CN104505150A - 一种透明导电膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透明导电膜及其制备方法。本发明的透明导电膜，包括基材以及基材上的导电层，其特征在于，在导电层上还涂敷有薄膜覆盖层，所述的薄膜覆盖层厚度为3nm-500nm，所述的薄膜覆盖层是通过以下方法制备的：原料：按总质量分数100％计，包括树脂0.2-15％、助剂0-5％，余量为溶剂，将原料混合均匀后得到保护液，将保护液涂敷于导电层上，再干燥固化形成薄膜覆盖层，从而得到透明导电膜。本发明的薄膜覆盖层不但可以显著增强导电层的附着力，特别是导电层本身附着力差的时候，尤为有效，经过覆盖后的导电层，甚至具有较好的耐刮擦性能。更为重要的是，透明导电膜的导电层本身的导电性能不仅不会降低，在条件适宜的情况，其导电性能还能提高。
Description
技术领域：
本发明属于导电膜制造领域，具体涉及一种透明导电膜及其制备方法。
背景技术：
透明导电膜，特别是柔性透明导电膜是一种重要材料，广泛应用于触摸屏、触控开关、智能家居等领域。传统的应用于透明导电膜制作的材料主要是ITO，其制备方法也主要是采用物理镀膜的技术。采用一些低成本的方式，如将导电材料制成浆料，然后再成膜，可以省去昂贵的设备成本，同时也增加了产品设计的灵活性。
一些透明导电浆料，在基材上成膜后形成透明导电膜。这种膜在基材上的附着力，通常依赖于浆料中树脂的含量，其含量越高往往附着力越好，但会影响其导电性能。也就是说，在采用这种技术时，附着力与阻值会是一个难以调和的矛盾。特别是对于一些要求超高附着力，甚至是要求能够耐硬物刮擦的场合，目前的技术难以达到。
发明内容：
本发明的目的是提供一种能使透明导电膜的导电层具有超高附着力，甚至能够耐硬物刮擦，并且不影响导电层的导电性能的透明导电膜及其制备方法。
本发明的透明导电膜，包括基材以及基材上的导电层，其特征在于，在导电层上还涂敷有薄膜覆盖层，所述的薄膜覆盖层厚度为3nm-500nm，所述的薄膜覆盖层是通过以下方法制备的：原料：按总质量分数100％计，包括树脂0.2-15％、助剂0-5％，余量为溶剂，将原料混合均匀后得到保护液，将保护液涂敷于导电层上，再干燥固化形成薄膜覆盖层，从而得到透明导电膜；
所述的溶剂可以是：水、醇、醚、酯、酮、醛、酸、芳香烃、脂肪烃、脂环烃、卤化烃、二醇衍生物以及乙腈、吡啶、苯酚中的一种或数种的组合。
所述的助剂可以是：烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类、多胺类、吐温类、司盘类、聚氧化乙烯烷化醚、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、脂肪酸、磷酸酯、硅醇、硅油、硅烷偶联剂中的一种或数种的组合。
本发明的第二个目的是提供一种透明导电膜的制备方法，包括基材，在基材上涂敷一层导电层，其特征在于，还在导电层上涂敷有薄膜覆盖层，所述的薄膜覆盖层厚度为3nm-500nm，所述的薄膜覆盖层是通过以下方法制备的：原料：按总质量分数100％计，包括树脂0.2-15％、助剂0-5％，余量为溶剂，将原料混合均匀后得到保护液，将保护液涂敷于导电层上，再干燥固化形成薄膜覆盖层，从而得到透明导电膜；
所述的溶剂可以是：水、醇、醚、酯、酮、醛、酸、芳香烃、脂肪烃、脂环烃、卤化烃、二醇衍生物以及乙腈、吡啶、苯酚中的一种或数种的组合；
所述的助剂可以是：烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类、多胺类、吐温类、司盘类、聚氧化乙烯烷化醚、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、脂肪酸、磷酸酯、硅醇、硅油、硅烷偶联剂中的一种或数种的组合。
所述的树脂可以是：环氧树脂、聚酯树脂、硅树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂中的一种或数种的组合。
薄膜覆盖层的厚度控制是关键，如果过厚，则导致整个器件(或产品)表面的方阻急剧增加，甚至变成绝缘。如果过薄，则对附着力的改善效果不明显。薄膜覆盖层的厚度控制可以(但不局限于)通过控制保护液的浓度、涂布工艺和次数等方式实现。
所述的在导电层上还涂敷有薄膜覆盖层，其涂敷方法可以为喷涂、滚涂、卷对卷、旋涂、浸涂、流延法、狭缝涂布、刮涂或贴膜等方式。
薄膜覆盖层可以导电，也可以不导电，也就是说它可以是导电、半导体或绝缘材料。
导电层的制备属于已知技术，其是将导电液涂敷于基材上，导电液由导电物质、溶剂、助剂组成。其中导电物质可以是(但不局限于)金属纳米线(如银纳米线、铜纳米线、银包铜纳米)及其与其它导电材料(如碳纳米材料、导电聚合物、金属纳米粒子)的混合物，其中溶剂可以是：水、醇、醚、酯、酮、芳香烃、脂肪烃、脂环烃、卤化烃、二醇衍生物以及乙腈、吡啶、苯酚中的一种或数种的混合物；助剂可以是：烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类、磷酸酯、聚氧乙烯烷基酚醚，聚氧乙烯脂肪醇醚，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、硅醇、硅烷偶联剂中的一种或数种的组合。导电液也可以添加微量树脂，树脂可以是：环氧树脂、聚酯树脂、硅树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃、聚氨酯、丙烯酸树脂中的一种或数种的组合。
本发明的薄膜覆盖层不但可以显著增强导电层的附着力，特别是导电层本身附着力差的时候，尤为有效，经过覆盖后的导电层，具有较好的耐刮擦性能。更为重要的是，透明导电膜的导电层本身的导电性能不仅不会降低，在条件适宜的情况，其导电性能还能提高。因为薄膜覆盖层的收缩，拉近了导电层中导电粒子之间的距离。
附图说明：
图1是本发明的透明导电膜的结构示意图；
其中1、基材；2、导电层；3、薄膜覆盖层。
具体实施方式：
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
如图1所示，本实施例的透明导电膜包括顺序层叠的三层，底层的基材1，中间层的导电层2和上层的薄膜覆盖层3，其具体制备方法为：
选用直径约为40nm，长度约为30μm的银纳米线(Ag nanowires)与异丙醇进行混合，配置成银纳米线含量为3.0mg/mL的导电浆液。将导电浆液均匀涂布于透明玻璃基材上，涂布厚度约为10μm，将其置于烘箱，经过100℃、5分钟烘干，在玻璃基材上形成导电层。待所得的带有导电层的玻璃冷却后，然后均匀涂敷一层薄膜覆盖层，所述的薄膜覆盖层是通过以下方法制备的：原料：按总质量分数100％计，包括聚氨酯树脂0.2％，聚氧乙烯烷基酚0.1％，余量为乙醇，将原料混合均匀后得到保护液，将保护液喷涂于导电层上，控制湿涂厚度约为4μm，放置于烘箱中，经过130℃、30分钟进行干燥固化，形成约3nm厚的一层薄膜覆盖层，从而得到透明导电膜。透明导电膜其性能如下：透过率为88％，方阻值45Ω/□，对其附着力按ASTM D3359标准进行百格测试，达到5B水平。
实施例2：
如图1所示，本实施例的透明导电膜包括顺序层叠的三层，底层的基材1，中间层的导电层2和上层的薄膜覆盖层3，其具体制备方法为：
选用直径约为40nm，长度约为30μm的银纳米线(Ag nanowires)与异丙醇进行混合，配置成银纳米线含量为3.0mg/mL的导电浆液。将导电浆液均匀涂布于透明玻璃基材上，涂布厚度约为10μm，将其置于烘箱，经过100℃、5分钟烘干，在玻璃基材上形成导电层。待所得的带有导电层的玻璃冷却后，然后均匀涂敷一层薄膜覆盖层，所述的薄膜覆盖层是通过以下方法制备的：原料：按总质量分数100％计，包括聚氨酯树脂2.5％，聚氧乙烯烷基酚1％，余量为乙醇，将原料混合均匀后得到保护液，将保护液喷涂于导电层上，控制湿涂厚度约为5μm，放置于烘箱中，经过130℃、30分钟进行干燥固化，形成约为100nm厚的一层薄膜覆盖层，从而得到透明导电膜。透明导电膜其性能如下：透过率为84％，方阻值60Ω/□，对其附着力按ASTM D3359标准进行百格测试，达到5B水平。
实施例3：
如图1所示，本实施例的透明导电膜包括顺序层叠的三层，底层的基材1，中间层的导电层2和上层的薄膜覆盖层3，其具体制备方法为：
选用直径约为40nm，长度约为30μm的银纳米线(Ag nanowires)与异丙醇进行混合，配置成银纳米线含量为3.0mg/mL的导电浆液。将导电浆液均匀涂布于透明玻璃基材上，涂布厚度约为10μm，将其置于烘箱，经过100℃、5分钟烘干，在玻璃基材上形成导电层。待所得的带有导电层的玻璃冷却后，然后均匀涂敷一层薄膜覆盖层，所述的薄膜覆盖层是通过以下方法制备的：原料：按总质量分数100％计，包括聚氨酯树脂15％，余量为乙醇，将原料混合均匀后得到保护液，将保护液喷涂于导电层上，控制喷涂厚度约为4μm，放置于烘箱中，经过130℃、30分钟进行干燥固化，形成约为500nm厚的一层薄膜覆盖层，从而得到透明导电膜。透明导电膜其性能如下：透过率为85％，方阻值1KΩ/□，对其附着力按ASTM D3359标准进行百格测试，达到5B水平。
实施例4：
如图1所示，本实施例的透明导电膜包括顺序层叠的三层，底层的基材1，中间层的导电层2和上层的薄膜覆盖层3，其具体制备方法为：
选用直径约为40nm，长度约为30μm的银纳米线(Ag nanowires)与异丙醇进行混合，配置成银纳米线含量为3.0mg/mL的导电浆液。将导电浆液均匀涂布于透明玻璃基材上，涂布厚度约为10μm，将其置于烘箱，经过100℃、5分钟烘干，在玻璃基材上形成导电层。待所得的带有导电层的玻璃冷却后，然后均匀涂敷一层薄膜覆盖层，所述的薄膜覆盖层是通过以下方法制备的：原料：按总质量分数100％计，包括聚氨酯树脂1％，聚氧乙烯烷基酚5％，余量为乙醇，将原料混合均匀后得到保护液，将保护液喷涂于导电层上，控制湿涂厚度约为5μm，放置于烘箱中，经过130℃、30分钟进行干燥固化，形成约200nm厚的一层薄膜覆盖层，从而得到透明导电膜。透明导电膜其性能如下：透过率为80％，方阻值70Ω/□，对其附着力按ASTM D3359标准进行百格测试，达到5B水平。
Claims (5)
1.一种透明导电膜，包括基材以及基材上的导电层，其特征在于，在导电层上还涂敷有薄膜覆盖层，所述的薄膜覆盖层厚度为3nm-500nm，所述的薄膜覆盖层是通过以下方法制备的：原料：按总质量分数100％计，包括树脂0.2-15％、助剂0-5％，余量为溶剂，将原料混合均匀后得到保护液，将保护液涂敷于导电层上，再干燥固化形成薄膜覆盖层，从而得到透明导电膜；
所述的溶剂为水、醇、醚、酯、酮、醛、酸、芳香烃、脂肪烃、脂环烃、卤化烃、二醇衍生物以及乙腈、吡啶、苯酚中的一种或数种的组合；
所述的助剂为烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类、多胺类、吐温类、司盘类、聚氧化乙烯烷化醚、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、脂肪酸、磷酸酯、硅醇、硅油、硅烷偶联剂中的一种或数种的组合。
2.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，所述的树脂为环氧树脂、聚酯树脂、硅树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂中的一种或数种的组合。
3.一种权利要求1所述的透明导电膜的制备方法，包括基材，在基材上涂敷一层导电层，其特征在于，还在导电层上涂敷有薄膜覆盖层，所述的薄膜覆盖层厚度为3nm-500nm，所述的薄膜覆盖层是通过以下方法制备的：原料：按总质量分数100％计，包括树脂0.2-15％、助剂0-5％，余量为溶剂，将原料混合均匀后得到保护液，将保护液涂敷于导电层上，再干燥固化形成薄膜覆盖层，从而得到透明导电膜；
所述的溶剂为水、醇、醚、酯、酮、醛、酸、芳香烃、脂肪烃、脂环烃、卤化烃、二醇衍生物以及乙腈、吡啶、苯酚中的一种或数种的组合；
所述的助剂为烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类、多胺类、吐温类、司盘类、聚氧化乙烯烷化醚、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、脂肪酸、磷酸酯、硅醇、硅油、硅烷偶联剂中的一种或数种的组合。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的树脂为环氧树脂、聚酯树脂、硅树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂中的一种或数种的组合。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的在导电层上还涂敷有薄膜覆盖层，其涂敷方法为喷涂、滚涂、卷对卷、旋涂、浸涂、流延法、狭缝涂布、刮涂或贴膜。
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