CN108447617B - 一种保护纳米银线透明导电薄膜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保护纳米银线透明导电薄膜的方法，提供了一种在纳米银线透明导电薄膜的表面涂覆一层超薄且透明的绝缘层的技术方法，其特征是该绝缘层覆盖在纳米银线薄膜的表面，且设于银浆之上。通过本发明上述所涉及的绝缘层能使纳米银线导电薄膜的表面与外界环境处于完全隔离的状态中，避免纳米银线与空气的接触，有效地克服了纳米银线导电薄膜发生电腐蚀及银迁移等现象引起的纳米银线导电薄膜的化学稳定性变差和导电性降低的缺点。此外，该绝缘层耐磨、防刮，对纳米银线透明导电薄膜的表面也能起到保护作用，实现了纳米银线导电薄膜的耐老化能力增强及使用寿命延长的效果。

Description

一种保护纳米银线透明导电薄膜的方法

技术领域

本发明涉及一种保护纳米银线透明导电薄膜的方法，具体地涉及在纳米银线导电薄膜表面添加一层绝缘保护层，属于表面保护层研究领域。

背景技术

透明导电薄膜（transparent conducting film，简称TCF）是一种兼具透光性和导电性的材料，主要分为金属膜系、氧化物膜系、高分子膜系、复合膜系等，其中以氧化物膜占主导地位，被广泛应用于触摸屏、有机发光二极管、平面显示器和太阳能电池等领域。目前生产中应用最为广泛的主要是以氧化铟锡（ITO）材料为主的导电氧化物薄膜。ITO作为TCF已运用于光电器件中长达五十多年，至今仍占有市场约90%的份额。然而，ITO本身存在着制备成本高和柔性差等不足，且制备ITO所需原材料金属铟日渐稀缺。随着电子器件的不断发展，行业内对透明导电薄膜的各方面性能及综合成本的要求逐渐提高，ITO无论是在成本上还是在柔性透明导电方面都难以满足人们对柔性透明导电薄膜日益增长的需求。因此，期望使用一种适用于柔性透明导电薄膜的材料替代ITO。近年来，对纳米银线的开发利用已成为国内外光电材料领域的热点。

纳米银线（silver nanowires，简称AgNWs）具有透光度高、导电性和机械性能好等特点而成为制备柔性透明导电薄膜的理想材料。使用纳米银线制备的透明导电薄膜具有成本低、易制备、透过率高、方块电阻低、弯折性好等优点，其生产工艺技术已逐渐成熟，将有望在制备透明导电薄膜中替代传统的ITO。但目前，纳米银线透明导电薄膜除对其光电性能和柔韧性有严格要求外，还需具有较强的耐候性和耐老化能力。纳米银线透明导电薄膜在使用过程中发生的电腐蚀和银迁移现象是影响其化学稳定性和使用寿命的重要因素，由此可见，解决纳米银线导电薄膜的电腐蚀和银迁移问题是提高纳米银线透明导电薄膜的耐候性和耐老化能力的关键，是实现纳米银线导电薄膜在光电材料研究领域广泛应用的前提。

因此，现需提供一种既能满足纳米银线透明导电薄膜的导电性和透光率不受影响又能有效防止纳米银线发生电腐蚀和银迁移的方法，用来改善纳米银线导电薄膜的化学稳定性和延长其使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在纳米银线透明导电薄膜表面添加一层绝缘层的方法，主要目的是用于提高纳米银线导电薄膜的化学稳定性、耐老化能力和使用寿命等。提供一种有效保护透明导电薄膜中的纳米银线不发生电腐蚀和银迁移现象的方法，所述方法中添加的绝缘层超薄、透明且耐磨防刮，可避免纳米银线与空气的接触，对纳米银线导电薄膜起到明显的保护作用。

本发明涉及添加的绝缘层为：热固性树脂、热塑性树脂和紫外光固化树脂中的一种或多种配合使用。具体地，该绝缘层的光透过率不能低于99%，雾度应低于0.5%，以保证添加的绝缘层对纳米银线导电薄膜的导电性（要求绝缘层薄、均匀且附着力好）、光透过率和雾度不能有明显影响。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

在纳米银线透明导电薄膜的表面涂覆一层超薄且透明的绝缘层的技术方法，所述绝缘层覆盖纳米银线薄膜的表面，且设于银浆之上，形成保护层。

所述绝缘层的覆盖处包括纳米银线薄膜的表面、邦定区和纳米银线薄膜与银浆的接触区域。

所述绝缘层的主要成分为热塑性树脂、热固性树脂和紫外光固化树脂中的至少一种。

所述树脂可采用加热或紫外光照射的方法对树脂进行固化形成绝缘层，绝缘层的厚度在0.01~20μm。

其中，绝缘层对纳米银线导电薄膜起保护作用的同时，不影响膜的光透过性、导电性、雾度等性能。

所述绝缘层可采用丝网印刷法、涂布法、喷涂法、旋涂法等工艺方法制备。

本发明的有益效果：

在导电薄膜的表面涂覆一层绝缘层，避免纳米银线与空气的接触，在不影响纳米银线导电薄膜的导电性和透光率的同时又能有效地克服纳米银线导电薄膜在使用环境中温湿度变化的情况下易发生电腐蚀和银迁移等缺点，改善了纳米银线导电薄膜在使用过程中的化学稳定性，此外，该绝缘层耐磨、防刮，对整个纳米银线导电薄膜也能起到很好的保护作用，有利于提高其使用寿命。该方法工艺简单、性价比高、功能性强，在表面保护层应用方面具有很好的发展前景，同时也是开启纳米银线导电薄膜在电子显示产品中广泛应用的新征程。

附图说明

图1是根据一示例性实施方式示出的一种有绝缘层的纳米银线导电薄膜叠层结构示意图，其中，1为基材，2为纳米银线导电膜，3为蚀刻的电极，4为银浆，5为绝缘层。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是为了实现所述方法的性能，仅仅是本发明的优选方式。此外，本发明所描述的不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1示出的一种表面有绝缘层的纳米银线导电薄膜叠层结构示意图，下面对本发明的实施方式进行说明。其包括以下步骤：

步骤一、对现有的纳米银线透明导电薄膜2进行刻蚀，可采用激光刻蚀或者黄光蚀刻的方式使纳米银线导电薄膜上形成电极3。

步骤二、然后在纳米银线透明导电薄膜上丝网印刷银浆4。

步骤三、在步骤二所得的纳米银线导电薄膜表面涂覆一层树脂，可采用加热或紫外光照射的方式将树脂烘干并固化形成绝缘层5。

步骤四、取出经步骤三处理过后的样品，对其雾度、透光率、导电性能进行表征并做好记录，对绝缘层的厚度进行测试。然后将覆有绝缘层的纳米银线导电薄膜分别进行高温高湿试验和冷热冲击试验，再测量其雾度、透光率、导电性能，比较试验处理前后的纳米银线导电薄膜的性能变化情况，评价绝缘层对纳米银线导电薄膜的保护作用。

具体地，在步骤三中，形成绝缘层5的树脂可以利用含有热塑性树脂、热固性树脂和紫外光固化树脂中的一种或者多种配合使用。其中所述热塑性树脂可为：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚甲醛、聚酰胺、聚苯醚等。热固性树脂，除常用的酚醛树脂、环氧树脂以外，还可以为不饱和聚酯、氨基树脂以及硅醚树脂三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、聚丁二烯树脂、有机硅树脂等。紫外光固化树脂可为环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂、纯丙烯酸树脂和乙烯基树脂等。

实施例1

在上述步骤的基础上，本实施例进一步提供一种具体的实施方式：

步骤一、剪裁两份32英寸大小含基材1的纳米银线透明导电薄膜2，测试其方块电阻约为50~60Ω/sq，采用激光蚀刻的方式使纳米银线导电薄膜上形成电极3。

步骤二、然后在纳米银线透明导电薄膜上丝网印刷银浆4。

步骤三、在步骤二所得的纳米银线导电薄膜表面刮涂一层热固性树脂，加热固化形成绝缘层5。

步骤四、取出经步骤三处理过后的样品，对其进行表征，绝缘层厚度约为2μm，雾度为1.4%，光透过率为90.4%，方块电阻与未覆盖绝缘层的纳米银线导电薄膜的相同。然后对两块覆有绝缘层的纳米银线导电薄膜分别进行高温高湿试验和冷热冲击试验，再测量其雾度、透光率、导电性能与试验前的对比结果为：雾度变化小于±0.2%，透光率变化小于±2%，方块电阻约为55~70Ω/sq。表明该绝缘层在不影响纳米银线导电薄膜透光性和导电性的前提下，又能有效地提高化学稳定性和延长使用寿命，有很明显的保护作用。

实施例2

步骤一、剪裁两份86英寸大小含基材1的纳米银线透明导电薄膜2，测试其方块电阻约为40~55Ω/sq，采用黄光蚀刻的方式使纳米银线导电薄膜上形成电极3。

步骤二、然后在纳米银线透明导电薄膜上丝网印刷银浆4。

步骤三、在步骤二所得的纳米银线导电薄膜表面丝网印刷一层紫外光固化树脂，紫外光照射固化形成绝缘层5。

步骤四、取出经步骤三处理过后的样品，对其进行表征，绝缘层厚度约为9μm，雾度为1.6%，光透过率为89.7%，方块电阻与未覆盖绝缘层的纳米银线导电薄膜的相同。然后对两块覆有绝缘层的纳米银线导电薄膜分别进行高温高湿试验和冷热冲击试验，再测量其雾度、透光率、导电性能与试验前的对比结果为：雾度变化小于±0.1%，透光率变化小于±1%，方块电阻约为50~63Ω/sq。表明该绝缘层在不影响纳米银线导电薄膜透光性和导电性的前提下，又能有效地提高化学稳定性和延长使用寿命，有很明显的保护作用。

Claims (10)

1.一种保护纳米银线透明导电薄膜的方法，其特征在于：在纳米银线透明导电薄膜的表面涂覆一层绝缘层，所述绝缘层覆盖纳米银线薄膜的表面，且设于银浆之上，形成保护层；

所述绝缘层由热塑性树脂、热固性树脂和紫外光固化树脂中的至少一种形成；

所述热固性树脂包括酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯、氨基树脂、硅醚树脂三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、聚丁二烯树脂和有机硅树脂中的一种或多种，所述紫外光固化树脂包括环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂、纯丙烯酸树脂和乙烯基树脂中的一种或多种；

所述的方法，包括如下步骤：

步骤一、剪裁两份一定大小含基材的纳米银线透明导电薄膜，采用激光或黄光蚀刻的方式使纳米银线导电薄膜上形成电极；

步骤二、在纳米银线透明导电薄膜上丝网印刷银浆；

步骤三、在步骤二所得的纳米银线导电薄膜表面设置绝缘层；

添加绝缘层后，薄膜的光透过率变化不超过1％，雾度变化不超过0.1％；

添加绝缘层后，薄膜的方块电阻变化不超过1％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：绝缘层的覆盖处包括纳米银线薄膜的表面、邦定区和纳米银线薄膜与银浆的接触区域。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述热固性树脂或紫外光固化树脂采用加热或紫外光照射的方法进行固化。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：绝缘层的厚度为0.01～20μm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：绝缘层的厚度为0.1-15μm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：绝缘层的厚度为0.5-10μm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：绝缘层的厚度为2-9μm。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：添加绝缘层后，薄膜的方块电阻变化不超过10％。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：添加绝缘层后，薄膜的方块电阻变化不超过5％。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：绝缘层可采用丝网印刷法、涂布法、喷涂法、旋涂法制备。

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