CN106147198A - 具导电性的组合物、导电薄膜及导电薄膜的制作方法 - Google Patents

具导电性的组合物、导电薄膜及导电薄膜的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具导电性的组合物、导电薄膜及导电薄膜的制作方法,该组合物包含一高分子树脂基质,以及一导电材料。该高分子树脂基质是由复数个水分散性聚氨酯粒子堆栈而成。该导电材料包含复数个导电粒子,其中该些导电粒子分散且附着于该复数个水分散性聚氨酯粒子的表面,其中该导电材料是选自于由掺有锑的氧化锡、掺有铟的氧化锡、掺有氟的氧化锡、掺有磷的氧化锡、掺铝的氧化锌所组成的群组。本发明导电薄膜可以使用较低比例的导电材料达到来达到更低的体积电阻率。

Description

具导电性的组合物、导电薄膜及导电薄膜的制作方法
技术领域
本发明有关于一种具导电性的组合物、导电薄膜及导电薄膜的制作方法,尤指一种可改善体积电阻率的具导电性的组合物、导电薄膜及导电薄膜的制作方法。
背景技术
随着电器/电子零件和半导体装置等需求增加,电子产品装置容易因为微小的粉尘或是静电造成电器产品受到严重损毁,为了降低电子产品的损伤,而研究相关保护的基材,包含包装薄膜或是涂料等,其市场需求已有明显的规格以及要求,抗静电市场需求的体积电阻率为104~106(欧姆·厘米),其透明性与物性随产品终端客户的要求,但朝高透明高强度的透明导电膜为最终指标。
导电薄膜或涂料主要分成两大类,也就是添加型与非添加型,后者又称为本征型,无需另外添加导电材料,因高分子本身就具有导电效果,其是通过本身电子共轭轨道而致使电子有传输效果,如聚苯胺,聚吡咯等,但目前这些材料的导电效果并未达到市场的需求。另外添加型的薄膜或涂料,其主要添加材料是以镍粉,铜粉,银粉,以及碳黑这类材料为主要添加材料。
请参考图1,图1是公知添加型导电薄膜的组成结构的示意图。在公知添加型导电薄膜100的组成中,是将包含导电粒子112的导电材料110添加并分散于高分子树脂120内,以达到导电功能。为了使导电薄膜100具有较佳的导电效率,导电薄膜100的体积电阻率愈小越好。而为了减少导电薄膜100的体积电阻率,导电材料110于导电薄膜100中的组成比例必须增加。然而,当导电材料110于导电薄膜100中的组成比例增加时,相对的高分子树脂120于导电薄膜100中的组成比例会降低,造成导电薄膜100的结构强度变弱。公知导电薄膜100并无法使用较低比例的导电材料110来达到较低的体积电阻率,且公知导电薄膜100有可能会为了提供较佳的导电效率而使导电薄膜100的结构强度减弱,影响产品的稳定性及可靠性。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种可改善体机电阻率的具导电性的组合物、导电薄膜及导电薄膜的制作方法,以解决先前技术的问题。
为达到上述目的,本发明具导电性的组合物包含一高分子树脂基质,以及一导电材料。该高分子树脂基质是由复数个水分散性聚氨酯粒子堆栈而成。该导电材料包含复数个导电粒子,其中该导电粒子分散且附着于该复数个水分散性聚氨酯粒子的表面,其中该复数个导电粒子是不存在于该复数个水分散性聚氨酯粒子的内部。
在本发明具导电性的组合物的一实施例中,该导电材料是选自于由掺有锑的氧化锡、掺有铟的氧化锡、掺有氟的氧化锡、掺有磷的氧化锡、掺铝的氧化锌所组成的群组。
在本发明具导电性的组合物的一实施例中,该导电材料于该组合物中的重量百分比是在25%以上。
在本发明具导电性的组合物的一实施例中,该复数个导电粒子的平均粒径是介于20纳米和200纳米之间。
在本发明具导电性的组合物的一实施例中,该复数个水分散性聚氨酯粒子的平均粒径是介于200纳米和1微米之间。
本发明导电薄膜是由如上述其中之一的组合物所形成。
在本发明导电薄膜的一实施例中,该导电薄膜的厚度是介于200纳米和20微米之间。
在本发明导电薄膜的一实施例中,该导电薄膜的体积电阻率是介于100欧姆·厘米和10000欧姆·厘米之间。
本发明导电薄膜的制作方法包含将一高分子材料及一导电材料加入水中以形成一溶液,该高分子材料包含复数个水分散性聚氨酯粒子,该导电材料包含复数个导电粒子;涂布该溶液于一固体表面;以及烘干该溶液以形成一导电薄膜。
在本发明导电薄膜的制作方法的一实施例中,该导电材料是选自于由掺有锑的氧化锡、掺有铟的氧化锡、掺有氟的氧化锡、掺有磷的氧化锡、掺铝的氧化锌所组成的群组。
在本发明导电薄膜的制作方法的一实施例中,该导电材料于该导电薄膜中的重量百分比是在25%以上。
相较于先前技术,本发明导电薄膜可以使用较低比例的导电材料达到来达到更低的体积电阻率,且本发明导电薄膜会因导电材料的组成比例减少而改善结构强度。因此本发明导电薄膜可以较公知导电薄膜具有较佳的产品稳定性及可靠性。
附图说明
图1是公知添加型导电薄膜的组成结构的示意图。
图2是本发明导电薄膜的制作方法的示意图。
图3是形成本发明导电薄膜的组合物的结构示意图。
图4是本发明导电薄膜与公知导电薄膜的特性曲线图。
附图标记说明
100 导电薄膜
110 导电材料
112 导电粒子
120 高分子树脂
200 导电薄膜
210 导电材料
212 导电粒子
220 高分子材料
222 水分散性聚氨酯粒子
230 水
240 高分子树脂基质
300 高分子薄膜
A 溶液。
具体实施方式
请参考图2,图2是本发明导电薄膜的制作方法的示意图。如图2所示,本发明导电薄膜的制作方法是先将一导电材料210及一高分子材料220加入水230中以形成一溶液A。导电材料210包含复数个导电粒子212。高分子材料220包含复数个水分散性聚氨酯粒子222。由于水分散性聚氨酯粒子222和导电粒子212不溶解于水中,所以水分散性聚氨酯粒子222和导电粒子212是以粒子状态分散于水230中以形成一悬浮溶液。导电材料210可以是选自于由掺有锑的氧化锡、掺有铟的氧化锡、掺有氟的氧化锡、掺有磷的氧化锡、掺铝的氧化锌所组成的群组,但本发明不以此为限。当形成溶液A之后,本发明导电薄膜的制作方法会涂布溶液A于一固体表面,例如将溶液A涂布于一高分子薄膜300的表面。之后,本发明导电薄膜的制作方法会对高分子薄膜300表面上的溶液A进行一烘干工艺,以去除水分并进一步形成本发明导电薄膜200。另一方面,高分子薄膜300可以在形成导电薄膜200后被移除。
请参考图3,并一并参考图2。图3是形成本发明导电薄膜的组合物的结构示意图。如图3所示,经由本发明导电薄膜的制作方法之后,形成本发明导电薄膜200的组合物是包含高分子树脂基质240以及导电材料210。高分子树脂基质240是由复数个水分散性聚氨酯粒子222于水分被烘干去除后相互堆栈所形成。导电材料210是包含复数个导电粒子212。值得注意的是,在本发明导电薄膜的制作方法中,由于水分散性聚氨酯粒子222和导电粒子212皆是以粒子状态分散于水230中,因此在形成导电薄膜200之后,导电材料210包含的复数个导电粒子212只会分散且附着于复数个水分散性聚氨酯粒子222的表面,而不会存在于复数个水分散性聚氨酯粒子222的内部。
依据上述配置,导电粒子212可以在水分散性聚氨酯粒子222的表面上形成导电路径,且导电粒子212不会存在于水分散性聚氨酯粒子222的内部,因此相较于公知导电薄膜,本发明导电薄膜200只需使用较少量的导电材料即可达到相同或更佳的导电效率。换句话说,本发明导电薄膜200中导电材料210的组成比例可以大幅降低,而高分子树脂基质240于导电薄膜200中的组成比例会相对的增加。
举例来说,请参考图4,图4是本发明导电薄膜与公知导电薄膜的特性曲线图。一般而言,当导电薄膜应用于抗静电用途时,其体积电阻率必须介于1x104欧姆·厘米和1x106欧姆·厘米之间(甚至更小)才能得到较佳的导电效率,以提供优异的抗静电效能。如图4所示,当掺有锑的氧化锡的导电材料于本发明导电薄膜的组合物中的重量百分比在25%左右时,本发明导电薄膜的体积电阻率是低于1x104欧姆·厘米。也就是说,本发明导电薄膜的制作方法只需添加重量百分比在25%左右的导电材料即可以得到相当优异的抗静电效能。而公知导电薄膜中掺有锑的氧化锡的导电材料的重量百分比必须要在80%左右时才能达到相近的抗静电效能。换句话说,为了使导电薄膜的体积电阻率低于1x104欧姆·厘米,本发明导电薄膜对于导电材料的使用量只需公知导电薄膜对于导电材料的使用量的三成左右。再者,当掺有锑的氧化锡的导电材料于本发明导电薄膜的组合物中的重量百分比在55%左右时,本发明导电薄膜的体积电阻率是约1.9x102欧姆·厘米,而公知导电薄膜中掺有锑的氧化锡的导电材料的重量百分比必须要在90%左右时才能达到相近的体积电阻率。换句话说,为了使导电薄膜的体积电阻率在1.9x102欧姆·厘米左右,本发明导电薄膜对于导电材料的使用量只需公知导电薄膜对于导电材料的使用量的六成左右。另外,在上述实施例中,掺有锑的氧化锡的导电材料可以被掺有铟的氧化锡、掺有氟的氧化锡、掺有磷的氧化锡、掺铝的氧化锌等导电材料所替代。掺有铟的氧化锡、掺有氟的氧化锡、掺有磷的氧化锡、掺铝的氧化锌等导电材料亦可以达到相同功效。
根据上述说明可知,相较于公知导电薄膜,本发明导电薄膜200可以使用较少量的导电材料210来达到相同或更佳的导电效率。再者,由于本发明导电薄膜200中导电材料210的组成比例大幅降低,本发明导电薄膜可以在提供优异导电效率的情况下同时具有较佳的结构强度,因此本发明导电薄膜200可以较公知导电薄膜具有较佳的产品稳定性及可靠性。
再者,请参考表1,在含有不同重量百分比的导电材料的情况下,于厚度1um的条件下,本发明导电薄膜的雾度(haze)皆在15%以下。也就是说,导电材料的浓度对本发明导电薄膜的雾度影响不大。对于使用其他高分子材料作为高分子树脂基质的公知导电薄膜而言,其雾度约在40%左右甚至高于40%,本发明导电薄膜较公知导电薄膜有较低的雾度。
导电材料重量百分比(%) 雾度(%)
82.3 12.08
67.4 10.11
54.7 8.73
43.7 7.88
34.1 7.39
25.6 7.07
18.1 6.18
11.4 5.35
5.4 5.18
表一
另一方面,在本发明实施例中,导电材料210于导电薄膜200中的重量百分比较佳是在25%以上,以达到较佳的导电效率,例如使导电薄膜200的体积电阻率介于100欧姆·厘米和10000欧姆·厘米之间,但本发明不以此为限。另外,导电粒子212的平均粒径可以是介于20纳米和200纳米之间,而水分散性聚氨酯粒子222的平均粒径可以是介于200纳米和1微米之间。再者,导电薄膜200的厚度可以是介于200纳米和20微米之间。
相较于先前技术,本发明导电薄膜可以使用较低比例的导电材料达到来达到更低的体积电阻率,且本发明导电薄膜会因导电材料的组成比例减少而改善结构强度。因此本发明导电薄膜可以较公知导电薄膜具有较佳的产品稳定性及可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种具导电性的组合物,其特征在于,包含:
一高分子树脂基质,由复数个水分散性聚氨酯粒子堆栈而成;以及
一导电材料,包含复数个导电粒子,其中该导电粒子分散且附着于该复数个水分散性聚氨酯粒子的表面;
其中该复数个导电粒子是不存在于该复数个水分散性聚氨酯粒子的内部。
2.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,该导电材料是选自于由掺有锑的氧化锡、掺有铟的氧化锡、掺有氟的氧化锡、掺有磷的氧化锡、掺铝的氧化锌所组成的群组。
3.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,该导电材料于该组合物中的重量百分比是在25%以上。
4.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,该复数个导电粒子的平均粒径是介于20纳米和200纳米之间。
5.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,该复数个水分散性聚氨酯粒子的平均粒径是介于200纳米和1微米之间。
6.一种导电薄膜,其特征在于,其由如权利要求1至5所述的其中之一组合物所形成。
7.如权利要求6所述的导电薄膜,其特征在于,该导电薄膜的厚度是介于200纳米和20微米之间。
8.如权利要求6所述的导电薄膜,其特征在于,该导电薄膜的体积电阻率是介于100欧姆·厘米和10000欧姆·厘米之间。
9. 一种导电薄膜的制作方法,其特征在于,包含:
将一高分子材料及一导电材料加入水中以形成一溶液,该高分子材料包含复数个水分散性聚氨酯粒子,该导电材料包含复数个导电粒子;
涂布该溶液于一固体表面;以及
烘干该溶液以形成一导电薄膜。
10.如权利要求9所述的制作方法,其特征在于,该导电材料是选自于由掺有锑的氧化锡、掺有铟的氧化锡、掺有氟的氧化锡、掺有磷的氧化锡、掺铝的氧化锌所组成的群组。
11.如权利要求9所述的制作方法,其特征在于,该导电材料于该导电薄膜中的重量百分比是在25%以上。
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