CN108384439A - 一种应用于银纳米线导电膜的uv光固化树脂及其制备方法 - Google Patents

一种应用于银纳米线导电膜的uv光固化树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于银纳米线导电膜的UV光固化树脂及其制备方法，其原料包括聚氨酯丙烯酸酯、活性单体、溶剂、光引发剂、银稳定剂、石墨烯量子点和ATO。本发明的UV光固化树脂，相比于现有聚氨酯丙烯酸酯类UV光固化树脂，防水性、耐弯曲性能、表面硬度和耐溶剂性能皆有很大的改善，更为适用于银纳米线导电膜。

Description

一种应用于银纳米线导电膜的UV光固化树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种UV光固化树脂，具体涉及一种应用于银纳米线导电膜的UV光固化树脂。
背景技术
银纳米线导电膜主要的导电功能材料为银纳米线。银纳米线是一种易被光催化的高活性纳米材料，易与有机物、氧化气氛、水、光等作用产生性质变化影响原有属性。银纳米线导电膜在常温环境存放中易于被水分、氧气、空气中含有的微量硫化物共同作用导致变性造成导电性能的丧失，进而导致被应用产品功能损坏。因此，现有产品需要对银纳米线的稳定性进行保护研究。
目前，银纳米线导电膜的保护研究较少，一般常用的方法是在银纳米线导电层表面涂覆一层厚度为100-500nm的UV光固化树脂，再经UV光固化技术对其进行固化以形成UV保护膜。该树脂要求在100-500nm厚度具有良好的防水、耐刮擦、耐溶剂、耐弯曲的特性。UV光固化技术具有快速固化、低能耗、高效率、污染小等优点，符合“5E”原则：Energy(节能)、Ecology(生态环保)、Economy(经济)、Ease of application(易于应用)、Excellence offinish(性能优异)，是一种环境友好的绿色技术。
UV光固化树脂的树脂主体为不饱和聚酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酯、纯丙烯酸树脂、环氧树脂或有机硅低聚物。其中，相比于其他类，聚氨酯丙烯酸酯类UV光固化树脂的特点为：主链含—NHCOO—和-C＝C-重复结构单元的一类聚合物，具有优异的耐黄变特性、优异的弹性和高伸长率、优异的柔韧性、优异附着力、较低的温度下具有良好的机械性能，可以形成高硬度的薄膜层，坚韧性好、耐磨抗刮。因此，聚氨酯丙烯酸酯类UV光固化树脂更为适用于银纳米线导电膜。
但是，现有的聚氨酯丙烯酸酯类UV光固化树脂在保护银纳米线导电膜时仍存在下述技术问题：一、在100-500nm的膜层厚度时，在防水性、耐弯曲性能、表面硬度、耐溶剂性能仍不能满足需求；二、在含有银纳米线这种光敏材料时，其树脂主体会与银纳米线发生反应造成银纳米线的导电功能损伤。
因此，用于银纳米线导电膜的聚氨酯丙烯酸酯类UV光固化树脂亟待进一步改善。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术的不足之处，提供了一种应用于银纳米线导电膜的UV光固化树脂及其制备方法，旨在改善现有UV光固化树脂的性能，以使其更为适用于银纳米线导电膜。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案，
本发明应用于银纳米线导电膜的UV光固化树脂，其特点在于：所述的UV光固化树脂的各原料按质量份的构成为：
进一步地，所述的聚氨酯丙烯酸酯为沙多玛CN2920聚氨酯改性丙烯酸酯、CN964聚氨酯丙烯酸酯、CN965 NS聚氨酯丙烯酸酯、CN996A NS脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、CN996 NS脂肪族聚氨酯丙烯酸酯或CN981A NS聚氨酯丙烯酸酯。
进一步地，所述的活性单体为苯乙烯、乙酸乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)和三异氰脲酸三丙烯酸酯中的至少一种。
进一步地，所述的溶剂为甲苯、醋酸丁酯、环已酮、丁酮、异丙醇和乙酸乙酯中至少一种。
进一步地，所述的光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、光引发剂754和光引发剂cv400中的至少一种。
进一步地，所述的银稳定剂为十二烷基硫醇、十六烷基硫醇和十八烷基硫醇中至少一种。
上述UV光固化树脂的制备方法为：
按配比称取各原料；
先在聚氨酯丙烯酸酯中加入溶剂，机械搅拌均匀，再边搅拌边加入活性单体、银稳定剂和石墨烯量子点，继续搅拌均匀，再加入ATO，超声分散均匀，获得混合料；
使用时，再在混合料中加入光引发剂并搅拌均匀，获得UV光固化树脂；然后采用微凹涂布机将UV光固化树脂均匀涂覆在银纳米线导电膜上，再经UV光固化形成UV保护膜层。
银纳米线透明导电膜中的银纳米线为纳米级直径、微米级长度，具有极高的反应活性和极高的导电性能。本发明的UV光固化树脂中：聚氨酯丙烯酸酯既具有聚氨酯的特性(耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性)，又具有丙烯酸涂料优异的丰满度、光泽、硬度、耐溶剂性、耐候性、在高温烘烤时不变色、不返黄的特性。同时，银稳定剂的协同加入可以有效避免树脂主体与银纳米线发生反应，防止银纳米线腐蚀，保持银纳米线的稳定性。此外，原料中引入导电的石墨烯量子点和ATO(锑掺杂的二氧化锡)，可以解决在涂覆UV保护层后，因UV保护层覆盖银纳米线导电层外层而导致导电膜表层不导电的现象。且石墨烯量子点具有优良的透过率和良好的电导率，ATO(锑掺杂的二氧化锡)是一类新型浅色透明导电粉，具有良好的表面硬度，可以有效的提升导电膜的表面硬度。
本发明的有益效果体现在：
1、本发明的UV光固化树脂，相比于现有聚氨酯丙烯酸酯类UV光固化树脂，防水性、耐弯曲性能、表面硬度和耐溶剂性能皆有很大的改善，更为适用于银纳米线导电膜。
2、本发明的UV光固化树脂用于银纳米线导电膜，当涂层厚度为100-500nm时，在1kg力下，耐水擦拭500次、耐酒精和丙酮擦拭200次不影响导电性能，具有优异的防水性和耐溶剂性。
3、本发明的UV光固化树脂用于银纳米线导电膜，在高温高湿环境中稳定持续通电测试240h，电阻增加幅度小于10％，具有优异的耐高温高湿性能。
4、本发明的UV光固化树脂用于银纳米线导电膜，可以有效保护银纳米线的通电稳定性，在弯曲半径2.5mm、弯曲次数5000次时，电阻增幅百分比小于10％，具有优异的耐弯曲性能。
5、本发明的UV光固化树脂用于银纳米线导电膜，可以有效提升导电膜的表面硬度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细说明，下述实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
下述实施例所用原料型号、厂家如下：
银纳米线透明导电油墨(所含银纳米线通过醇还原方法制备，长度20-40μm、直径20-50nm；银纳米线浓度为1mg/mL)，来自合肥微晶材料科技有限公司，可市场购得
聚氨酯丙烯酸树脂为CN2920，购买自沙多玛广州化学有限公司；
活性单体为三异氰脲酸三丙烯酸酯，购买自沙多玛广州化学有限公司；
溶剂为丁酮，购买自合肥美丰化工有限公司；
光引发剂754，购买自巴斯夫中国有限公司；
银稳定剂为十八烷基硫醇，购买自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；
石墨烯量子点，来自合肥微晶材料科技有限公司，可市场购得；
ATO(锑掺杂的二氧化锡)，购买自江苏天行新材料有限公司；
CN104NS环氧丙烯酸酯，购买自沙多玛广州化学有限公司；
SLC-6205G光学OCA，购买自深圳市新纶科技股份有限公司。
实施例1～7
各实施例UV光固化树脂的原料如表1所示，制备方法如下：
按配比称取各原料；先在聚氨酯丙烯酸酯中加入溶剂，机械搅拌20min，再边搅拌边加入活性单体、银稳定剂和石墨烯量子点，继续搅拌20min，再加入ATO，超声分散30min，获得混合料；
将银纳米线透明导电油墨涂覆在PET基底上，形成导电层，获得银纳米线导电膜。
在混合料中加入光引发剂并搅拌均匀，获得UV光固化树脂；然后采用微凹涂布机将UV光固化树脂均匀涂覆(涂布速度为20m/min)在银纳米线导电膜上，再经UV光固化(采用UVLED灯，固化能量800mJ/cm2)形成UV保护膜层。
实施例8
为进行对比，按实施例1相同的配方和方法获得UV光固化树脂、形成UV保护膜层，区别仅在于将实施例1的聚氨酯丙烯酸树脂为CN2920替换为CN104NS环氧丙烯酸酯。
表1
实施例 CN2920 溶剂 活性单体 银稳定剂 石墨烯量子点 ATO 光引发剂
1 1.5g 95g 1.5g 0.001g 0.001g 0.001g 0.075g
2 3g 95g 1.5g 0.001g 0.001g 0.001g 0.075g
3 4.5g 95g 1.5g 0.001g 0.001g 0.001g 0.075g
4 1.5g 95g 1.5g 0g 0.001g 0.001g 0.075g
5 1.5g 95g 1.5g 0.001g 0.001g 0g 0.075g
6 4.5g 95g 1.5g 0.001g 0.005g 0.001g 0.075g
7 1.5g 95g 1.5g 0.001g 0.001g 0.005g 0.075g
对上述各实施例所得样品进行如下性能测试：
弯折实验测试：将样品弯曲1000、2000、5000次，弯曲半径为2.5mm，记录电阻增幅百分比。具体结果见表2，其中电阻增幅超过30％表示为损毁。
UV紫外老化弯折实验测试：先将样品弯曲1000、2000、5000次，弯曲半径为2.5mm，再在辐射强度为0.68w/m2、温度为60℃的条件下照射500h，记录电阻增幅。具体结果见表2，其中电阻增幅超过30％表示为损毁。
通电稳定性试验：将样品贴合光学透明胶SLC-6502G，然后分别在25℃/55％RH和85℃/85％RH的高温高湿环境下通5V直流电压进行测试，并记录1000h时25℃/55％RH环境下和240h时85℃/85％RH环境下的电阻增幅。具体结果见表3。
擦拭试验：使用丙酮、酒精、水在1kg力下用纤维布擦拭样品表面，记录导电层被擦除时的擦试次数，具体结果见表4。
硬度测试：采用铅笔硬度测试方法，测试样品表面硬度，见表5。
表2
表3
名称 25℃/55％RH，1000h 85℃/85％RH，240h
实施例4 损毁 损毁
实施例5 1.75％ 8.72％
实施例7 0.85％ 4.32％
实施例8 损毁 损毁
表4
名称 丙酮 酒精 水
实施例1 450 273 615
实施例2 525 340 845
实施例3 878 470 1023
实施例8 5 7 20
表5
名称 硬度
实施例1 2H
实施例5 H
实施例6 3H
实施例7 4H
实施例8 H
对比实施例1～4与实施例8可知，随着UV光固化树脂含量的增加，可以有效的提高耐弯折性能。
对比实施例4、5、7可知，银稳定剂可以有效的保护银纳米线导电膜的通电稳定性，对比实施例5、8可知，聚氨酯丙烯酸酯比环氧丙烯酸酯更具有保护银纳米线通电稳定性的特性。
对比实施例1、5、6、7、8可知，ATO可以有效的提高导电膜的表层硬度。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种应用于银纳米线导电膜的UV光固化树脂，其特征在于：所述的UV光固化树脂的各原料按质量份的构成为：
2.根据权利要求1所述的一种应用于银纳米线导电膜的UV光固化树脂，其特征在于：所述的聚氨酯丙烯酸酯为沙多玛CN2920聚氨酯改性丙烯酸酯、CN964聚氨酯丙烯酸酯、CN965NS聚氨酯丙烯酸酯、CN996A NS脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、CN996 NS脂肪族聚氨酯丙烯酸酯或CN981A NS聚氨酯丙烯酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种应用于银纳米线导电膜的UV光固化树脂，其特征在于：所述的活性单体为苯乙烯、乙酸乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和三异氰脲酸三丙烯酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的应用于银纳米线导电膜的UV光固化树脂，其特征在于：所述的溶剂为甲苯、醋酸丁酯、环已酮、丁酮、异丙醇和乙酸乙酯中至少一种。
5.根据权利要求1所述的应用于银纳米线导电膜的UV光固化树脂，其特征在于：所述的光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、光引发剂754和光引发剂cv400中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的应用于银纳米线导电膜的UV光固化树脂，其特征在于：所述的银稳定剂为十二烷基硫醇、十六烷基硫醇和十八烷基硫醇中至少一种。
7.一种权利要求1～6中任意一项所述UV光固化树脂的制备方法，其特征在于：
按配比称取各原料；
先在聚氨酯丙烯酸酯中加入溶剂，机械搅拌均匀，再边搅拌边加入活性单体、银稳定剂和石墨烯量子点，继续搅拌均匀，再加入ATO，超声分散均匀，获得混合料；
使用时，再在混合料中加入光引发剂并搅拌均匀，获得UV光固化树脂；然后采用微凹涂布机将UV光固化树脂均匀涂覆在银纳米线导电膜上，再经UV光固化形成UV保护膜层。
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