CN108538454A - 一种可在不同基底上贴合的透明导电膜及其制备方法 - Google Patents

一种可在不同基底上贴合的透明导电膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可在不同基底上贴合的透明导电膜及其制备方法，该透明导电膜的制备方法如下：1)基底的预处理；2)导电层的制备：将导电材料用溶剂分散制成分散液，再涂覆在基底表面，干燥；3)导电树脂层的制备：将树脂、溶剂和助剂混合均匀，再加入交联剂，混合均匀，制成树脂混合物，再将树脂混合物涂覆在导电层上，干燥成膜。本发明的透明导电膜中的导电树脂层和基底可以相互分离，实际应用时只需要将导电树脂层转贴到需要贴合的表面上即可，适应性强，可应用的范围更加广泛，由于不需要基底材料作为支撑结构，大幅降低了透明导电膜的厚度，使得电子设备更轻更薄，且用于装配触摸屏时，触摸屏整体的光学性能更好，透光率高、雾度小。

Description

一种可在不同基底上贴合的透明导电膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种可在不同基底上贴合的透明导电膜及其制备方法，属于透明导电材料技术领域。
背景技术
随着手机、笔记本电脑、All-In-One电脑等朝着更薄、更轻、更低成本的方向发展，透明导电膜材料的需求量日益扩大，市场急速扩张。透明导电薄膜(TCFs)是指在可见光范围内(λ＝380～780nm)有较高的透光率、导电性能优良(方阻一般低于1000Ω/sq)的薄膜材料。长久以来，ITO是光电产业使用最为广泛的透明导电膜材料。然而，ITO存在储量有限、加工成本高、较脆易碎、有毒等致命缺点，限制了其在未来光电产业的应用和发展。对于高端电容式触控屏，美国、日本、韩国和中国等的科研人员都希望能够开发一种新的透明导电膜材料来代替ITO透明电极材料，从而达到降低成本、提高性能的目的。目前，由于碳纳米管、石墨烯、纳米金属线等材料具有柔性可弯曲、加工方式灵活、适用性强等优点，已成为透明导电膜材料领域的研究热点。
透明导电膜的基本结构主要包括透明基底和导电层。根据不同的使用需求，可以选择柔性的透明树脂作为基底材料，也可以选择玻璃作为基底材料。然而，现有的透明导电膜一般只能用于满足特定的需求，适应能力差，且透明基底的厚度达25～150μm，不符合人们对于电子设备轻薄化的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可在不同基底上贴合的透明导电膜及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种可在不同基底上贴合的透明导电膜的制备方法，包括以下步骤：
1)基底的预处理：对基底进行清洗，再在表面涂覆离型剂；
2)导电层的制备：将导电材料用溶剂分散制成分散液，再涂覆在基底表面，干燥；
3)导电树脂层的制备：将树脂、溶剂和助剂混合均匀，再加入交联剂，混合均匀，制成树脂混合物，再将树脂混合物涂覆在导电层上，干燥成膜。
步骤1)所述离型剂为有机硅离型剂或含氟离型剂。
步骤2)所述导电材料为石墨烯、碳纳米管、金属纳米线中的至少一种。
步骤2)所述溶剂为水、乙醇、乙酸乙酯、四氢呋喃、甲苯中的至少一种。
步骤3)所述树脂、溶剂、助剂、交联剂的质量比为1：(2.5～85)：(0.05～5)：(0.0005～10)。
步骤3)所述树脂的结构式如式(I)所示：
其中，m为10～5000的整数；A为C1～C6的亚烷基、C6～C12的亚芳基、-O-R1-、-C(O)-O-R2-、-C(O)-N(R3)R2-中的一种，R1和R2为C2～C10的亚烷基，R3为氢或者带有取代基的C1～C10的烷基；B为羟基、羧基、环氧基、氨基中的一种。
步骤3)所述树脂为聚乙烯醇、聚丙烯醇、丙烯酸树脂、羟基丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩醛、乙烯-乙烯醇共聚物中的至少一种。
步骤3)所述溶剂由主体溶剂和高沸点溶剂按照质量比1：(0.01～0.10)复配而成，主体溶剂为水、乙醇、乙醚、甲醇、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯中的至少一种，高沸点溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二苯醚、二苯甲醚、丙二醇、乙二醇、丙三醇、苯甲醚中的至少一种。
步骤3)所述助剂为分散剂。
步骤3)所述交联剂为三羟甲基氨基甲烷、二羟甲基二羟基乙烯脲、二羟甲基丙酸、2,2-二羟甲基丁酸、三羟甲基丙烷中的至少一种。
步骤3)所述树脂混合物干燥成膜得到的树脂层的厚度为0.1～50μm。
步骤3)所述涂覆在温度15～55℃、湿度10％～60％的条件下进行。
本发明的有益效果是：本发明的透明导电膜中的导电树脂层和基底可以相互分离，实际应用时只需要将导电树脂层转贴到需要贴合的表面上即可，适应性强，可应用的范围更加广泛，由于不需要基底材料作为支撑结构，大幅降低了透明导电膜的厚度，使得电子设备更轻更薄，且用于装配触摸屏时，触摸屏整体的光学性能更好，透光率高、雾度小。
附图说明
图1为实施例1中的可在不同基底上贴合的透明导电膜在不同放大倍数下的SEM图。
具体实施方式
一种可在不同基底上贴合的透明导电膜的制备方法，包括以下步骤：
1)基底的预处理：对基底进行清洗，再在表面涂覆离型剂；
2)导电层的制备：将导电材料用溶剂分散制成分散液，再涂覆在基底表面，干燥；
3)导电树脂层的制备：将树脂、溶剂和助剂混合均匀，再加入交联剂，混合均匀，制成树脂混合物，再将树脂混合物涂覆在导电层上，干燥成膜。
优选的，步骤1)所述基底为透明基底。
优选的，步骤1)所述基底为聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、邻苯基苯酚、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯中的一种或多种的共聚物、混合物、层压物。
优选的，步骤1)所述离型剂为有机硅离型剂或含氟离型剂。
优选的，步骤2)所述导电材料为石墨烯、碳纳米管、金属纳米线中的至少一种。
优选的，步骤2)所述溶剂为水、乙醇、乙酸乙酯、四氢呋喃、甲苯中的至少一种。
优选的，步骤2)所述涂覆的方式为线棒涂布、微凹涂布、平版印刷、空气喷涂、旋涂、刮涂、丝网印刷、凸版印刷、喷墨打印中的一种。
优选的，步骤3)所述树脂、溶剂、助剂、交联剂的质量比为1：(2.5～85)：(0.05～5)：(0.0005～10)。
优选的，步骤3)所述树脂的结构式如式(I)所示：
其中，m为10～5000的整数；A为C1～C6的亚烷基、C6～C12的亚芳基、-O-R1-、-C(O)-O-R2-、-C(O)-N(R3)R2-中的一种，R1和R2为C2～C10的亚烷基，R3为氢或者带有取代基的C1～C10的烷基；B为羟基、羧基、环氧基、氨基中的一种。式(I)所示树脂可以在较低温度(45～110℃)下软化使导电材料陷入，且具有丰富的活性官能团，可在后续加热时充分交联反应，对基底具有良好的粘附力，进而使得导电层和基底之间有效结合。
优选的，步骤3)所述树脂为聚乙烯醇、聚丙烯醇、丙烯酸树脂、羟基丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩醛、乙烯-乙烯醇共聚物中的至少一种。
优选的，步骤3)所述溶剂由主体溶剂和高沸点溶剂按照质量比1：(0.01～0.10)复配而成，主体溶剂为水、乙醇、乙醚、甲醇、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯中的至少一种，高沸点溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二苯醚、二苯甲醚、丙二醇、乙二醇、丙三醇、苯甲醚中的至少一种。
优选的，步骤3)所述助剂为分散剂。
优选的，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、正己胺、十八胺、BYK-420、BYK-333、BYK-163、BYK-7076、Tego-825、Tego-410、Tego-540中的至少一种。
优选的，步骤3)所述交联剂为三羟甲基氨基甲烷、二羟甲基二羟基乙烯脲、二羟甲基丙酸、2,2-二羟甲基丁酸、三羟甲基丙烷中的至少一种。
优选的，步骤3)所述树脂混合物干燥成膜得到的树脂层的厚度为0.1～50μm。
优选的，步骤3)所述涂覆的方式为线棒涂布、微凹涂布、平版印刷、喷涂、旋涂、刮涂、丝网印刷、凸版印刷、喷墨打印中的一种。
优选的，步骤3)所述涂覆在温度15～55℃、湿度10％～60％的条件下进行。
本发明的可在不同基底上贴合的透明导电膜的使用方法如下：根据需要对透明导电膜进行图形化，再通过热压工序将其热压在需要贴合的表面上，再将基底揭去即可。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种可在不同基底上贴合的透明导电膜的制备方法，包括以下步骤：
1)基底的预处理：对聚甲基丙烯酸甲酯基底(杜邦帝人Melinix，厚度100μm)进行清洗，再在表面涂覆有机硅离型剂；
2)导电层的制备：将纳米银线(长度20～30μm，直径25～30nm)用水分散制成分散液，再刮涂在聚甲基丙烯酸甲酯基底表面，干燥；
3)导电树脂层的制备：将10质量份的聚乙烯醇、78.5质量份的去离子水、10质量份的N-甲基吡咯烷酮和1质量份的正己胺(分散剂)混合均匀，再加入0.5质量份的三羟甲基氨基甲烷，混合均匀，制成树脂混合物，再将树脂混合物在温度25℃、湿度30％的条件下通过线棒涂覆的方式涂覆在导电层上，100℃下烘烤25min，成膜(膜厚度为5μm)，得到可在不同基底上贴合的透明导电膜，其SEM图如图1所示。
实施例2：
一种可在不同基底上贴合的透明导电膜的制备方法，包括以下步骤：
1)基底的预处理：对聚碳酸酯基底(杜邦帝人Melinix，厚度90μm)进行清洗，再在表面涂覆有机硅离型剂；
2)导电层的制备：将纳米铜线(长度10～20μm，直径90～100nm)用乙醇分散制成分散液，再喷涂在聚碳酸酯基底表面，干燥；
3)导电树脂层的制备：将5质量份的聚乙烯醇缩丁醛、73.75质量份的乙醇、20质量份的二苯醚和1质量份的BYK-354(分散剂)混合均匀，再加入0.25质量份的二羟甲基二羟基乙烯脲，混合均匀，制成树脂混合物，再将树脂混合物在温度50℃、湿度40％的条件下通过线棒涂覆的方式涂覆在导电层上，80℃下烘烤25min，成膜(膜厚度为1.5μm)，得到可在不同基底上贴合的透明导电膜。
实施例3：
一种可在不同基底上贴合的透明导电膜的制备方法，包括以下步骤：
1)基底的预处理：对聚酰胺基底(厚度100μm)进行清洗，再在表面涂覆含氟离型剂；
2)导电层的制备：将纳米铜线(长度20～30μm，直径10～20nm)用乙酸乙酯分散制成分散液，再喷涂在聚酰胺基底表面，干燥；
3)导电树脂层的制备：将15质量份的聚丙烯酸、73.7质量份的乙醚、10质量份的二苯甲醚和1质量份的Tego-450(分散剂)混合均匀，再加入0.3质量份的二羟甲基丙酸，混合均匀，制成树脂混合物，再将树脂混合物在温度20℃、湿度20％的条件下通过线棒涂覆的方式涂覆在导电层上，50℃下烘烤25min，成膜(膜厚度为2μm)，得到可在不同基底上贴合的透明导电膜。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可在不同基底上贴合的透明导电膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)基底的预处理：对基底进行清洗，再在表面涂覆离型剂；
2)导电层的制备：将导电材料用溶剂分散制成分散液，再涂覆在基底表面，干燥；
3)导电树脂层的制备：将树脂、溶剂和助剂混合均匀，再加入交联剂，混合均匀，制成树脂混合物，再将树脂混合物涂覆在导电层上，干燥成膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述离型剂为有机硅离型剂或含氟离型剂。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述导电材料为石墨烯、碳纳米管、金属纳米线中的至少一种；步骤2)所述溶剂为水、乙醇、乙酸乙酯、四氢呋喃、甲苯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述树脂、溶剂、助剂、交联剂的质量比为1：(2.5～85)：(0.05～5)：(0.0005～10)。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述树脂的结构式如式(I)所示：
其中，m为10～5000的整数；A为C1～C6的亚烷基、C6～C12的亚芳基、-O-R1-、-C(O)-O-R2-、-C(O)-N(R3)R2-中的一种，R1和R2为C2～C10的亚烷基，R3为氢或者带有取代基的C1～C10的烷基；B为羟基、羧基、环氧基、氨基中的一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述树脂为聚乙烯醇、聚丙烯醇、丙烯酸树脂、羟基丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩醛、乙烯-乙烯醇共聚物中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述溶剂由主体溶剂和高沸点溶剂按照质量比1：(0.01～0.10)复配而成，主体溶剂为水、乙醇、乙醚、甲醇、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯中的至少一种，高沸点溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二苯醚、二苯甲醚、丙二醇、乙二醇、丙三醇、苯甲醚中的至少一种；步骤3)所述助剂为分散剂。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述交联剂为三羟甲基氨基甲烷、二羟甲基二羟基乙烯脲、二羟甲基丙酸、2,2-二羟甲基丁酸、三羟甲基丙烷中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述树脂混合物干燥成膜得到的树脂层的厚度为0.1～50μm；步骤3)所述涂覆在温度15～55℃、湿度10％～60％的条件下进行。
10.权利要求1～9中任意一项所述的制备方法制得的可在不同基底上贴合的透明导电膜。
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