CN113205903A - 一种透明导电薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种透明导电薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种透明导电薄膜及其制备方法，属于导电薄膜技术领域。本发明所述透明导电薄膜以石墨烯片及镍纳米线等特殊结构材料结合作为导电层，其力学性能得到显著提高，可有效避免现有导电层中银纳米线在生产和使用时被刮损导致产品性能下降，同时可保障薄膜的高透明性和高导电性；通过特定抑菌剂组合制备的抗菌层用于保护薄膜表面受到细菌污染，有利于提高所述导电薄膜的洁净度，延长产品使用寿命。本发明还提供了所述透明导电薄膜的制备方法，该制备方法操作步骤简单，对设备环境要求低，可实现工业化大规模生产。

Description

一种透明导电薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于导电薄膜技术领域，具体涉及一种透明导电薄膜及其制备方法。
背景技术
透明导电薄膜是一种既能导电又在可见光范围内具有高透明率的一种薄膜，主要有金属膜系、氧化物膜系、其他化合物膜系、高分子膜系、复合膜系等，金属膜系导电性能好，现有的透明导电薄膜在使用时，薄膜表面容易附着细菌，使得薄膜表面受到污染，降低薄膜的使用寿命，同时也影响导电效率。此外，现有透明导电薄膜多使用纳米银线作为主要导电层原料，然而该原料在制备和使用过程中均容易被刮伤损坏，降低产品性能。
发明内容
基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种透明导电薄膜，该产品具有特定组成的导电层及抗菌层，可有效防止结构中纳米线原料被刮损及保留薄膜的高透明度及高导电性，同时具备优异的抗菌性，使产品的使用寿命显著延长。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种透明导电薄膜，自下而上包括基底、导电层和抗菌层；所述导电层的原料包括石墨烯片、镍纳米线、铜纳米线和水溶性树脂；所述抗菌层的原料包括椰油酸钠、三氯均二苯脲、乙二醇水杨酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、水、二甲醚和乙醇。
本发明所述透明导电薄膜以石墨烯片及镍纳米线等特殊结构材料结合作为导电层，其力学性能得到显著提高，可有效避免现有导电层中银纳米线在生产和使用时被刮损导致产品性能下降，同时可保障薄膜的高透明性和高导电性；通过特定抑菌剂组合制备的抗菌层用于保护薄膜表面受到细菌污染，有利于提高所述导电薄膜的洁净度，延长产品使用寿命。
优选地，所述透明导电薄膜还包括黏胶层，所述黏胶层包括上胶黏层和下胶黏层，所述透明导电薄膜中导电层的两侧通过上胶黏层和下胶黏层分别与抗菌层和基底连接。
更优选地，所述黏胶层包括聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、过氯乙烯、聚异丁烯、聚酯、聚醚、聚酰胺和聚丙烯酸酯。
所述黏胶层可有效连接各组件层，同时特定优选的原料可保障产品性质稳定且性能不会受到影响。
优选地，所述导电层的原料还包括水，所述导电层包括以下重量份的原料：石墨烯片8～13份、镍纳米线2～13份、铜纳米线6～15份、水溶性树脂3～7份、固化剂2～5份和水22～38份。
所述导电层以高导电性的石墨烯片、镍纳米线及铜纳米线作为结构主体，通过水溶性树脂作为联结剂，不仅显著提高材料的导电性，同时其硬度及强度得到提升，可有效防止材料的损伤。
更优选地，所述导电层包括以下重量份的原料：石墨烯片10～13份、镍纳米线6～13份、铜纳米线10～15份、水溶性树脂5～7份、固化剂4～5份和水30～38份。
优选地，所述水溶性树脂包括脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、羟乙基纤维素、聚环氧乙烷中的至少一种。
优选地，所述固化剂包括多胺、酸酐、甲基酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺中的至少一种。
优选地，所述抗菌层包括以下重量份原料：椰油酸钠2～6份、三氯均二苯脲5～10份、乙二醇水杨酸酯3～7份、甲基丙烯酸羟乙酯2～8份、水3～8份、二甲醚2～5份和乙醇3～5份。
所述抗菌层的原料中，椰油酸钠具有优异的混溶性，作为常见的清洁产品添加剂，可有效去油、清洁及抑菌；三氯均二苯脲是一种高效、广谱的杀菌剂，针对真菌、酵母菌甚至病毒均有抑杀作用，且该物质具有高稳定性及高配伍性；乙二醇水杨酸酯作为水杨酸的合成产物，在用于诸如化妆品时便是强力的抗菌组分，将这几种抑菌成分组合搭配，同时使用甲基丙烯酸羟乙酯作为包埋剂混合，可使各组分协同增效，制备的抗菌层性质稳定且抗菌活性高。
更优选地，所述抗菌层包括以下重量份原料：椰油酸钠2～4份、三氯均二苯脲5～8份、乙二醇水杨酸酯3～5份、甲基丙烯酸羟乙酯2～5份、水3～6份、二甲醚2～4份和乙醇3～4份。
所述优选添加含量下制备的导电薄膜其抗菌活性更高。
优选地，所述基底包括玻璃、聚醚酮、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、无机掺杂的高分子聚合物薄膜中的至少一种。
本发明的另一目的还在于提供所述透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰油酸钠、三氯均二苯脲、水、二甲醚和乙醇按比例混合均匀并常温搅拌后，继续加入乙二醇水杨酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯混合加热搅拌，得抗菌液A；
(2)将基底清洁干净后，在上表面涂覆黏胶层材料形成下黏胶层，将导电层置于下黏胶层上，贴实烘干；
(3)在步骤(2)所述导电层的上表面涂覆黏胶层材料形成上黏胶层，将步骤(1)所得抗菌液A涂覆在上黏胶层上形成抗菌层，烘干固定，即得所述透明导电薄膜。
本发明所述导电透明薄膜的制备方法操作步骤简单，对设备环境要求低，可实现工业化大规模生产。
优选地，步骤(1)所述常温搅拌的时间为0.5～1h，速率为300～350r/min。
优选地，步骤(1)所述加热搅拌的温度为40～65℃，速率为300～350r/min。
所述步骤为抗菌液的制备流程，因此需要通过特定的加热及搅拌速率使各组分混合均匀，同时避免产生副反应降低材料的抑菌活性。
优选地，步骤(3)所述烘干固定的温度为42～48℃。
所述温度下，即可促使抗菌层迅速成型固定，又可避免因温度过高破坏黏胶层。
本发明的有益效果在于，本发明提供了一种透明导电薄膜，所述产品以石墨烯片及镍纳米线等特殊结构材料结合作为导电层，其力学性能得到显著提高，可有效避免现有导电层中银纳米线在生产和使用时被刮损导致产品性能下降，同时可保障薄膜的高透明性和高导电性；通过特定抑菌剂组合制备的抗菌层用于保护薄膜表面受到细菌污染，有利于提高所述导电薄膜的洁净度，延长产品使用寿命。本发明还提供了所述透明导电薄膜的制备方法，该制备方法操作步骤简单，对设备环境要求低，可实现工业化大规模生产。
附图说明
图1为本发明所述透明导电薄膜的结构图。
具体实施方式
为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例及对比例对本发明作进一步说明，其目的在于详细地理解本发明的内容，而不是对本发明的限制。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，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明所述一种透明导电薄膜，自下而上包括基底、导电层和抗菌层；所述透明导电薄膜还包括黏胶层，所述黏胶层包括上胶黏层和下胶黏层，所述透明导电薄膜中导电层的两侧通过上胶黏层和下胶黏层分别与抗菌层和基底连接，如图1所示。
所述黏胶层为聚乙酸乙烯酯；
所述导电层包括以下重量份的原料：石墨烯片8份、镍纳米线2份、铜纳米线6份、水溶性树脂3份、固化剂2份和水22份；
所述水溶性树脂为脲醛树脂；
所述固化剂为甲基酚醛树脂；
所述抗菌层包括以下重量份原料：椰油酸钠2份、三氯均二苯脲5份、乙二醇水杨酸酯3份、甲基丙烯酸羟乙酯2份、水3份、二甲醚2份和乙醇3份；
所述基底为玻璃；
所述透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰油酸钠、三氯均二苯脲、水、二甲醚和乙醇按比例混合均匀并常温搅拌0.5h后，继续加入乙二醇水杨酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯混合加热至40℃搅拌，得抗菌液A；所述搅拌的速率为300r/min；
(2)将基底用去离子水清洁干净后，在上表面涂覆黏胶层材料形成下黏胶层，将导电层置于下黏胶层上，贴实烘干；
(3)在步骤(2)所述导电层的上表面涂覆黏胶层材料形成上黏胶层，将步骤(1)所得抗菌液A涂覆在上黏胶层上形成抗菌层，42℃烘干固定，即得所述透明导电薄膜。
实施例2
本发明所述一种透明导电薄膜，自下而上包括基底、导电层和抗菌层；所述透明导电薄膜还包括黏胶层，所述黏胶层包括上胶黏层和下胶黏层，所述透明导电薄膜中导电层的两侧通过上胶黏层和下胶黏层分别与抗菌层和基底连接。
所述黏胶层为聚乙烯醇；
所述导电层包括以下重量份的原料：石墨烯片11份、镍纳米线8份、铜纳米线11份、水溶性树脂5份、固化剂4份和水30份；
所述水溶性树脂为三聚氰胺甲醛树脂；
所述固化剂为酸酐；
所述抗菌层包括以下重量份原料：椰油酸钠4份、三氯均二苯脲8份、乙二醇水杨酸酯5份、甲基丙烯酸羟乙酯5份、水6份、二甲醚4份和乙醇4份；
所述基底为聚酰亚胺；
所述透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰油酸钠、三氯均二苯脲、水、二甲醚和乙醇按比例混合均匀并常温搅拌0.75h后，继续加入乙二醇水杨酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯混合加热至58℃搅拌，得抗菌液A；所述搅拌的速率为330r/min；
(2)将基底用去离子水清洁干净后，在上表面涂覆黏胶层材料形成下黏胶层，将导电层置于下黏胶层上，贴实烘干；
(3)在步骤(2)所述导电层的上表面涂覆黏胶层材料形成上黏胶层，将步骤(1)所得抗菌液A涂覆在上黏胶层上形成抗菌层，45℃烘干固定，即得所述透明导电薄膜。
实施例3
本发明所述一种透明导电薄膜，自下而上包括基底、导电层和抗菌层；所述透明导电薄膜还包括黏胶层，所述黏胶层包括上胶黏层和下胶黏层，所述透明导电薄膜中导电层的两侧通过上胶黏层和下胶黏层分别与抗菌层和基底连接。
所述黏胶层为过氯乙烯；
所述导电层包括以下重量份的原料：石墨烯片13份、镍纳米线13份、铜纳米线15份、水溶性树脂7份、固化剂5份和水38份；
所述水溶性树脂为羟乙基纤维素和聚环氧乙烷的混合物；
所述固化剂为氨基树脂和双氰胺的混合物；
所述抗菌层包括以下重量份原料：椰油酸钠6份、三氯均二苯脲10份、乙二醇水杨酸酯7份、甲基丙烯酸羟乙酯8份、水8份、二甲醚5份和乙醇5份；
所述基底为玻璃；
所述透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰油酸钠、三氯均二苯脲、水、二甲醚和乙醇按比例混合均匀并常温搅拌1h后，继续加入乙二醇水杨酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯混合加热至65℃搅拌，得抗菌液A；所述搅拌的速率为350r/min；
(2)将基底用去离子水清洁干净后，在上表面涂覆黏胶层材料形成下黏胶层，将导电层置于下黏胶层上，贴实烘干；
(3)在步骤(2)所述导电层的上表面涂覆黏胶层材料形成上黏胶层，将步骤(1)所得抗菌液A涂覆在上黏胶层上形成抗菌层，48℃烘干固定，即得所述透明导电薄膜。
对比例1
本对比例与实施例1的差别仅在于，本对比例所述透明导电薄膜，自下而上包括基底、导电层；所述透明导电薄膜还包括黏胶层，所述透明导电薄膜中导电层通过胶黏层与基底连接。
对比例2
本对比例与实施例1的差别仅在于，所述导电层的原料中不含石墨烯片。
对比例3
本对比例与实施例1的差别仅在于，所述抗菌层的原料中不含椰油酸钠。
对比例4
本对比例与实施例1的差别仅在于，所述导电层包括以下重量份的原料：石墨烯片5份、镍纳米线15份、铜纳米线6份、水溶性树脂2份、固化剂2份和水22份。
对比例5
本对比例与实施例1的差别仅在于，所述抗菌层包括以下重量份原料：椰油酸钠1份、三氯均二苯脲12份、乙二醇水杨酸酯2份、甲基丙烯酸羟乙酯2份、水3份、二甲醚2份和乙醇3份。
效果例1
为验证本发明所述透明导电薄膜的技术效果，对实施例1～3及对比例1～5所得产品进行导电性测试、透光率测试以及抗菌性测试。
所述导电性测试采用四探针方法测量实施例和对比例中透明导电薄膜电极的方块电阻；
所述透过率测试采用紫外-可见光分光光度计测量实施例和对比例中透明导电薄膜电极的光学透过率：以基体为对比，在波长为550-650nm处导电薄膜的透光率；
所述抗菌性测试的测试方法为：将稀释过的一定数量的大肠杆菌菌液滴涂到各实施例和对比例所得透明导电薄膜电极的表面，然后在培养皿中培育12小时，然后在光学显微镜下观察培养皿中菌落数量，计算细菌存活率。
上述各测试结果如表1所示。
表1
透过率(％) 导电电极方阻(Ω/sq) 细菌存活率(％)
实施例1 85～89 12～18 8
实施例2 84～87 10～17 5
实施例3 82～85 13～20 11
对比例1 89～93 12～19 98
对比例2 87～91 38～45 8
对比例3 86～90 12～18 43
对比例4 87～90 20～26 9
对比例5 84～88 13～19 22
如表1所示，实施例1～3所得产品相比于对比例1～5所得产品，具有更高的透光率和导电率，同时具有显著的抑菌效果；对比例1产品中不含抗菌层，产品本身无抑菌性，细菌存活率高；对比例2和3产品中导电层及抗菌层缺少优选成分，其导电率或抑菌性较差；对比例4和对比例5所述导电层及抑菌层组分的添加量并非在优选范围内，性能弱于实施例产品。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种透明导电薄膜，其特征在于，自下而上包括基底、导电层和抗菌层；所述导电层的原料包括石墨烯片、镍纳米线、铜纳米线和水溶性树脂；所述抗菌层的原料包括椰油酸钠、三氯均二苯脲、乙二醇水杨酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、水、二甲醚和乙醇。
2.如权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述透明导电薄膜还包括黏胶层，所述黏胶层包括上胶黏层和下胶黏层，所述透明导电薄膜中导电层的两侧通过上胶黏层和下胶黏层分别与抗菌层和基底连接；优选地，所述黏胶层包括聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、过氯乙烯、聚异丁烯、聚酯、聚醚、聚酰胺和聚丙烯酸酯。
3.如权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述导电层的原料还包括水，所述导电层包括以下重量份的原料：石墨烯片8～13份、镍纳米线2～13份、铜纳米线6～15份、水溶性树脂3～7份、固化剂2～5份和水22～38份；优选地，所述导电层包括以下重量份的原料：石墨烯片10～13份、镍纳米线6～13份、铜纳米线10～15份、水溶性树脂5～7份、固化剂4～5份和水30～38份。
4.如权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述水溶性树脂包括脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、羟乙基纤维素、聚环氧乙烷中的至少一种。
5.如权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述固化剂包括多胺、酸酐、甲阶酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺中的至少一种。
6.如权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述抗菌层包括以下重量份原料：椰油酸钠2～6份、三氯均二苯脲5～10份、乙二醇水杨酸酯3～7份、甲基丙烯酸羟乙酯2～8份、水3～8份、二甲醚2～5份和乙醇3～5份；优选地，所述抗菌层包括以下重量份原料：椰油酸钠2～4份、三氯均二苯脲5～8份、乙二醇水杨酸酯3～5份、甲基丙烯酸羟乙酯2～5份、水3～6份、二甲醚2～4份和乙醇3～4份。
7.如权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述基底包括玻璃、聚醚酮、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、无机掺杂的高分子聚合物薄膜中的至少一种。
8.如权利要求1～7任一项所述透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将椰油酸钠、三氯均二苯脲、水、二甲醚和乙醇按比例混合均匀并常温搅拌后，继续加入乙二醇水杨酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯混合加热搅拌，得抗菌液A；
(2)将基底清洁干净后，在上表面涂覆黏胶层材料形成下黏胶层，将导电层置于下黏胶层上，贴实烘干；
(3)在步骤(2)所述导电层的上表面涂覆黏胶层材料形成上黏胶层，将步骤(1)所得抗菌液A涂覆在上黏胶层上形成抗菌层，烘干固定，即得所述透明导电薄膜。
9.如权利要求8所述透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述常温搅拌的时间为0.5～1h，速率为300～350r/min；所述加热搅拌的温度为40～65℃，速率为300～350r/min。
10.如权利要求1所述透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述烘干固定的温度为42～48℃。
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