TWI565769B - 具導電性的組合物、導電薄膜及導電薄膜的製作方法 - Google Patents
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Description
本發明係相關於一種具導電性的組合物、導電薄膜及導電薄膜的製作方法，尤指一種可改善體積電阻率的具導電性的組合物、導電薄膜及導電薄膜的製作方法。
隨著電器/電子零件和半導體裝置等需求增加，電子產品裝置容易因為微小之粉塵或是靜電造成電器產品受到嚴重損毀，為了降低電子產品之損傷，而研究相關保護之基材，包含包裝薄膜或是塗料等，其市場需求已有明顯之規格以及要求，抗靜電市場需求之體積電阻率為104~106(歐姆公分)，其透明性與物性隨產品終端客戶之要求，但朝高透明高強度之透明導電膜為最終指標。
導電薄膜或塗料主要分成兩大類，也就是添加型與非添加型，後者又稱為本徵型，無須另外添加導電材料，因高分子本身就具有導電效果，其是透過本身電子共軛軌道而致使電子有傳輸效果，如聚苯胺，聚吡咯等，但目前這些材料之導電效果並未達到市場之需求。另外添加型之薄膜或塗料，其主要添加材料是以鎳粉，銅粉，銀粉，以及碳黑這類材料為主要添加材料。
請參考第1圖，第1圖是習知添加型導電薄膜的組成結構的示意
圖。在習知添加型導電薄膜100的組成中，是將包含導電粒子112的導電材料110添加並分散於高分子樹脂120內，以達到導電功能。為了使導電薄膜100具有較佳的導電效率，導電薄膜100的體積電阻率愈小越好。而為了減少導電薄膜100的體積電阻率，導電材料110於導電薄膜100中的組成比例必須增加。然而，當導電材料110於導電薄膜100中的組成比例增加時，相對的高分子樹脂120於導電薄膜100中的組成比例會降低，造成導電薄膜100的結構強度變弱。習知導電薄膜100並無法使用較低比例的導電材料110來達到較低的體積電阻率，且習知導電薄膜100有可能會為了提供較佳的導電效率而使導電薄膜100的結構強度減弱，影響產品的穩定性及可靠性。
本發明之目的在於提供一種可改善體機電阻率的具導電性的組合物、導電薄膜及導電薄膜的製作方法，以解決先前技術的問題。
本發明具導電性的組合物包含一高分子樹脂基質，以及一導電材料。該高分子樹脂基質是由複數個水分散性聚氨酯粒子堆疊而成。該導電材料包含複數個導電粒子，其中該些導電粒子分散且附著於該複數個水分散性聚氨酯粒子的表面，其中該複數個導電粒子是不存在於該複數個水分散性聚氨酯粒子的內部。
在本發明具導電性的組合物的一實施例中，該導電材料是選自於由摻有銻之氧化錫、摻有銦之氧化錫、摻有氟之氧化錫、摻有磷之氧化錫、摻鋁之氧化鋅所組成的群組。
在本發明具導電性的組合物的一實施例中，該導電材料於該組合物中的重量百分比是在25%以上。
在本發明具導電性的組合物的一實施例中，該複數個導電粒子的平均粒徑是介於20奈米和200奈米之間。
在本發明具導電性的組合物的一實施例中，該複數個水分散性聚氨酯粒子的平均粒徑是介於200奈米和1微米之間。
本發明導電薄膜係由如上述其中之一的組合物所形成。
在本發明導電薄膜的一實施例中，該導電薄膜的厚度是介於200奈米和20微米之間。
在本發明導電薄膜的一實施例中，該導電薄膜的體積電阻率是介於100歐姆公分和10000歐姆公分之間。
本發明導電薄膜的製作方法包含將一高分子材料及一導電材料加入水中以形成一溶液，該高分子材料包含複數個水分散性聚氨酯粒子，該導電材料包含複數個導電粒子；塗佈該溶液於一固體表面；以及烘乾該溶液以形成一導電薄膜。
在本發明導電薄膜的製作方法的一實施例中，該導電材料是選自於由摻有銻之氧化錫、摻有銦之氧化錫、摻有氟之氧化錫、摻有磷之氧化錫、摻鋁之氧化鋅所組成的群組。
在本發明導電薄膜的製作方法的一實施例中，該導電材料於該導電薄膜中的重量百分比是在25%以上。
相較於先前技術，本發明導電薄膜可以使用較低比例的導電材料達到來達到更低的體積電阻率，且本發明導電薄膜會因導電材料的組成比例減少而改善結構強度。因此本發明導電薄膜可以較習知導電薄膜具有較佳的產品穩定性及可靠性。
100‧‧‧導電薄膜
110‧‧‧導電材料
112‧‧‧導電粒子
120‧‧‧高分子樹脂
200‧‧‧導電薄膜
210‧‧‧導電材料
212‧‧‧導電粒子
220‧‧‧高分子材料
222‧‧‧水分散性聚氨酯粒子
230‧‧‧水
240‧‧‧高分子樹脂基質
300‧‧‧高分子薄膜
A‧‧‧溶液
第1圖是習知添加型導電薄膜的組成結構的示意圖。
第2圖是本發明導電薄膜的製作方法的示意圖。
第3圖是形成本發明導電薄膜的組合物的結構示意圖。
第4圖是本發明導電薄膜與習知導電薄膜的特性曲線圖。
請參考第2圖，第2圖是本發明導電薄膜的製作方法的示意圖。如第2圖所示，本發明導電薄膜的製作方法是先將一導電材料210及一高分子材料220加入水230中以形成一溶液A。導電材料210包含複數個導電粒子212。高分子材料220包含複數個水分散性聚氨酯粒子222。由於水分散性聚氨酯粒子222和導電粒子212不溶解於水中，所以水分散性聚氨酯粒子222和導電粒子212是以粒子狀態分散於水230中以形成一懸浮溶液。導電材料210可以是選自於由摻有銻之氧化錫、摻有銦之氧化錫、摻有氟之氧化錫、摻有磷之氧化錫、摻鋁之氧化鋅所組成的群組，但本發明不以此為限。當形成溶液A之後，本發明導電薄膜的製作方法會塗佈溶液A於一固體表面，例如將溶液A塗佈於一高分子薄膜300的表面。之後，本發明導電薄膜的製作方法會對高分子薄膜300表面上的溶液A進行一烘乾製程，以去除水分並進一步形成本發明導電薄膜200。另一方面，高分子薄膜300可以在形成導電薄膜200後被移除。
請參考第3圖，並一併參考第2圖。第3圖是形成本發明導電薄膜的組合物的結構示意圖。如第3圖所示，經由本發明導電薄膜的製作方法之後，形成本發明導電薄膜200的組合物是包含高分子樹脂基質240以及導電材料210。高分子樹脂基質240是由複數個水分散性聚氨酯粒子222於水分被烘乾去除後相互堆疊所形成。導電材料210是包含複數個導電粒子212。值得注意的是，在本發明導電薄膜的製作方法中，由於水分散性聚氨酯粒子222和導電粒子212皆是以粒子狀態分散於水230中，因此在形成導電薄膜200之後，導電材料210包含的複數個導電粒子212只會分散且附著於複數個水分散性聚氨酯粒子222的表面，而不會存在於複數個水分散性聚氨酯粒子222的內部。
依據上述配置，導電粒子212可以在水分散性聚氨酯粒子222的表面上形成導電路徑，且導電粒子212不會存在於水分散性聚氨酯粒子222的內部，因此相較於習知導電薄膜，本發明導電薄膜200只需使用較少量的導電材料即可達到相同或更佳的導電效率。換句話說，本發明導電薄膜200中導電材料210的組成比例可以大幅降低，而高分子樹脂基質240於導電薄膜200中的組成比例會相對的增加。
舉例來說，請參考第4圖，第4圖是本發明導電薄膜與習知導電薄膜的特性曲線圖。一般而言，當導電薄膜應用於抗靜電用途時，其體積電阻率必須介於1x104歐姆公分和1x106歐姆公分之間(甚至更小)才能得到較佳的導電效率，以提供優異的抗靜電效能。如第4圖所示，當摻有銻之氧化錫的導電材料於本發明導電薄膜之組合物中的重量百分比在25%左右時，本發明導電薄膜之體積電阻率是低於1x104歐姆公分。也就是說，本發明導電薄膜的製作方法只需添加重量百分比在25%左右的導電材料即可以得到相當優
異的抗靜電效能。而習知導電薄膜中摻有銻之氧化錫的導電材料的重量百分比必須要在80%左右時才能達到相近的抗靜電效能。換句話說，為了使導電薄膜之體積電阻率低於1x104歐姆公分，本發明導電薄膜對於導電材料的使用量只需習知導電薄膜對於導電材料的使用量的三成左右。再者，當摻有銻之氧化錫的導電材料於本發明導電薄膜之組合物中的重量百分比在55%左右時，本發明導電薄膜之體積電阻率是約1.9x102歐姆公分，而習知導電薄膜中摻有銻之氧化錫的導電材料的重量百分比必須要在90%左右時才能達到相近的體積電阻率。換句話說，為了使導電薄膜之體積電阻率在1.9x102歐姆公分左右，本發明導電薄膜對於導電材料的使用量只需習知導電薄膜對於導電材料的使用量的六成左右。另外，在上述實施例中，摻有銻之氧化錫的導電材料可以被摻有銦之氧化錫、摻有氟之氧化錫、摻有磷之氧化錫、摻鋁之氧化鋅等導電材料所替代。摻有銦之氧化錫、摻有氟之氧化錫、摻有磷之氧化錫、摻鋁之氧化鋅等導電材料亦可以達到相同功效。
根據上述說明可知，相較於習知導電薄膜，本發明導電薄膜200可以使用較少量的導電材料210來達到相同或更佳的導電效率。再者，由於本發明導電薄膜200中導電材料210的組成比例大幅降低，本發明導電薄膜可以在提供優異導電效率的情況下同時具有較佳的結構強度，因此本發明導電薄膜200可以較習知導電薄膜具有較佳的產品穩定性及可靠性。
再者，請參考表1，在含有不同重量百分比之導電材料的情況下，於厚度1um之條件下，本發明導電薄膜的霧度(haze)皆在15%以下。也就是說，導電材料的濃度對本發明導電薄膜的霧度影響不大。對於使用其他高分子材料作為高分子樹脂基質的習知導電薄膜而言，其霧度約在40%左右甚至高於40%，本發明導電薄膜較習知導電薄膜有較低的霧度。
另一方面，在本發明實施例中，導電材料210於導電薄膜200中的重量百分比較佳是在25%以上，以達到較佳的導電效率，例如使導電薄膜200的體積電阻率介於100歐姆公分和10000歐姆公分之間，但本發明不以此為限。另外，導電粒子212的平均粒徑可以是介於20奈米和200奈米之間，而水分散性聚氨酯粒子222的平均粒徑可以是介於200奈米和1微米之間。再者，導電薄膜200的厚度可以是介於200奈米和20微米之間。
相較於先前技術，本發明導電薄膜可以使用較低比例的導電材料達到來達到更低的體積電阻率，且本發明導電薄膜會因導電材料的組成比例減少而改善結構強度。因此本發明導電薄膜可以較習知導電薄膜具有較佳的產品穩定性及可靠性。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
200‧‧‧導電薄膜
210‧‧‧導電材料
212‧‧‧導電粒子
222‧‧‧水分散性聚氨酯粒子
240‧‧‧高分子樹脂基質
Claims (8)
- 一種具導電性的組合物，包含：一高分子樹脂基質，由複數個水分散性聚氨酯粒子堆疊而成；以及一導電材料，包含複數個導電粒子，其中該些導電粒子分散且附著於該複數個水分散性聚氨酯粒子的表面；其中該複數個導電粒子是不存在於該複數個水分散性聚氨酯粒子的內部；其中該複數個導電粒子的平均粒徑是介於20奈米和200奈米之間，該複數個水分散性聚氨酯粒子的平均粒徑是介於200奈米和1微米之間。
- 如請求項1所述的組合物，其中該導電材料是選自於由摻有銻之氧化錫、摻有銦之氧化錫、摻有氟之氧化錫、摻有磷之氧化錫、摻鋁之氧化鋅所組成的群組。
- 如請求項1所述的組合物，其中該導電材料於該組合物中的重量百分比是在25%以上。
- 一種導電薄膜，係由如請求項1至3所述的其中之一組合物所形成，其中該導電薄膜的厚度是介於200奈米和20微米之間。
- 如請求項4所述的導電薄膜，其中該導電薄膜的體積電阻率是介於100歐姆公分和10000歐姆公分之間。
- 一種導電薄膜的製作方法，包含：將一高分子材料及一導電材料加入水中以形成一溶液，該高分子材料 包含複數個水分散性聚氨酯粒子，該導電材料包含複數個導電粒子；塗佈該溶液於一固體表面；以及烘乾該溶液以形成一導電薄膜；其中該複數個導電粒子的平均粒徑是介於20奈米和200奈米之間，該複數個水分散性聚氨酯粒子的平均粒徑是介於200奈米和1微米之間，該導電薄膜的厚度是介於200奈米和20微米之間。
- 如請求項6所述的製作方法，其中該導電材料是選自於由摻有銻之氧化錫、摻有銦之氧化錫、摻有氟之氧化錫、摻有磷之氧化錫、摻鋁之氧化鋅所組成的群組。
- 如請求項6所述的製作方法，其中該導電材料於該導電薄膜中的重量百分比是在25%以上。
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