CN105206350A - 一种耐水耐油的银导电薄膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种耐水耐油的银导电薄膜的制备方法，其制备步骤为：将衬底进行清洗、干燥和等离子处理；在衬底上涂覆一层粘结剂，烘干；将银纳米线导电墨水涂覆在粘结层上，干燥后得到银导电网络；将聚氟代丙烯酸酯类保护剂涂覆在导电网络上，烘干后得到一种耐水耐油的导电薄膜。该导电薄膜使用了憎水憎油的聚氟代丙烯酸酯类保护剂，因而制备的导电薄膜的耐水耐油性能很好。同时，该薄膜也有优异的导电性、透光性以及小的雾度，适合在电子信息领域使用。

Description

一种耐水耐油的银导电薄膜的制备方法
技术领域
本发明属于透明导电薄膜技术领域，具体涉及一种耐水耐油的银导电薄膜的制备。
背景技术
在当前消费电子信息领域，可用作电极材料的有石墨烯、碳纳米管、金属氧化物、纳米金属线、导电高分子等。其中，金属氧化物中的氧化铟锡(ITO)是目前最常用的电极材料。但铟含量的稀少、ITO薄膜制备的复杂以及ITO本身的脆性使其不适合用来构建低成本柔性电极。在上述材料中，银纳米线以其导电性能最好、技术最成熟而成为当前最有可能突破的柔性导电材料。在制备银导电薄膜时，人们往往在银导电网络上覆盖一层顶涂保护层以增加银导电薄膜的防护性。如专利CN104658700A，采用了UV胶保护；专利CN102522145A，采用聚酯、聚氨酯、环氧树脂等树脂保护；专利CN102522145B，采用导电高分子PEDOT：PSS保护；以及其他如光学胶等材料保护。但这些顶涂材料有一个共同缺点：仅对水或油中的一种有一定抵抗性。这是由于这些顶涂材料在水或有机溶剂中有一定溶解性。这对于薄膜应用是不利的，因为水或有机溶剂的进入会导致薄膜性能与寿命的急剧下降。因此，需要开发能耐水耐油的透明导电薄膜。但可惜的是，这方面工作还非常少。
因此，开发耐水耐油的高性能银导电薄膜是透明导电薄膜领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐水耐油的银导电薄膜的制备，解决目前薄膜耐水耐油性较差的问题。该薄膜具有耐水耐油性能好、导电性高、透光率高、与衬底结合性好等优点，制备简单，能广泛用于电子信息领域。其具体实施方案是：
(1)将衬底进行清洗、干燥和等离子处理；
(2)在衬底上涂覆一层粘结剂，烘干；
(3)将银纳米线导电墨水涂覆在粘结层上，干燥后得到银导电网络；
(4)将聚氟代丙烯酸酯类保护剂涂覆在导电网络上，烘干后得到一种耐水耐油的银导电薄膜。
本发明使用的衬底是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚碳酸酯、聚酰亚胺(PI)或玻璃中的一种；
(1)中衬底的清洗、干燥与等离子处理过程为：将新买衬底上的保护膜撕去，将其放入丙酮、乙醇中分别超声5分钟。然后将衬底用红外烘烤灯烘烤5分钟。取出衬底，将其放入等离子清洗机中，真空清洗5分钟。其中，使用的红外烘烤灯的功率为800W、干燥面积为1000cm2；使用的等离子清洗机的频率/功率为13.56MHz/300W；
在(1)处理过的衬底上用5％浓度的粘结剂涂覆一层粘结层，厚度在300nm左右。所用粘结剂为环氧树脂、丙烯酸酯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯醇树脂、聚酮树脂、酚醛树脂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种的混合。涂覆使用的是GardcoAutomaticDrawdownMachineDP8301片材式涂覆机，也包括其他涂覆机器。涂覆完成后，先用红外烘烤灯烘烤5分钟，然后在真空烘箱中真空100℃下干燥10分钟；
在(2)基础上涂覆上一层银纳米线涂布液。然后，先用红外烘烤灯烘烤3分钟。接着用真空烘箱110℃下真空干燥10分钟，得到厚度为200nm左右的银纳米线网络。银纳米线墨水是自制的。银纳米线直径在30-50nm之间，长度在10-20μm之间。墨水银线含量在0.5％左右。除了银线外，墨水还含有分散剂、表面活性剂、流平剂、保湿剂和粘结剂等助剂；
步骤(4)所用的聚氟代丙烯酸酯类保护剂为聚氟代(三氟甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸全氟烷基酯聚合物、(甲基)丙烯酸全氟烷基酰胺酯聚合物、(甲基)丙烯酸全氟烷基磺酰胺酯聚合物等氟代丙烯酸聚合物中的一种或几种的混合。由于溶解性原因，涂覆使用的是聚氟代丙烯酸酯类保护剂制成的乳液。控制涂覆量，使最终顶涂层厚度为150nm；
将聚氟代丙烯酸酯类保护剂涂覆后，用红外烘烤灯先烘烤3分钟，然后用真空烘箱100℃真空下烘烤10分钟，得到最终的耐水耐油银导电薄膜；
本发明使用的聚氟代丙烯酸酯类保护剂是一类憎水憎油的粘结剂，将其涂覆在银线网络上，能有效防止水和有机物质对薄膜的渗透腐蚀，大大延长薄膜使用寿命；
本发明有如下优点：(1)憎水憎油的聚氟代丙烯酸酯类保护剂的使用使薄膜能让落在其上的水和有机物质不能停留侵蚀，始终保持薄膜的高性能；(2)顶涂与底涂让导电薄膜与衬底的结合力好，其保护功能使薄膜寿命长；(2)银线网络之间的填充减少了光的散射，因而产品雾度低；(4)薄膜导电性和透光率高，有广阔的应用前景。
附图说明
图1：本发明的结构示意图；
1-衬底；2-粘结层；3-银导电网络；4聚氟代丙烯酸酯类保护层；其中，3和4层有部分重叠。
具体实施例
实施例：
采用PET作为衬底。将新衬底上的保护膜撕去，将其放入丙酮、乙醇中分别超声5分钟。然后用红外烘烤灯烤干。接着将其放入等离子清洗机中，真空清洗5分钟；
在处理过的衬底上用GardcoAutomaticDrawdownMachineDP8301片材式涂覆机涂覆上一层5％浓度的聚丙烯酸树脂。然后，先用红外烘烤灯烘烤5分钟，接着在真空烘箱中真空100℃下干燥10分钟。得到一层厚度在300nm左右左右的粘结层；
在粘结层上涂覆一层银纳米线溶液，先用红外烘烤灯烘烤3分钟，再用真空烘箱110℃下真空干燥10分钟，得到厚度在200nm左右的银纳米线网络；
将(甲基)丙烯酸全氟烷基乙酯聚合物乳液涂覆在银导电网络上。先用红外烘烤灯烘烤3分钟，然后用真空烘箱100℃真空下烘烤10分钟，得到150nm厚的保护层。综合以上各步得到最终的耐水耐油银透明导电薄膜。
以上详细描述了本发明的较佳实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的实验与技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种耐水耐油的银导电薄膜的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
(1)将衬底进行清洗、干燥和等离子处理；
(2)在衬底上涂覆一层粘结剂，烘干；
(3)将银纳米线导电墨水涂覆在粘结层上，干燥后得到银导电网络；
(4)将聚氟代丙烯酸酯类保护剂涂覆在导电网络上，烘干后得到一种耐水耐油的导电薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚碳酸酯、聚酰亚胺(PI)或玻璃中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：(1)中衬底的清洗为将衬底上的保护膜撕去，然后将衬底放入丙酮、乙醇中分别超声5分钟；干燥为将清洗后的衬底放在红外烘烤灯下烘烤5分钟。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)的等离子处理过程为：将衬底平放在等离子处理机中，打开机器对衬底处理5分钟。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所用粘结剂为环氧树脂、丙烯酸酯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯醇树脂、聚酮树脂、酚醛树脂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种的混合。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)的烘干为先用红外烘烤灯烘烤5分钟，然后在真空烘箱中真空100℃下干燥10分钟。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所用的银纳米线是自制的，直径在30-50nm之间，长度在10-20μm之间；墨水银线含量在0.5％左右；除了银线外，墨水还含有分散剂、表面活性剂、流平剂、保湿剂和粘结剂等；墨水涂覆后，先用红外烘烤灯烘烤3分钟；然后将衬底放入真空烘箱，真空110℃下加热烘烤10分钟。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)所用的聚氟代丙烯酸酯类保护剂为聚氟代(三氟甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸全氟烷基酯聚合物、(甲基)丙烯酸全氟烷基酰胺酯聚合物、(甲基)丙烯酸全氟烷基磺酰胺酯聚合物等氟代丙烯酸聚合物中的一种或几种的混合，使用的是其乳液。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)将聚氟代丙烯酸酯类保护剂乳液涂覆后，用红外烘烤灯先烘烤3分钟，然后用真空烘箱100℃真空下烘烤10分钟，得到最终的耐水耐油银导电薄膜。
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