CN116457426A - 固化性碳纳米管墨和使用该墨制作的透明导电膜 - Google Patents

固化性碳纳米管墨和使用该墨制作的透明导电膜 Download PDF

Info

Publication number
CN116457426A
CN116457426A CN202180077377.5A CN202180077377A CN116457426A CN 116457426 A CN116457426 A CN 116457426A CN 202180077377 A CN202180077377 A CN 202180077377A CN 116457426 A CN116457426 A CN 116457426A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ink
curable
carbon nanotube
cnt
resin binder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180077377.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Z·胡
R·F·普雷诺
D·J·亚瑟
J·H·弗格森
S·P·亚瑟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canyon Advanced Materials Co ltd
Original Assignee
Canyon Advanced Materials Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canyon Advanced Materials Co ltd filed Critical Canyon Advanced Materials Co ltd
Publication of CN116457426A publication Critical patent/CN116457426A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/03Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/52Electrically conductive inks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/10Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/101Inks specially adapted for printing processes involving curing by wave energy or particle radiation, e.g. with UV-curing following the printing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/10Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/102Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions other than those only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/10Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/102Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions other than those only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • C09D11/104Polyesters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/10Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/106Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C09D11/107Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from unsaturated acids or derivatives thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • C08K3/041Carbon nanotubes

Abstract

固化性碳纳米管墨和使用该墨制成的透明导电膜。该墨包括固化性树脂粘合剂、配置为被活化并固化所述树脂粘合剂的催化剂、粘性转变为蒸气型稀释剂和碳纳米管(CNT)。所述墨中的CNT浓度范围为约0.001重量%至约0.2重量%。

Description

固化性碳纳米管墨和使用该墨制作的透明导电膜
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年10月13日提交的临时申请63/090,956的优先权,其全部公开内容出于所有目的通过引用纳入本文中。
技术领域
本公开内容涉及固化性导电涂料(涂层)。
碳纳米管墨(即导电涂料)可用作透明导电膜(TCF)的一部分。
发明内容
本发明包括固化性碳纳米管(CNT)墨(即,可印刷的导电涂料),以及使用所述墨制作(例如,印刷)的透明导电膜(TCF)。所述墨有助于所述膜的导电性和所述膜耐受环境条件的能力二者。所述墨还充当蚀刻掩模。所述墨包括辐射固化性(可固化的)树脂和热固化性树脂中的一种或两种,所述树脂在所述树脂固化时充当CNT的粘合剂,并且还促进良好的粘附性、耐磨(磨耗)性和耐化学性。催化剂促进所述树脂的固化。所述墨还包括在所述墨干燥/固化过程期间完全蒸发的粘性稀释剂。所述稀释剂有助于实现如下的期望的墨粘度:所述粘度允许所述墨被涂覆到下面的基底上,例如通过丝网印刷。在一些实例中,所述墨的粘度为约1,000cP至约50,000cP。在一些实例中,所述固化性碳纳米管墨由单壁碳纳米管组分以及UV和/或热固化性聚合物粘合剂组分组成。所述CNT墨为不含表面活性剂的可丝网印刷的墨。一般来说,CNT需要表面活性剂来保持为分散体,否则它们可能附聚。一旦将具有表面活性剂的涂料印刷或干燥,就必须洗掉表面活性剂。如果没有将它们洗掉,则CNT层的电子性质相当差。在本案中,V2V稀释剂足够粘性(具有流变性),使得CNT未找到彼此/互相接触,因此不附聚。然后,所述稀释剂完全干燥以由所述墨逐渐形成导电涂层,不需要洗掉任意表面活性剂。
本发明的墨可用于TCF的制作中。所述TCF包括基底、在所述基底表面上的金属纳米线涂层或金属网(MM)层、以及在所述纳米线或MM层上面的所述墨。在所述墨固化后,所得到的多层结构体表现出优异的导电性、高的可见光透射性、以及金属纳米线(或金属网)/CNT复合结构体对基底的优异的粘附性。在一些实例中,所述TCF还包括没有金属纳米线或金属网涂层、具有印刷的CNT墨的基底(聚合物膜、玻璃面板等)。
本发明导致制作了新颖的固化性碳纳米管墨和印刷膜,所述印刷膜显示出如下优点:与使用非固化性CNT墨制备的TCF相比,更好的对金属纳米线涂层或金属网层的粘附性、改善的耐磨性以及在蚀刻过程期间更好的耐溶剂性和耐化学性,同时保持优异的导电性,高的可见光透射性和低雾度。
下文提及的所有实例和特征可以任意技术上可能的方式组合。
在一个方面,固化性碳纳米管墨包括固化性树脂粘合剂、配置为被活化并固化所述树脂粘合剂的催化剂、粘性转变为蒸气型(viscous to vapor)稀释剂和碳纳米管(CNT)。所述墨中的CNT浓度范围为约0.001重量%至约0.2重量%。
一些实例包括以上和/或以下特征中的一个、或其任意组合。在一种实例中,所述墨中的树脂粘合剂浓度范围为约0.1重量%至约5重量%。在一种实例中,所述墨中的催化剂浓度范围为约0.001重量%至约1.0重量%。在一种实例中,所述墨中的稀释剂浓度范围为约90重量%至约99重量%。在一种实例中,所述固化性碳纳米管墨进一步包括在所述墨中的浓度范围为约0.1重量%至约5重量%的填充剂(filler)树脂。在一种实例中,所述树脂粘合剂包括UV和热固化性树脂的混合物。在一种实例中,所述固化性碳纳米管墨具有约1,000cP至约50,000cP的粘度。在一种实例中,所述CNT包括单壁CNT。
一些实例包括以上和/或以下特征中的一个、或其任意组合。在一种实例中,所述树脂粘合剂为辐射固化性的。在一种实例中,所述树脂粘合剂包括UV固化性多官能丙烯酸类共聚物、UV固化性氨基甲酸酯聚合物或UV固化性聚酯中的一种或多种。在一种实例中,所述固化性碳纳米管墨进一步包括非UV固化性树脂、多官能低聚物、或单体中的一种或多种。在一种实例中,所述催化剂包括I型或II型自由基光引发剂。在一种实例中,所述树脂粘合剂为热固化性的。在一种实例中,所述树脂粘合剂包括具有酸性官能团的丙烯酸类共聚物、氨基甲酸酯聚合物或聚酯中的一种或多种。在一种实例中,所述催化剂包括聚氮丙啶交联剂、聚碳二亚胺交联剂或过氧化物型催化剂中的至少一种。
在另一方面,透明导电膜(TCF)包括聚合物膜基底、在所述膜的表面上的金属纳米线层或金属网层、以及覆盖所述金属纳米线或金属网的至少一些的固化的碳纳米管(CNT)墨。所述CNT墨包括固化性树脂粘合剂、配置为被活化并固化所述树脂粘合剂的催化剂、粘性转变为蒸气型稀释剂和CNT。所述墨中的CNT浓度范围为约0.001重量%至约0.2重量%。
一些实例包括以上和/或以下特征中的一个、或其任意组合。在一种实例中,所述TCF表现出优异的导电性、高的可见光透射性、以及金属纳米线层或金属网层和固化的CNT墨对基底的优异的粘附性。在一种实例中,与使用非固化性CNT墨制备的TCF相比,所述TCF在蚀刻过程期间表现出更好的对金属纳米线层或金属网层的粘附性、改善的耐磨性、以及更好的耐溶剂性和耐化学性。在一种实例中,所述TCF保持优异的导电性、高的可见光透射性和低雾度。
附图说明
下文参考附图(其不意图按比例绘制)讨论至少一个实例的多个方面。附图是为了提供对多个方面和实例的说明和进一步理解而包括的,并且被纳入本说明书中且构成本说明书的一部分,但不意图作为本发明的范围的限定。在图中,在多个图中所示的相同或几乎相同的部件可通过相似的附图标记或数字表示。为清楚起见,并非每一个部件都可在每一个图中标记。在图中:
图1为TCF的示意性侧视图。
图2A-2D说明了制作TCF的方法。
图3说明了用于制作TCF的工艺的步骤。
图4为说明不同CNT水平的墨粘度的曲线图。
具体实施方式
本文中讨论的系统、方法和装置的实例在应用上不限于以下描述中阐述的或在附图中示出的部件的构造和布置的细节。所述系统、方法和装置能够在其它实例中实施,并且能够以各种方式实践或执行。具体实施的实例在本文中仅是用于说明目的而提供的,且不意图为限制性的。特别地,结合任意一个或多个实例讨论的功能、部件、元件和特征不意图被排除在任意其它实例中的类似作用以外。
本文中公开的实例可以与本文中公开的原理中的至少一个一致的任意方式与其它实例组合,并且对“一种实例”、“一些实例”、“替代实例”、“各种实例”、“一个实例”等的提及不必互相排斥,并且意图指示描述的具体特征、结构或特性可包括在至少一个实例中。本文中此类术语的出现不一定全部指相同的实例。
此外,本文中使用的措辞和术语用于描述的目的,且不应当被视为限制性的。任何以单数提及本文中提及的计算机程序产品、系统和方法的实例、部件、元件、动作或功能还可涵盖包括复数的实施方式,且任何以复数提及本文中的任意实例、部件、元件、动作或功能还可涵盖包括仅单数的实例。因此,以单数或复数形式提及并不意图限制当前公开的系统或方法、它们的部件、动作或元件。本文中使用“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变体旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及另外的项目。对“或”的提及可解释为包括性的,因此使用“或”描述的任意术语都可指示单个、多于一个和全部所描述术语中的任一种。
所述CNT墨可印刷在柔性和刚性基底上。所述基底可为无机和/或有机的,包括但不限于玻璃,硅晶圆,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯(PC)、热塑性聚氨酯(TPU)、环烯烃聚合物(COP)、硅酮或聚酰亚胺(CPI)的塑料膜。塑料基底可具有底漆层或具有表面处理以改善表面张力(例如,电晕处理、火焰处理、其它等离子体等),并且在一些实例中,膜厚度在12.5微米至300微米的范围内。
根据本公开内容的TCF的基底、纳米线层(例如银纳米线(AgNW)或金属网(MM)层)以及制造方法可为国际专利申请公布号WO 2016/172315和/或国际专利申请公布号WO2020/10232中公开的类型,其全部公开内容出于所有目的通过引用纳入本文中。
在一些示例中,所述TCF是根据如下程序制造的。
涂料溶液制备:
固化性CNT墨:
UV固化性CNT墨:
UV CNT墨配制物由在墨干燥/固化过程期间完全蒸发的粘性转变为蒸气型(“V2V”)稀释剂、在醇和胺中的CNT分散体、辐射固化性树脂粘合剂、光引发剂和添加到UV树脂混合物的任选的非UV固化性树脂组成。在一些实例中,CNT浓度在0.01至2.0g/L的范围内(即,所述墨中约0.001重量%至约0.2重量%)。在一些实例中,CNT对UV树脂或树脂混合物粘合剂的浓度比(CNT/粘合剂)的范围为约1:1至约1:1200。
V2V稀释剂有助于实现如下的期望的墨粘度:所述粘度允许所述墨被涂覆在下面的基底上,例如通过丝网印刷。在一些实例中,V2V稀释剂为美国专利9,777,167和9,777,168中公开的类型,其全部公开内容出于所有目的通过引用纳入本文中。
在一些实例中,所述UV树脂粘合剂包括但不限于:
1.多官能UV固化性低聚物和单体,例如来自Allnex的Ebecryl 4859、Ebecryl4858、Ebecryl 8701、Ebecryl 8605、Ebecryl 225、Ebecryl 4740、Ebecryl4859、Ebecryl8405、Ebecryl 1290、Ebecryl 4738、Ebecryl 4513、Ebecryl 284,来自Sartomer的SR 399、SR368、CN 9210、CN 9276、CN 9196、CN 9209、CN 2306,来自MIWON的Miramer M140、MiramerM150、Miramer M1 182、Miramer M200、Miramer M 262、Miramer M 300、Miramer M 3130、Miramer M 420、Miramer PU 610、Miramer PU6510、Miramer PU5000、Miramer PU640、Miramer Sc2100、Miramer SC2152、Miramer MU 9500。
2.多官能UV固化性丙烯酸类共聚物,来自DSM的NeoRad-A 20,来自Allnex的Ebecryl 4654,来自Enstron的Lumicryl U-721S、Lumicryl 102、Lumicryl2882和Lumicryl245。
在一些实例中,所述UV光引发剂包括但不限于,来自BASF的Irgacure651、Irgacure369、Irgacure901、Irgacure184、Irgacure 2959、Irgacure TPO、Irgacure 819和Darocur 1173,来自IGM的Omnirad 500、Esacure kip 160、Esacure kip 100F、Esacurekip 150、Esacure TZT、Esacure 3644、Esacure1001M、Omnirad 4-PBZ、Omnirad BP。
在一些实例中,当使用时,所述非UV固化的(即,非固化性)树脂粘合剂包括但不限于来自DSM的Neocryl 819、Neocryl 817、Neocuryl 890和Neocryl 813;来自BASF的Joncryl 857、Joncryl 586、loncryl 611、Joncryl 678、Joncryl 680、Joncryl 682、Joncryl 683、Joncryl 693、JoncrylECO 675、Joncryl ECO684、Joncryl 817、Joncryl819、Joncryl 820、Joncryl 821、Joncryl 901、Joncryl 903、Joncryl 843、Joncryl 848、Joncryl 67、Joncryl 690、Joncryl HPD 671和Joncryl HPD 696。
热固化性CNT墨:
热固化性CNT墨配制物由V2V稀释剂、碳纳米管、热固化性树脂粘合剂和交联试剂或交联剂组成。
在一些实例中,CNT浓度和CNT/粘合剂比如上所述。
在一些实例中,所述可交联的树脂粘合剂包括但不限于:
1.具有羧基官能团的丙烯酸类共聚物,包括但不限于来自DSM的Neocryl 818、Neocryl 819、Neocryl 890,来自BASF的Joncryl 817、Joncryl 819、Joncryl 820、Joncryl821、Joncryl 901、Joncryl 903、Joncryl 857、Joncryl 586、Joncryl 611、Joncryl 678、Joncryl 680、Joncryl 682、Joncryl 683、Joncryl 693、Joncryl ECO 675、JoncrylECO684、Joncryl 843、Joncryl 848、Joncryl 67、Joncryl690、Joncryl HPD 671和JoncrylHPD 696。
2.交联剂包括:(A)聚碳二亚胺交联剂,包括但不限于来自DSM的Crosslinker CX-300和Crosslinker XL-1;来自STAHL的XL-702、XL-712、XL-752、XL-762;来自ANGUS的/>XL-29SE;(B)聚氮丙啶交联剂,包括但不限于来自DSM的CrosslinkerCX-100和NeoAddTMPAX-521,来自STAHL的/>XL-048和/>XL-706,来自Poly Aziridine LLC的PZ-33。
3.固化过程是温度和时间依赖性的。
UV和热(双重固化)CNT墨:
UV和热双重固化CNT墨配制物由“V2V”稀释剂、CNT在醇和/或胺中的分散体、辐射固化性丙烯酸类共聚物与具有羧酸官能团的丙烯酸类共聚物的粘合剂树脂混合物、光引发剂和交联剂组成。上文定义了UV固化性丙烯酸型共聚物、具有羧酸官能团的热固化性丙烯酸型共聚物、光引发剂和热交联剂。CNT浓度和CNT/粘合剂比如上所述。
印刷工艺:
CNT墨印刷工艺:
设置355目聚酯丝网,离网距离(snap off distance)为3mm。
用胶带将AgNW涂覆的PET或聚碳酸酯基底粘至光滑的表面。
在图案上方施加~5ml的固化性CNT墨。
通过使用刮板将流体在图案上面拖拉而使筛网充满CNT。
使用~75度的刮板角度,均匀(均一)的压力和速度,使墨剪切通过丝网并到达基底上。
在设置为105℃的对流烘箱中用气流干燥涂覆的样品10分钟。
固化工艺:
对于辐射固化系统,将涂覆的样品(涂层朝向辐射源)放置在辐射源例如UV灯下一段时间以达到需要的辐射剂量。辐射固化设置可为静态的设置或传送带系统。例如,传送带UV系统配备有汞、LED或氙灯,并设置传送带速度以实现1400mJ/cm^2的UV固化剂量,在UV传送带系统的进料端上在UV上方放置CNT涂覆的膜,并且在涂覆的膜通过UV辐射区并离开传送带系统后,UV固化工艺完成。UV固化工艺也可在没有传送带系统的情况下进行,只要剂量在约400至约1800mJ/cm^2的范围内。
对于热固化工艺,在一些实例中,样品在110℃下固化60秒。(60-600秒为优选范围)。
对于组合的UV和热固化工艺,在来自印刷工艺的初始样品干燥后,固化可通过第一UV固化/第二热固化、或第一热固化/第二UV固化来完成。
图案蚀刻工艺:
然后用1-20%的硝酸铁(Fe(NO3)3)水溶液对辐射固化的样品喷洒5-200秒。使用单独的洗涤瓶,然后将该样品用去离子水在该膜的两侧喷洒30秒。然后用无绒布将膜拍干以除去大的水滴,然后在对流烤箱中在105℃下烘烤1分钟。蚀刻也可通过由蚀刻、洗涤和干燥组成、具有机动化的膜输送部分的自动化系统进行。
测量:
用R-check四点薄层电阻计(来自EDTM)测量CNT墨印刷膜薄层电阻的电性质。
用BYK Haze-Guard测量光学性质总透射比和透射雾度。
ASTM D3359胶带粘附性测试用于测量墨对塑料膜基底的粘附性;任意印刷的墨剥落(小于ASTM D3359中定义的5B)都被认为是失败。
磨损测试是通过用布织物摩擦印刷的墨表面来进行的,并且任意印刷的墨除去都被视为失败。
通过用乙醇浸润的布擦拭印刷的墨表面来进行耐乙醇摩擦测试,然后在环境温度下30秒的干燥时间后测量薄层电阻。在经过5次反复擦拭后,如果薄层电阻变化小于原始值的10%,则认为样品通过了测试。
基于CNT的混合TCF 10,图1,包含包括金属迹线14-16的MM层13,以及上覆的CNT墨层18(粘合到基底12的顶表面并用导电介质封装MM层13)。在经由化学蚀刻除去任意暴露的MM(即,未印刷CNT墨的区域)之后产生电路图案。注意,电路图案可替代地或另外地由金属纳米线层而非金属网层制作。
图2A-2D示出了用于制作本公开内容的TCF的工艺的结果。注意,图2A-2D的尺寸和其它方面不是按比例的,并且可仅为了说明的目的而被夸大。实际实例如下文阐述的。组件20,图2A,包括基底22,所述基底22承载包括迹线24-27的MM。MM可通过本文中描述的各种方式在基底上制作。而且,MM可包括各种导电材料(例如,金属),如本文中进一步描述的。MM包括电连接的一系列薄(细)迹线(线)。迹线通常但不一定以规则的图案布置。
图2B示出了进一步的组件30,其中MM用第二金属(在该非限制性示例中,所述第二金属为铜)在上面镀覆。因此,迹线24-27被包括部分34-37的一般较厚的第二金属层覆盖,以分别制作增厚的且更少孔的MM迹线40-43。
图2C示出了进一步的组件50,其中CNT墨48被印刷或以其它方式放置在图2B中所示的MM层的部分或全部上面。在该图示中,墨48被印刷在迹线41和42上面,但未被印刷在迹线40和43上面。迹线40和43因此被暴露,而迹线41和42被制作导线或导电区域49的导电介质覆盖。
图2D示出了最终的TCF 60,其中暴露的迹线40和43已经通过蚀刻除去,如本文中其它地方更详细地解释的。这将导体49留在基底22上。
在图3中示出了用于制备TCF的一种示例性方法70。在步骤72中,提供合适的基底。在步骤74中,将金属网印刷在基底的表面上。在步骤76中,将第二金属(例如铜)镀覆在金属网上。步骤76为任选的,因为如果MM本身具有可接受的Rs,MM线的厚度(即高度)可能不需要增加。添加的镀覆金属增加了MM迹线的体积,并且因此降低了其电阻。此外,它可有助于使薄MM更加坚固,并且更好地能够与导电墨粘合。在步骤78中,固化性导电介质(称为“墨”)被印刷在MM的选定区域中以形成电路的部分。在一种实例中,固化性墨包括碳纳米管作为其导电介质,并且还含有粘合剂和本文中描述的其它组分。CNT墨在本文中其它地方进一步描述。在步骤80中,以适合用于该具体墨并且如本文中其它地方进一步描述的方式使墨固化。最后的步骤82考虑蚀刻暴露的MM/铜,以在基底上仅留下电路。
图4为说明不同CNT水平的墨粘度的图。CNT浓度对墨的粘度有直接影响,如图4的曲线所证明的。一般地,本文中的墨应当具有在约1,000cp至约50,000cp范围内的粘度以便它们使用普通印刷技术进行丝网印刷,并且在不需要如上所述的表面活性剂的情况下是有用的。在本发明的墨中,1克/升的CNT相当于约0.1%,这相当于约50,000cp的粘度。从图4的粘度图清楚的是,包括3克/升CNT将可能将墨推向不可用的印刷区域中,推向数百万cp。即使0.2%的CNT也会外推至约700,000cp。
优选实施方式结果:
性能:
UV和/或热固化性CNT墨产生如下优点:相对于相同的TCF设计但使用非固化的树脂粘合剂的情况,对具有金属纳米线涂层或金属网层的层的基底的更优的粘附性、在蚀刻过程期间的更优的耐磨性和耐化学性,同时保持VLT和雾度值的等效电学和光学性质。
实施例1:
具有0.1g/l的CNT浓度和1:120的CNT/粘合剂比的UV固化性CNT墨。粘合剂树脂由60重量%的来自Enstron的UV固化性聚合物Lumicryl 245和40重量%的来自DSM的NeocrylB-890(非UV固化聚合物)组成。使用光引发剂Esacure KIP 100F,光引发剂对粘合剂的比为1:50。测试非UV固化CNT墨(标记为VC200)用于比较(作为对照基线)。VC200具有与UV CNT墨相同的CNT、聚合物粘合剂和稀释剂浓度,但树脂粘合剂为非固化性热塑性聚合物,例如100%B-890。
将UV CNT墨和VC200丝网印刷在薄层电阻为30+/-2Ω/□的C3 Nano AgNW涂覆的PET膜(125μm厚)上。丝网筛孔尺寸为305,且干燥条件在上文描述。然后用1400mj/cm^2的UV剂量对UV CNT墨印刷的样品进行UV固化。随后将UV固化的样品和涂覆的VC200样品用10%的硝酸铁(Fe(NO3)3)水溶液蚀刻12秒,然后如上文描述的那样用去离子水洗涤并进行烘箱干燥。随后对干燥的蚀刻样品进行性能测试,且测试结果列于表1中。在薄层电阻为10Ω/□和75Ω/□的C3 Nano AgNW PET膜上重复测试。
表1A、1B和1C中列出的测试数据清楚地表明,与使用非固化性CNT墨的VC200对照样相比,UV固化的CNT墨在对AgNW膜基底的粘附性方面显示出更优的性能以及更优的耐磨性和耐溶剂性。
表1A,印刷在C3 Nano 30Ω/□PET膜上的VC200和UV CNT墨
表1B,印刷在C3 Nano 10Ω/□PC膜上的VC200和UV CNT墨
表1C,印刷在C3 Nano 75Ω/□PET膜上的VC200和UV CNT墨
实施例2:
具有0.1g/l的CNT浓度和1:120的CNT/粘合剂比的热固化性CNT墨。粘合剂树脂由来自BASF的羧酸官能丙烯酸类树脂Joncryl HPD 671、来自DSM的固化剂CX-100组成,交联剂对聚合物比为1:12。测试非固化性CNT墨VC200用于比较。VC200具有0.1g/l的CNT浓度以及1:120的CNT/聚合物粘合剂比,这与热固化性CNT墨相同。
将热固化性CNT墨和VC200丝网印刷(丝网尺寸305)在薄层电阻为75+/-2Ω/□的C3 Nano AgNW涂覆的PET膜(厚度125μm)上。将印刷的膜样品用设置在110℃且干燥时间为180秒的传送带烘箱干燥。可将热固化样品在环境温度下固化120小时,或在110℃下加速固化600秒。随后将VC200印刷的和热固化的样品用10%的硝酸铁(Fe(NO3)3)水溶液蚀刻12秒,然后用去离子水洗涤,并在110℃的烘箱中干燥60秒。随后进行性能测试,且测试结果列于表2中。所述固化性墨在耐磨性、耐溶剂擦拭性和耐蚀刻性上显示出更优的性能。
表2,印刷在C3 Nano 75Ω/□PET膜上的VC200和UV CNT墨
实施例3:
具有0.1g/l的CNT浓度和1:120的CNT/粘合剂比的双重固化的CNT墨。粘合剂树脂由30重量%的来自Enstron的UV固化性聚合物Lumicryl 245和70重量%的来自BASF的羧酸官能丙烯酸类树脂Joncryl HPD 671、均来自IGM的II型光引发剂Omnirad 4PBZ和共引发剂Esacure A198以及来自DSM的热固化剂CX-100组成。测试非固化性CNT墨VC200用于比较。VC200具有0.1g/l的CNT浓度和1:120的CNT/聚合物粘合剂比,这与双重固化CNT墨相同。
将双重固化性CNT墨和VC200丝网印刷(丝网尺寸305)在薄层电阻为75+/-2Ω/□的C3 Nano AgNW涂覆的PET膜(厚度125μm)上。将印刷的膜样品用设置在110℃且干燥时间为180秒的传送带烘箱干燥。随后将样品用1400mj/cm^2的UV剂量进行UV固化,随后在110℃下热固化600秒。然后将固化样品用10%的硝酸铁(Fe(NO3)3)水溶液蚀刻12秒。随后进行性能测试,且测试结果列于表3中。与仅UV固化和仅热固化的CNT墨相比,双重固化墨在耐蚀刻性上显示出更优的性能。
表3,印刷在C3 Nano 75Ω/□PET膜上的VC200、UV/热双重固化、UV固化和热固化的CNT墨
在以上已经描述了至少一个实例的多个方面的情况下,应理解的是,本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这些改变、修改和改进意图成为本公开内容的一部分,并且意图在本发明的范围内。因此,上述描述和附图仅为示例,并且本发明的范围应当从所附权利要求及其等同物的适当构造来确定。

Claims (19)

1.固化性碳纳米管墨,其包括:
固化性树脂粘合剂;
配置为被活化并固化所述树脂粘合剂的催化剂;
粘性转变为蒸气型稀释剂;和
碳纳米管(CNT);
其中所述墨中的CNT浓度范围为约0.001重量%至约0.2重量%。
2.权利要求1所述的固化性碳纳米管墨,其中所述墨中的树脂粘合剂浓度范围为约0.1重量%至约5重量%。
3.权利要求1所述的固化性碳纳米管墨,其中所述墨中的催化剂浓度范围为约0.001重量%至约1.0重量%。
4.权利要求1所述的固化性碳纳米管墨,其中所述墨中的稀释剂浓度范围为约90重量%至约99重量%。
5.权利要求1所述的固化性碳纳米管墨,其进一步包括在所述墨中的浓度范围为约0.1重量%至约5重量%的填充剂树脂。
6.权利要求1所述的固化性碳纳米管墨,其中所述树脂粘合剂为辐射固化性的。
7.权利要求6所述的固化性碳纳米管墨,其中所述树脂粘合剂包括UV固化性多官能丙烯酸类共聚物、UV固化性氨基甲酸酯聚合物或UV固化性聚酯中的一种或多种。
8.权利要求7所述的固化性碳纳米管墨,其进一步包括非UV固化性树脂、多官能低聚物、或单体中的一种或多种。
9.权利要求6所述的固化性碳纳米管墨,其中所述催化剂包括I型或II型自由基光引发剂。
10.权利要求1所述的固化性碳纳米管墨,其中所述树脂粘合剂为热固化性的。
11.权利要求10所述的固化性碳纳米管墨,其中所述树脂粘合剂包括具有酸性官能团的丙烯酸类共聚物、氨基甲酸酯聚合物或聚酯中的一种或多种。
12.权利要求10所述的固化性碳纳米管墨,其中所述催化剂包括聚氮丙啶交联剂、聚碳二亚胺交联剂或过氧化物型催化剂中的至少一种。
13.权利要求1所述的固化性碳纳米管墨,其中所述树脂粘合剂包括UV和热固化性树脂的混合物。
14.权利要求1所述的固化性碳纳米管墨,其包括约1,000cP至约50,000cP的粘度。
15.权利要求1所述的固化性碳纳米管墨,其中所述CNT包括单壁CNT。
16.透明导电膜(TCF),其包括:
聚合物膜基底;
在所述膜的表面上的金属纳米线层或金属网层;和
覆盖所述金属纳米线层或金属网层的至少一些的固化的碳纳米管(CNT)墨,其中所述CNT墨包括固化性树脂粘合剂、配置为被活化并固化所述树脂粘合剂的催化剂、粘性转变为蒸气型稀释剂和CNT,其中所述墨中的CNT浓度范围为约0.001重量%至约0.2重量%。
17.权利要求16所述的TCF,其表现出优异的导电性、高的可见光透射性以及所述金属纳米线层或金属网层和固化的CNT墨对所述基底的优异的粘附性。
18.权利要求16所述的TCF,与使用非固化性CNT墨制备的TCF相比,其在蚀刻过程期间表现出更好的对所述金属纳米线层或金属网层的粘附性、改善的耐磨性以及更好的耐溶剂性和耐化学性。
19.权利要求18所述的TCF,其保持优异的导电性、高的可见光透射性和低雾度。
CN202180077377.5A 2020-10-13 2021-10-13 固化性碳纳米管墨和使用该墨制作的透明导电膜 Pending CN116457426A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063090956P 2020-10-13 2020-10-13
US63/090,956 2020-10-13
PCT/US2021/054845 WO2022081756A1 (en) 2020-10-13 2021-10-13 Curable carbon nanotube ink and transparent conductive films created using the ink

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116457426A true CN116457426A (zh) 2023-07-18

Family

ID=81208574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180077377.5A Pending CN116457426A (zh) 2020-10-13 2021-10-13 固化性碳纳米管墨和使用该墨制作的透明导电膜

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4228996A1 (zh)
JP (1) JP2023546569A (zh)
KR (1) KR20230087579A (zh)
CN (1) CN116457426A (zh)
WO (1) WO2022081756A1 (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1957029A (zh) * 2004-05-19 2007-05-02 弗莱康股份有限公司 用于涂布和印刷基材的液体制剂
US20080044651A1 (en) * 2004-06-02 2008-02-21 Mysticmd Inc. Coatings Comprising Carbon Nanotubes
CN101735685A (zh) * 2008-11-17 2010-06-16 施乐公司 含碳同素异形体色料的相变油墨和水性油墨及其使用方法
CN102648249A (zh) * 2009-08-14 2012-08-22 Nano-C公司 具有可移除性添加剂的溶剂基和水基碳纳米管油墨
CN103262342A (zh) * 2010-12-16 2013-08-21 3M创新有限公司 透明性微图案化rfid天线以及装配透明性微图案化rfid天线的制品
US20140054515A1 (en) * 2011-02-28 2014-02-27 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Metallic Nanowire Ink Composition for a Substantially Transparent Conductor
CN105874889A (zh) * 2013-11-22 2016-08-17 C3奈米有限公司 以金属纳米线为基底的透明导电涂层
CN106883683A (zh) * 2017-03-19 2017-06-23 宁波工程学院 一种紫外光固化碳纳米管基导电油墨的制备方法
CN108574793A (zh) * 2017-03-08 2018-09-25 三星电子株式会社 被配置为重新生成时间戳的图像处理设备及包括其在内的电子设备
CN108610735A (zh) * 2018-03-23 2018-10-02 东莞市宇康电子材料科技有限公司 一种散热油墨及其施工工艺
CN110753588A (zh) * 2017-05-23 2020-02-04 阿尔法装配解决方案公司 用于膜接触开关和其他柔性电子结构的石墨烯增强和工程化材料

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1832632A1 (en) * 2006-03-07 2007-09-12 DSM IP Assets B.V. Conductive ink
WO2016017836A1 (ko) * 2014-07-30 2016-02-04 (주)피이솔브 도전성 잉크
GB201503398D0 (en) * 2015-02-27 2015-04-15 Perpetuus Res & Dev Ltd A particle dispersion
CN112840002A (zh) * 2018-10-30 2021-05-25 汉高知识产权控股有限责任公司 导电油墨组合物
TW202140695A (zh) * 2020-03-05 2021-11-01 英商先進材料發展有限公司 碳基導電墨水

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1957029A (zh) * 2004-05-19 2007-05-02 弗莱康股份有限公司 用于涂布和印刷基材的液体制剂
US20080044651A1 (en) * 2004-06-02 2008-02-21 Mysticmd Inc. Coatings Comprising Carbon Nanotubes
CN101735685A (zh) * 2008-11-17 2010-06-16 施乐公司 含碳同素异形体色料的相变油墨和水性油墨及其使用方法
CN102648249A (zh) * 2009-08-14 2012-08-22 Nano-C公司 具有可移除性添加剂的溶剂基和水基碳纳米管油墨
CN103262342A (zh) * 2010-12-16 2013-08-21 3M创新有限公司 透明性微图案化rfid天线以及装配透明性微图案化rfid天线的制品
US20140054515A1 (en) * 2011-02-28 2014-02-27 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Metallic Nanowire Ink Composition for a Substantially Transparent Conductor
CN105874889A (zh) * 2013-11-22 2016-08-17 C3奈米有限公司 以金属纳米线为基底的透明导电涂层
CN108574793A (zh) * 2017-03-08 2018-09-25 三星电子株式会社 被配置为重新生成时间戳的图像处理设备及包括其在内的电子设备
CN106883683A (zh) * 2017-03-19 2017-06-23 宁波工程学院 一种紫外光固化碳纳米管基导电油墨的制备方法
CN110753588A (zh) * 2017-05-23 2020-02-04 阿尔法装配解决方案公司 用于膜接触开关和其他柔性电子结构的石墨烯增强和工程化材料
CN108610735A (zh) * 2018-03-23 2018-10-02 东莞市宇康电子材料科技有限公司 一种散热油墨及其施工工艺

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022081756A1 (en) 2022-04-21
KR20230087579A (ko) 2023-06-16
EP4228996A1 (en) 2023-08-23
JP2023546569A (ja) 2023-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102571892B1 (ko) 금속 나노와이어 기반의 투명 전도성 코팅
EP1993106B1 (en) Method of manufacturing transparent conductive film containing carbon nanotubes and binder, and transparent conductive film manufactured thereby
US9854670B2 (en) Transparent electrode and method for producing same
US10470301B2 (en) Method for manufacturing conductive pattern and conductive pattern formed substrate
US20140327452A1 (en) Scratch resistant touch sensor
JP2011198642A (ja) 透明導電膜付き基材及びその製造方法
KR102362636B1 (ko) 강성 및 가요성 기판용 전도성 투명 코팅
CN107562251B (zh) 用于触摸传感器的可转移纳米复合材料
KR101356260B1 (ko) 전극기판의 제조방법
TW201816000A (zh) 透明導電圖型之形成方法
WO2014119484A1 (ja) 透明導電性フィルム
CN116457426A (zh) 固化性碳纳米管墨和使用该墨制作的透明导电膜
TWI780239B (zh) 透明導電性膜
US20230265307A1 (en) Curable Carbon Nanotube Ink and Transparent Conductive Films Created Using the Ink
CN109313963B (zh) 透明导电性薄膜及触摸面板
KR102004026B1 (ko) 투명 도전체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
JP2017163085A (ja) 接合体の製造方法
JP2013089334A (ja) 透明導電体、及び透明導電体の製造方法
JP7172712B2 (ja) 導電体及び導電体の製造方法
TWI747607B (zh) 形成絕緣層的墨水組成物、方法和觸控面板
KR20180108223A (ko) 그래핀을 이용한 도전성 기판, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 디바이스
US20220187953A1 (en) Ink component and method for forming insulation layer and touch panel
WO2016038819A1 (ja) 電極及びその製造方法、並びに前記電極を備える有機el照明装置
WO2016038820A1 (ja) 電極配線の形成方法、構造体、及びタッチパネル
KR100960858B1 (ko) 일액형 탄소나노튜브 바인더 혼합액을 이용한 투명전도성필름의 제조방법 및 이에 의한 투명전도성 필름

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination