的厚度为颗粒半径的20％，所述银纳米线的质量占所述透明导电薄膜的质量为40％。
所述组合物在固化后透光率大于95％。
本申请的有益效果是：本申请提供了一种用于形成透明导电薄膜的热固性组合物，其在常温下处于液态在经过加热后能够形成透明导电薄膜，包括金属纳米线、具有烷氧基、氨基和环氧基的硅烷化合物、具有铵基的树脂、热固性聚氨基树脂和聚脲树脂和上转换材料颗粒和下转换材料颗粒，所述上转换材料颗粒和下转换材料颗粒是核壳结构，核壳结构的壳由拓扑绝缘体形成，提供了一种能够在柔性基底且能够通过涂覆形成透明导电薄膜的组合物，使透明导电薄膜的应用更为广泛。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
本申请提供了一种用于形成透明导电薄膜的热固性组合物，其在常温下处于液态在经过加热后能够形成透明导电薄膜，包括：
金属纳米线，所述金属纳米线的长度和半径比大于30；
具有烷氧基、氨基和环氧基的硅烷化合物；
具有铵基的树脂；
热固性聚氨基树脂和聚脲树脂；
上转换材料颗粒和下转换材料颗粒，所述上转换材料颗粒和下转换材料颗粒是核壳结构，所述核壳结构的核由相应的转换材料组成，核壳结构的壳由拓扑绝缘体形成，所述壳结构中的拓扑绝缘体在颗粒表面形成高导电区域；
固态催化剂；
颗粒的粒径大小范围在500nm-50μm，所述颗粒的质量为所述金属纳米线质量的25-30％；
所述透明导电薄膜中的红外转换材料颗粒采用溶液法制备，先形成红外转换材料颗粒核，再在核表面形成拓扑绝缘体前驱材料层，对前驱材料层进行拓扑化处理形成壳层，再对拓扑化处理后的颗粒进行表面烷基化；
所述组合物常温下的粘性值大于-0.6g.s，金属纳米线的直径范围为5-25nm。
进一步地，组合物中还包括碳纳米管，所述碳纳米管的内壁中填充有银纳米颗粒。
进一步地，还包括拓扑绝缘体颗粒，所述拓扑绝缘体颗粒的粒径为所述上转换材料颗粒和下转换材料颗粒粒径的45-65％，所述转换材料颗粒中，拓扑绝缘体层的厚度为颗粒半径的15％-25％。
进一步地，所述透明导电薄膜中金属纳米线的质量与所述上转换材料颗粒和下转换材料颗粒的质量比为4:1至7:1。
进一步地，所述金属纳米线为银纳米线，银纳米线的长度和半径比大于45，银纳米线的直径为8-12nm。
进一步地，所述银纳米线的质量占所述透明导电薄膜的质量大于 35％。
进一步地，所述组合物中还包括热固性树脂颗粒，所述热固性树脂为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯、乙烯四氟乙烯、聚氟乙烯中的一种或多种混合物。
进一步地，所述组合物在固化后透光率大于95％。
本申请提供了一种用于形成透明导电薄膜的热固性组合物，其在常温下处于液态在经过加热后能够形成透明导电薄膜，包括金属纳米线、具有烷氧基、氨基和环氧基的硅烷化合物、具有铵基的树脂、热固性聚氨基树脂和聚脲树脂和上转换材料颗粒和下转换材料颗粒，所述上转换材料颗粒和下转换材料颗粒是核壳结构，核壳结构的壳由拓扑绝缘体形成，提供了一种能够在柔性基底且能够通过涂覆形成透明导电薄膜的组合物，使透明导电薄膜的应用更为广泛。
本申请的上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于形成透明导电薄膜的热固性组合物，其在常温下处于液态在经过加热后能够形成透明导电薄膜，其特征在于，包括：
金属纳米线，所述金属纳米线的长度和半径比大于30；
具有烷氧基、氨基和环氧基的硅烷化合物；
具有铵基的树脂；
热固性聚氨基树脂和聚脲树脂；
上转换材料颗粒和下转换材料颗粒，所述上转换材料颗粒和下转换材料颗粒是核壳结构，所述核壳结构的核由相应的转换材料组成，核壳结构的壳由拓扑绝缘体形成，所述壳结构中的拓扑绝缘体在颗粒表面形成高导电区域；
固态催化剂；
颗粒的粒径大小范围在500nm-50μm，所述颗粒的质量为所述金属纳米线质量的25-30％；
所述透明导电薄膜中的红外转换材料颗粒采用溶液法制备，先形成红外转换材料颗粒核，再在核表面形成拓扑绝缘体前驱材料层，对前驱材料层进行拓扑化处理形成壳层，再对拓扑化处理后的颗粒进行表面烷基化；
所述组合物常温下的粘性值大于-0.6g.s，金属纳米线的直径范围为5-25nm。
2.根据权利要求1所述的用于形成透明导电薄膜的热固性组合物，其特征在于，组合物中还包括碳纳米管，所述碳纳米管的内壁中填充有银纳米颗粒。
3.根据权利要求1或2所述的用于形成透明导电薄膜的热固性组合物，其特征在于，还包括拓扑绝缘体颗粒，所述拓扑绝缘体颗粒的粒径为所述上转换材料颗粒和下转换材料颗粒粒径的45-65％，所述转换材料颗粒中，拓扑绝缘体层的厚度为颗粒半径的15％-25％。
4.根据权利要求1所述的用于形成透明导电薄膜的热固性组合物，其特征在于，所述透明导电薄膜中金属纳米线的质量与所述上转换材料颗粒和下转换材料颗粒的质量比为4:1至7:1。
5.根据权利要求3所述的用于形成透明导电薄膜的热固性组合物，其特征在于，所述金属纳米线为银纳米线，银纳米线的长度和半径比大于45，银纳米线的直径为8-12nm。
6.根据权利要求5所述的用于形成透明导电薄膜的热固性组合物，其特征在于，所述银纳米线的质量占所述透明导电薄膜的质量大于35％。
7.根据权利要求1所述的用于形成透明导电薄膜的热固性组合物，其特征在于，所述组合物中还包括热固性树脂颗粒，所述热固性树脂为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯、乙烯四氟乙烯、聚氟乙烯中的一种或多种混合物。
8.根据权利要求1所述的用于形成透明导电薄膜的热固性组合物，其特征在于，所述组合物在固化后透光率大于95％。
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