TWI666279B - 剛性及撓性基板之導電透明塗層 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關導電塗層組成物,其包含含有烯烴單體及丙烯酸共聚單體或(甲基)丙烯酸共聚單體之聚烯烴共聚物樹脂、複數個非等向性(anisotropic)奈米粒子及溶劑。

Description

剛性及撓性基板之導電透明塗層
本發明係有關基於有機系基質(organic-based matrix)及非等向性金屬奈米粒子之透明導電塗層。該塗層具良好抗刮性(scratch resistance)且可經由細線網印(fine-line screen printing)圖案化。
許多導電油墨含有金屬,如銀、銅、或鋁於樹脂(黏合劑)或樹脂(結合)介質中。雖然此類油墨於固化導體時產生,其係實質上導電且具相當低之電阻抗(或電阻),所得導體係實質上不透明,且不容許任何顯著量之光於可見光譜或其他重要光譜,如紫外線及紅外線光譜中傳輸。然而,各式各樣之應用皆需要光學透明導體。
透明導體係指塗佈於高透光度絕緣表面或基板之薄導電膜。透明導體可製成具表面導電性(conductivity),同時維持合理之光學透明度(optical transparency)。此類表面導電性透明導體係廣泛地用於透明電極,如平面液晶顯示器、觸摸面板、電發光裝置、及薄膜光伏打電池(photovoltaic cells),作為抗靜電層及作為電磁波屏蔽層。
典型之可印製透明導體,雖具合理光學透明度,可惜地當固化時常具較高之電阻抗及低之導電性,其中電阻典型上之範圍係800-1000或以上歐姆每平方(如聚乙烯-二氧噻吩)。真空沉積之金屬氧化物,如氧化銦錫(indium tin oxide;ITO),係常用之工業標準材料,以提供光學透明度及導電性至電介質表面(dielectric surfaces),如玻璃及聚合物薄膜。然而,金屬氧 化物薄膜係易碎,且於彎曲或其他物理應力期間易損壞。其亦需高沉積溫度及/或高退火溫度(annealing temperatures),以達高導電性位準。亦有金屬氧化物薄膜附著至基板之問題,其係易吸濕,例如塑料及有機基板,如聚碳酸酯。將金屬氧化物薄膜應用於撓性基板係從而嚴重受限。此外,真空沉積係昂貴之流程且需專業設備。更甚者,真空沉積流程不利於形成圖案及電路,其典型上導致需昂貴之圖案化流程,如光刻法(photolithography)。
透明導電塗層係觸控螢幕所需,以經由手指觸控(如電阻式或投射式電容)操作裝置(平板、智慧型手機等)。針對電容觸控螢幕,需要高解析度圖案之透明導電層。使用撓性塑料薄膜而非玻璃基板,能使重量減少,且能製成撓性觸控螢幕,開啟全新之應用領域。
據此,本領域仍有必要提供具所需電、光學、及機械性質之透明導體,特別地,適用於剛性及撓性基板且可經由簡單加工製造之透明導體。
本發明係有關導電塗層組成物,其包含:a)聚烯烴共聚物樹脂,其包含烯烴單體及丙烯酸共聚單體或(甲基)丙烯酸共聚單體;b)複數個非等向性奈米粒子;以及c)至少一溶劑。
此外,本發明係有關導電塗層組成物之固化反應產物。
本發明亦涵蓋塗層基板,其包含本發明之導電塗層組成物之層,其中該層係經熱固化或經乾燥。
此外,本發明涵蓋本發明之導電塗層組成物於透明電極或導體應用之用途。更具體地,本發明涵蓋本發明之導電塗層組成物之用途,作為透明電極或導體應用之ITO替代物、或作為電發光照明、或作為撓性或剛性觸摸面板或OLED顯示器或智慧窗或透明加熱器或薄層光伏打(photovoltaics)或染料敏化光伏打或有機光伏打或電磁干擾屏蔽或靜電放電 或薄膜開關之透明電極。
於下列段落,本發明係更詳盡說明。除非另有明確指明,所述之各態樣可結合任何其他一或多個態樣。特別地,任何經指明為較佳或優勢之特徵,可結合任何其他一或多個經指明為較佳或優勢之特徵。
除非另有指明,於本發明全文中,所使用之術語應理解為根據下列定義。
除非另有明確指明,本文所使用之單數形式「一」、「一者」、及「該」包括單數與複數參考體兩者。
本文使用之術語「包含」、「具」、及「含」係同義於「包括」、「涵蓋」或「含有」、「擁有」,且為包容性或開放式,且不排除額外、非引述之構件、元件、或方法步驟。
數值終點之列舉包括所有數字及該各別範圍內所含之分數,以及該列舉之終點。
本說明書引用之所有參考資料在此皆併入本案以作為參考資料。
除非另有定義,用於揭示本發明之所有術語,包括技術性及科學性術語,具有本發明領域之技術人員所能常規理解之意義。藉由進一步之引導,所涵蓋之術語定義係有助於更好地理解本發明之教導。
本發明提供導電塗層組成物,其包含含有烯烴單體及丙烯酸共聚單體或(甲基)丙烯酸共聚單體之聚烯烴共聚物樹脂;複數個非等向性奈米粒子;以及至少一溶劑。導電塗層組成物之黏度及觸變性(thixotropy)係經優化,以便可以簡易網印流程印製高解析度圖案。
本發明之導電塗層組成物提供良好導電值及良好機械性質,其具良好黏著至聚對酞酸乙二酯(polyethylene terephthalate;PET),其提供良好防潮性,且其具良好紫外線抗性(無變色)。
本發明之導電塗層組成物之基本組分之每一者係詳盡說明如下。
聚烯烴共聚物樹脂
本發明之導電塗層組成物包含含有烯烴單體及丙烯酸共聚單體或(甲基)丙烯酸共聚單體之聚烯烴共聚物樹脂。以聚烯烴共聚物樹脂用於塗層組成物作為有機骨架,於基板上產生清晰及防水塗層。
本發明之聚烯烴共聚物樹脂係熟習本領域之技術人員藉常規方法製備。用於本發明之適用聚烯烴共聚物樹脂可藉一定比率之羧酸基團之中和作用製得。程序參數可用於操縱分散物(dispersion)之粒徑及固體含量。分散物可於熱壓器製造,亦可藉擠壓法(extrusion)。
用於本發明之適用之烯烴單體係選自於由乙烯、丙烯、1-丁烯、醯胺、乙烯乙酸乙烯酯、及其混合物組成之群組。較佳地,烯烴單體係乙烯。
適用之共聚單體係選自於由丙烯酸共聚單體及(甲基)丙烯酸共聚單體組成之群組。
聚烯烴共聚物之分子量較佳地係10至2500道耳頓,更佳地18至1800道耳頓。分子量係以凝膠滲透層析法(Gel permeation chromatography;GPC)測定,以確定溶於四氫呋喃之聚合物之相對分子量平均值。測試裝置係Waters 2695(AKZ no.643 22 A 026)分離模組與Waters 2410(AKZ no.643 22 A 015)折射率偵測器,以及管柱烘箱(AKZ no.:643 24 A 334)與層析數據系統Empower 3。
用於本發明之適用之商業上可購之聚烯烴共聚物樹脂係如 購自Michelmann之MP4990R及MP5931。
用於本發明之適用之聚烯烴共聚物樹脂具共聚單體含量係2.5%至40%,較佳地係5%至40%,較佳地係10%至25%。理想之共聚單體含量使得分散物或溶液與聚烯烴共聚物樹脂一同形成。
聚烯烴共聚物樹脂可加入組成物作為分散物或作為溶液。當加入聚烯烴共聚物樹脂作為分散物時,分散物之聚烯烴共聚物樹脂粒子之粒徑較佳地係50nm至550nm。
本發明之導電塗層組成物包含1至15重量%之聚烯烴共聚物樹脂,其係以該導電塗層組成物之總重量為基準,較佳地係1.5至12重量%。
較高量之樹脂(大於15%)導致組成物稠度及黏度過高。樹脂量太高亦干擾非等向性奈米粒子與樹脂比率,從而負面影響組成物之電及光學性質。
非等向性奈米粒子
本發明之導電塗層組成物包含複數個非等向性奈米粒子。
具高非等向性之粒子係較佳。適用於本發明之非等向性奈米粒子具縱橫比(aspect ratio)大於150,較佳地係大於200,且更佳地係大於500。
非等向性奈米粒子之縱橫比越大,則取得乾燥薄膜網所需之非等向性奈米粒子之量越低(以重量為基準)。組成物之非等向性奈米粒子之量越低,有利於提供良好光學性質。此外,非等向性粒子之量低,亦可降低組成物成本。
用於本發明之適用之非等向性粒子係導電粒子。較佳地,該複數個非等向性奈米粒子係選自於由含銀粒子、銀粒子、銅粒子、含銅粒子、銀奈米線、銅奈米線、碳粒子、碳奈米線及其混合物組成之群組。較佳地,非等向性粒子係選自於含銀粒子、銀粒子、銀奈米線及其混合物。
用於本發明之適用之商業上可購之非等向性奈米粒子係如購自Kechuang之AW030及購自Seashell之AgNW60。
本發明之導電塗層組成物包含0.15至1.25重量%之複數個非等向性奈米粒子,其係以該導電塗層組成物之總重量為基準,較佳地係0.3至1.0重量%,更佳地係0.4至0.8重量%,且最佳地係0.45至0.6重量%。
組成物之非等向性奈米粒子之濃度太高,會導致光學性質減少。另一方面,非等向性粒子之濃度太低,會阻止材料之非等向性奈米粒子之連續性網形成,且電性能明顯下降。
導電組成物之電及光學性質可藉改變非等向性奈米粒子與聚烯烴共聚物樹脂間之比率而改良。欲取得極佳之導電材料,每單位聚烯烴共聚物樹脂需要更多非等向性奈米粒子。然而,欲取得最佳光學性質,此比率應較低,係因奈米粒子對導電組成物之光學性能具負面影響。
較佳地,非等向性奈米粒子與聚烯烴共聚物樹脂(P/B)間之比率係約0.3。此比率意指每克聚烯烴共聚物樹脂之非等向性奈米粒子克數。儘管此比率根據非等向性奈米粒子之縱橫比而變。
溶劑
本發明之導電塗層組成物包含至少一溶劑。有許多習知之有機溶劑可用於本發明。當以溶劑用於本發明時,其並非特別侷限,只要其具與聚烯烴共聚物樹脂形成溶液或分散物之性質即可。溶劑係用於與聚烯烴共聚物樹脂形成溶液或分散物,接著再與其餘成分混合。
用於本發明之適用之溶劑係選自於由水、丁基二甘醇、2-丁氧基乙醇、二乙二醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇、二丙烯甘醇及其混合物組成之群組。
於一具體實施例,其中水係作為溶劑以形成聚烯烴共聚物樹脂之分散物,最終之組成物需要共溶劑。適用之共溶劑係任何與水及非等向 性奈米粒子混溶之溶劑。較佳地,共溶劑係選自於由丁基二甘醇、2-丁氧基乙醇、二乙二醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇、二丙烯甘醇及其混合物組成之群組。
使用共溶劑與水係提供良好(網)印性能所需。
用於本發明之適用之商業上可購之溶劑係如乙二醇及丙二醇,兩者皆購自Sigma Aldrich。
本發明之導電塗層組成物包含45至99重量%之溶劑,其係以該導電塗層組成物之總重量為基準,較佳地係80至98重量%。溶劑量係指涵蓋溶劑及共溶劑之總和。
任意成分
除了上述成分以外,本發明之導電塗層組成物可進一步包含額外之成分,其係選自於由交聯劑、流變助劑(rheology additive)、消泡劑、固化劑、著色劑、顏料、及其混合物組成之群組。
交聯劑
用於本發明之高度較佳之任意成分係交聯劑。用於本發明之適用之交聯劑係可於120℃下10分鐘內與側鏈酸基團(源自聚烯烴共聚物樹脂)反應二次之分子。
適用之交聯劑之具體實例係如EDC(亦稱作EDAC)(1-乙基-3-(-3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽)、DCC(N',N'-二環己基碳二亞胺)、DIC(二異丙基碳二亞胺)、或其他碳二亞胺及其混合物。
用於本發明之適用之商業上可購之交聯劑係如Tayzor TE鋯-三乙醇胺型交聯劑、EDC(亦稱作EDAC)(1-乙基-3-(-3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽)、DCC(N',N'-二環己基碳二亞胺)、DIC(二異丙基碳二亞胺),皆購自Sigma-Aldrich。
交聯劑增進固化塗層之機械性質、抗刮性,且甚而進一步亦 改進材料之阻隔性質。
本發明之導電塗層組成物包含導電塗層組成物之0至0.5重量%之交聯劑,較佳地係0.01至0.25重量%,更佳地係0.19至0.21重量%。
若組成物加入過多交聯劑,會負面影響材料之光學性質。另一方面,若加入之交聯劑不足或未加入,則材料可能無法完全交聯,其可負面影響機械性質及防潮性。
本發明之導電塗層組成物具組成物之0.15至10重量%之固體含量,較佳地係1至7重量%,更佳地係1.75至5.25重量%,且最佳地係2至5重量%。較低之固體含量係較佳,係因其能達到最小塗層厚度,然而,需要特定之固體含量以建構非等向性奈米粒子網。
較佳地,本發明之導電塗層組成物係透明。
於一具體實施例,本發明之導電塗層組成物係透明且可經網印(screen printed)。當導電塗層組成物經網印時,於曝露於85% RH/85℃之風化測試(weathering test)500小時後,所形成之塗層之光學及電性能之減少係低於50%。85% RH/85℃風化測試係詳述於下列實施例乙節。
於一具體實施例,本發明之導電塗層組成物係透明且可經網印。當導電塗層組成物經網印時,於曝露於UVA500小時後,其係根據ASTM 4587測試方法,所形成之塗層之光學及電性能之減少係低於50%。
於一具體實施例,本發明之導電塗層組成物係透明且可經網印。當導電塗層組成物經網印時,於雙皺折測試(double crease test)後,所形成之塗層之光學及電性能之減少係低於25%。雙皺折測試係詳述於下列實施例乙節。
本發明之導電塗層組成物較佳地具黏度2至10Pas,其係根據流變儀(Rheometer)測量法,於25℃下之板/板(2cm)、200微米間隙、15/s進行測定,較佳地係3至5Pas。2至10Pas之所需黏度範圍係細線印製性能 之理想條件。
本發明之導電塗層組成物較佳地具觸變性3至6,較佳地4至5。觸變性係1.5/s剪切速率(shear rate)下測定之黏度除以15/s剪切速率下測定之黏度。
本發明之導電塗層組成物可以數種混合所有成分於一處之方法製備。
於一具體實施例,本發明之導電塗層組成物之製備包含下列步驟:1)由聚烯烴共聚物樹脂及溶劑形成分散物或溶液;2)藉使用豪斯切爾德速度混合器(Hauschild speedmixer),將步驟1之分散物或溶液與所有任意成分混合於一處;3)將複數個非等向性奈米粒子加入分散物,並以豪斯切爾德速度混合器於1800rpm下混合1分鐘。
本發明之塗層組成物可經固化或經乾燥。標準固化或乾燥條件係120℃下10分鐘。紫外線輻射亦可用於固化流程,然而,需要不同固化劑。用於本發明之適用之固化劑係如過氧化物,如購自Sigma Aldrich之雙異苯丙基過氧化物(dicumylperoxide)。於120℃下乾燥提供完全乾燥之薄膜,其具良好防潮性。
經固化之塗層應盡可能具高透明度,較佳地透明度係70%至80%,其係根據ASTM E1348-11測定,較佳地係72%至77%。
經固化之塗層應盡可能具低霾(haze),較佳地霾係20至28,其係根據ASTM D1003-11測定,較佳地係22至26。
本發明之導電塗層組成物可藉各技術施加於基板上。用於此之適用之技術係如網印及滾印(roll printing)。較佳地,本發明之導電塗層組成物係以解析度100微米及線寬40微米網印於基板上。本發明之導電塗層 能以一步驟取得所需圖案之高解析度網印,使得流程更簡易且更快。
適用之基板係任何剛性或撓性透明材料。較佳地,基板係選自於由玻璃、PET、PMMA、PC、以有機或無機表面處理之玻璃、以無機或有機表面處理之PET、以無機或有機表面處理之PMMA、以無機或有機表面處理之PC及其混合物組成之群組。基板之有機或無機表面處理係旨在調整黏著、表面張力、折射率、或氣體或液體阻隔性質。
於傳統觸控面板之製造,沉積及乾燥透明導體後,接著印製光學上清晰之外塗層(overcoat)以保護該透明導體層。本發明之導電塗層無須光學上清晰之外塗層。
本發明之導電塗層組成物係適用於透明電極或導體應用。
本發明之導電塗層組成物係適於作為透明電極或導體應用之ITO替代物、或作為電發光照明、或作為撓性或剛性觸摸面板或OLED顯示器或智慧窗或透明加熱器或薄層光伏打或染料敏化光伏打或有機光伏打或電磁干擾屏蔽或靜電放電或薄膜開關之透明電極。
實施例
MichemPrime 5931及MichemPrime 4490R購自Michelmann;AW030購自Kechuan;AgNW60購自Seashell;NGAP 3103購自Nanogap;Carbodilite E02購自Nisshinbo;Acrysol ASE 60購自DOW;N-二甲基乙醇胺購自Sigma Aldrich;丙二醇購自Sigma Aldrich;
實施例7具稀釋形式之樹脂,從而溶劑係包括於樹脂量中。樹脂含量係1.8重量%。EAA共聚物樹脂購自Henkel;溶於水之非等向性奈米粒子購自Nanogap;N-二甲基乙醇胺購自Acros;交聯劑購自Nisshinbo;陰離子增稠劑購自DOW;乙二醇系溶劑購自Acros。
進行85% RH/85℃風化測試。85% RH/85℃風化測試方法如下:將網印樣本置於85℃及85%相對濕度之風化試驗箱(Weiss)。樣本係經排列,因此有效印片(active print)不與其他薄片接觸。於一設定週期時間後(於本情況係500小時),將印片移出試驗箱,並於測量性質前乾燥至少24小時。
摘錄於上表3之結果顯示,由於材料之高觸變指數,該些配方係適用於細線及高解析度網印。透明導電油墨之現有狀態典型上具觸變指數約1,其意指材料於印製後流動,造成線增寬(line broadening)。片電阻係典型適用於該些材料,且可藉優化印製流程而優化。光學性質最初係低於現有狀態,然而,該些數值於各風化條件期間係穩定,如於濕度測試及UVA老化測試。此意指該些材料隨時間產生穩定性能,而其他現有使用之材料則否(亦參見表4及5)。
該些材料之物理性質測試顯示,材料係可彎曲且甚而可折疊,其中於現有狀態觀察到材料喪失電功能(亦參見表4及5)。
實施例4:透明導電油墨之光學及電性質
製備實施例6之導電塗層組成物。利用豪斯切爾德速度混合器,樹脂、奈米線、交聯劑、及共溶劑係以適當比率混合,該混合係於1800rpm下進行1分鐘。使用不同P/B比率,以取得不同片電阻數值。
所有油墨係網印於清晰之PET基板上,其含有銀匯流排(bus bars),以確保良好接觸點供測量,其係使用EKRA X4半自動網印機。急變距離(snap off distance)係設定在1-5毫米之間。使用硬度計60刮刀(durometer 60 squeegee),伴隨一聚酯絲網,其中篩孔尺寸(mesh sizes)於305至420間變化。防水乳劑層係20μm,其位於勾爪(knuckle)下方。經印製之測試圖案含有6個不同長度及不同方向之區域。測量不同區域之片電阻。報導平均值。於120℃之箱式爐中固化10分鐘後,以Keithley測量片電阻,其具2點探針,並以Shimadzu UV-vis分光光度計測量550nm之透明度(基板透明度:88%)。所有結果係列於表4。
實施例7-11具如同實施例6之配方,然而,非等向性奈米粒子與樹脂(P/B)之比率改變。
實施例5:透明導電油墨之機械性質及高解析度印製
利用豪斯切爾德速度混合器,聚烯烴共聚物樹脂、非等向性 奈米粒子、交聯劑、水、及共溶劑係以適當比率混合,該混合係於1800rpm下進行1分鐘。使用不同P/B比率,以取得不同片電阻數值。基底組成物係根據實施例6。
所有油墨係網印於清晰之PET基板上,其含有銀匯流排,以確保良好接觸點供測量,其係使用EKRA X4半自動網印機。急變距離係設定在2-5毫米之間。使用硬度計60刮刀,伴隨一聚酯絲網,其中篩孔尺寸於305至420間變化。防水乳劑層係20μm,其位於網上。經印製之測試圖案含有不同寬度及解析度之線及區域。經印製之最窄線係40μm,且最高解析度係100μm。
進行心軸彎曲測試(Mandrell bending test)。樣本係印製於PET上,且切成已知寬度及長度之矩形。初步已測量片電阻。之後,樣本以直徑10毫米之心軸滾筒彎曲180°。薄片之側邊,其係沉積油墨,係位於彎曲物外側。隨後,進行10次滾動(roll movements),並測量片電阻。測試結果摘錄於下表。
進行雙皺折測試。記錄初始片電阻。印製之樣本係經折疊,其中油墨位於折疊物內側。將2公斤重量滾過該皺折。之後,將該印製之樣本展開及折疊第二次,並使油墨位於折疊物外側。再次將2公斤重量滾過該皺折。於展開後測量片電阻。所有結果列於表5。
實施例6:透明導電塗層之風化測試
所有油墨(實施例5-11)係網印於清晰之PET基板上,其含有銀匯流排,以確保良好接觸點供測量,其係使用EKRA X4半自動網印機。急變距離係設定在1-5毫米之間。使用硬度計60刮刀,伴隨聚酯絲網,其中篩孔尺寸於305至420間變化。防水乳劑層係20μm,其位於網上。經印製之測試圖案含有6個不同長度及不同方向之區域。薄片係置於相對濕度85%且85℃之風化試驗箱或QUV UVA-340機器(熱通量密度(intensity):0.6W/m2,50℃)。測試係進行至少500小時。於此時間週期,顯示樣本於UVA及85%RH/85℃兩測試之片電阻及透明度之增加小於5%,其中參考材料之增加大於100%。
實施例7:樹脂分散物之合成程序
分散物製程必須於鹼性環境完成,其中溫度及壓力操控該製程。鹼基如胺之使用使得非可逆性薄膜形成,尤其是針對水。特別是,應避免使用殘留之鹼基,係因即使微量,其降低水安定性。於逐步製程中,粒徑可以物理參數及中和程度控制。

Claims (16)

  1. 一種導電塗層組成物,其包含:a)1至15重量%之聚烯烴共聚物樹脂,其係以該導電塗層組成物之總重量為基準,其包含烯烴單體及丙烯酸共聚單體或(甲基)丙烯酸共聚單體,其中該聚烯徑共聚物樹脂具共聚單體含量為2%至40%;b)0.15至1.25重量%之複數個非等向性奈米粒子,其係以該導電塗層組成物之總重量為基準;以及c)45至99重量%之至少一溶劑,其係以該導電塗層組成物之總重量為基準。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之導電塗層組成物,其中該烯烴單體係選自於由乙烯、丙烯、1-丁烯、醯胺、乙烯乙酸乙烯酯及其混合物組成之群組。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之導電塗層組成物,其中該聚烯烴共聚物樹脂具共聚單體含量為5%至40%。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之導電塗層組成物,其中該組成物包含1.5至12重量%之聚烯烴共聚物樹脂,其係以該導電塗層組成物之總重量為基準。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述之導電塗層組成物,其中該複數個非等向性奈米粒子係選自於含銀粒子、銀粒子、銅粒子、含銅粒子、銀奈米線、碳粒子、碳奈米線及其混合物之群組。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述之導電塗層組成物,其中該複數個非等向性奈米粒子具縱橫比(aspect ratio)大於150。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述之導電塗層組成物,其中該組成物包含0.3至1.0重量%之複數個非等向性奈米粒子,其係以該導電塗層組成物之總重量為基準。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述之導電塗層組成物,其中該至少一溶劑係選自於由水、丁基二甘醇、2-丁氧基乙醇、二乙二醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇、二丙烯甘醇及其混合物組成之群組。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述之導電塗層組成物,其中該組成物包含80至98重量%之溶劑,其係以該導電塗層組成物之總重量為基準。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述之導電塗層組成物,其中該組成物之固體含量係組成物之0.15至10重量%。
  11. 一種根據申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之導電塗層組成物之固化反應產物。
  12. 一種塗層基板,其包含根據前述申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之導電塗層組成物之層,其中該層係經熱固化或經乾燥。
  13. 根據申請專利範圍第12項所述之塗層基板,其中該基板係剛性或撓性透明材料。
  14. 根據申請專利範圍第13項所述之塗層基板,其中該基板係選自於由玻璃、PET、PMMA、PC、以無機或有機表面處理之玻璃、以無機或有機表面處理之PET、以無機或有機表面處理之PMMA、以無機或有機表面處理之PC及其混合物組成之群組。
  15. 一種根據前述申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之導電塗層組成物於透明電極或導體應用之用途。
  16. 一種根據前述申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之導電塗層組成物之用途,作為透明電極或導體應用之ITO替代物、或作為電發光照明、或作為撓性或剛性觸摸面板或OLED顯示器或智慧窗或透明加熱器或薄層光伏打(photovoltaics)或染料敏化光伏打或有機光伏打或電磁干擾屏蔽或靜電放電或薄膜開關之透明電極。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018007355A1 (en) 2016-07-06 2018-01-11 Basf Se Coating containing metal particles
WO2018019813A1 (en) 2016-07-29 2018-02-01 Basf Se Transparent electroconductive layer and ink for production thereof
CN107562264A (zh) * 2017-08-21 2018-01-09 深圳市清显科技有限公司 一种复合材料
KR102565699B1 (ko) 2017-09-26 2023-08-10 삼성디스플레이 주식회사 표시장치 및 이의 제조방법
CN107987636A (zh) * 2017-12-05 2018-05-04 浙江欧仁新材料有限公司 用于柔性光电器件的银纳米线涂覆液
EP3495430A1 (de) 2017-12-07 2019-06-12 Henkel AG & Co. KGaA Chrom- und phosphatfreie beschichtung zur elektrischen isolierung von elektroband
TWI684519B (zh) * 2018-08-20 2020-02-11 郭明智 複合導電材料

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110133134A1 (en) * 2009-06-09 2011-06-09 Vorbeck Materials Corp. Crosslinkable and Crosslinked Compositions of Olefin Polymers and Graphene Sheets
WO2013142440A2 (en) * 2012-03-20 2013-09-26 Seashell Technology, Llc Mixtures, methods and compositions pertaining to conductive materials

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5853935A (ja) * 1981-09-28 1983-03-30 Tokyo Ink Kk プラスチツクス・金属用導電性熱融着性樹脂組成物
CN1163296A (zh) * 1996-01-04 1997-10-29 美孚石油公司 使塑料膜可印刷的涂料
JP4839507B2 (ja) * 2000-11-15 2011-12-21 Nok株式会社 Ptcインク組成物の製造法
CA2471842A1 (en) * 2001-07-27 2003-02-13 Eikos, Inc. Conformal coatings comprising carbon nanotubes
JP2003147128A (ja) * 2001-11-14 2003-05-21 Unitika Ltd 水性分散体組成物および積層フィルム
US7805367B2 (en) * 2004-08-17 2010-09-28 Paymentech, L.P. System and method for pricing of merchant accounts
CA2618794A1 (en) 2005-08-12 2007-02-22 Cambrios Technologies Corporation Nanowires-based transparent conductors
KR100856148B1 (ko) * 2006-02-01 2008-09-03 광 석 서 염기성 세척액으로 세척 가능한 대전방지 조성물 및 이를이용해 제조된 고분자 제품
EP2374754B1 (en) * 2006-03-09 2018-01-10 Battelle Memorial Institute Multi-layer structure comprising carbon nanotubes
US10144638B2 (en) * 2006-03-09 2018-12-04 Battelle Memorial Institute Methods of dispersing carbon nanotubes
WO2008085550A2 (en) * 2006-08-02 2008-07-17 Battelle Memorial Institute Electrically conductive coating composition
US8018568B2 (en) * 2006-10-12 2011-09-13 Cambrios Technologies Corporation Nanowire-based transparent conductors and applications thereof
JP4950696B2 (ja) * 2007-02-20 2012-06-13 関西ペイント株式会社 水性プライマー組成物、及びこの組成物を用いた塗装方法
PL2374856T3 (pl) * 2007-03-27 2014-12-31 Interface Inc System oraz sposób instalacji pokrycia podłogowego
EP2240627A4 (en) * 2007-12-27 2011-06-01 Posco CHROME-FREE COATING COMPOSITIONS FOR THE SURFACE TREATMENT OF STEEL SHEETS, COMPRISING CARBON NANOTUBES, METHODS OF SURFACE TREATING STEEL SHEETS AND SURFACE-TREATED STEEL SHEETS USING THE SAME
WO2009108306A1 (en) 2008-02-26 2009-09-03 Cambrios Technologies Corporation Method and composition for screen printing of conductive features
DE102008023882A1 (de) * 2008-05-16 2009-11-19 Bayer Materialscience Ag Druckbare Zusammensetzung auf Basis von Silberpartikeln zur Erzeugung elektrisch leitfähiger Beschichtungen
MX2008013821A (es) * 2008-10-28 2010-04-28 Magnekon S A De C V Alambre magneto con revestimiento adicionado con nanoestructuras tipo fulereno.
CN101870463A (zh) * 2009-04-27 2010-10-27 清华大学 碳纳米管泊松比材料
CN102481757A (zh) * 2009-07-17 2012-05-30 卡尔斯特里姆保健公司 包括水溶性粘合剂的透明导电薄膜
KR102185128B1 (ko) 2010-01-15 2020-12-02 캄브리오스 필름 솔루션스 코포레이션 저헤이즈 투명 도전체
JP2012062357A (ja) * 2010-09-14 2012-03-29 Daicel-Cytec Co Ltd 帯電防止性ハードコート組成物
JP2013544917A (ja) 2010-10-22 2013-12-19 カンブリオス テクノロジーズ コーポレイション ナノワイヤーインク組成物およびその印刷
DE102010054803A1 (de) * 2010-12-16 2012-06-21 Merck Patent Gmbh Pigmentgranulate
US20120217453A1 (en) 2011-02-28 2012-08-30 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Metallic Nanofiber Ink, Substantially Transparent Conductor, and Fabrication Method
JP2012216535A (ja) * 2011-03-31 2012-11-08 Mitsubishi Chemicals Corp 金属ナノワイヤー含有透明導電膜及びその塗布液
JP5817616B2 (ja) * 2012-03-27 2015-11-18 日本ゼオン株式会社 水系導電性塗料
JP6020554B2 (ja) * 2012-04-09 2016-11-02 コニカミノルタ株式会社 導電膜及び有機エレクトロルミネッセンス素子
DE102012223356A1 (de) 2012-12-17 2014-06-18 Henkel Ag & Co. Kgaa Verfahren zur Herstellung beschichteter Dosendeckel
US9034477B2 (en) * 2013-03-05 2015-05-19 Dow Global Technologies Llc Coating composition, a film containing the same, and a method for forming a sealable film

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110133134A1 (en) * 2009-06-09 2011-06-09 Vorbeck Materials Corp. Crosslinkable and Crosslinked Compositions of Olefin Polymers and Graphene Sheets
WO2013142440A2 (en) * 2012-03-20 2013-09-26 Seashell Technology, Llc Mixtures, methods and compositions pertaining to conductive materials

Also Published As

Publication number Publication date
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