[發明專利]導電油墨和導電聚合物涂層

在審

• 申請號: 201380056803.2
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN104797666A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 包宏前;M·金;D·朱利由斯;M·里奧魯克曼
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: C09D11/52
• 分類號: C09D11/52;H01B1/24;B05D3/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳長會

技術領域

本發明涉及其中分散有碳納米管和氧化石墨烯片材的導電油墨和導電聚合物涂層。

背景技術

透明導體已用于以下多種光電子和光伏裝置中：諸如，平板顯示器、太陽能電池、光學通信裝置、和固態照明裝置。用于透明導體的常用材料是氧化銦錫(ITO)，這部分地歸因于ITO同時具有高光學透射率和低電阻率。然而，ITO具有若干缺點，包括：上漲的銦成本、設置和維持濺射沉積線的成本、以及低沉積產率。ITO還可能是易碎的，從而在相對低的應變下出現裂縫，而這會導致電阻的急劇增加。為嘗試解決這些問題中的一些，經溶液處理的導電納米材料(例如，包括碳納米管的導電油墨)已為濺射ITO提供了一些可印刷的替代選擇。

發明內容

本發明描述了導電油墨、制備導電涂層的方法、導電涂層、和具有導電涂層的制品。本發明的導電油墨和導電涂層的優勢包括在導電聚合物和導電聚合物溶液中的碳納米管分散液具有改善的配方，以在需要導電涂層的制品中實現改善的導電性水平。

在一個方面中，本發明描述一種包括導電聚合物溶液的導電油墨。所述導電聚合物溶液具有溶解在水基介質中的導電聚合物。碳納米管和氧化石墨烯片材的混合物分散在所述導電聚合物溶液中。所述碳納米管與所述氧化石墨烯片材的重量比(即(碳納米管的重量)除以(氧化石墨烯片材的重量))在0.25到2.5的范圍內。

在另一個方面中，本發明描述一種提供導電涂層的方法，所述方法包括：向基板施加根據本發明的導電油墨，和在所述基板上使所述導電油墨退火以在所述基板上形成所述導電涂層。

在另一個方面中，本發明描述一種導電涂層，所述導電涂層包括導電聚合物、以及分散在所述導電聚合物中的氧化石墨烯片材和碳納米管的混合物，其中所述碳納米管與所述氧化石墨烯片材的重量比在0.25到2.5的范圍內，并且其中所述導電涂層在550nm處具有至少75％的光學透射率值。

仍在另一個方面中，本發明描述一種制品，所述制品包括具有表面的基板，所述表面至少部分地涂布有根據本發明的導電涂層。

本發明的這些方面和其他方面在下面的具體實施方式中將顯而易見。然而，在任何情況下，都不應將上述發明內容視為是對可受權利要求書保護的主題的限制，無論此主題是在最初提交的專利申請的權利要求書中給出還是在修訂的專利申請的權利要求書中給出，或者是在申請過程中給出。

附圖說明

圖1A是包括碳納米管的涂層的原子力顯微鏡圖像；

圖1B是包括碳納米管和氧化石墨烯片材的涂層的原子力顯微鏡圖像；和

圖2是本發明的導電涂層的示例性實施例的場發射掃描電子顯微鏡圖像。

具體實施方式

本發明的導電油墨包括可具有溶解在水基介質中的導電聚合物的導電聚合物溶液、以及分散在所述導電聚合物溶液中的碳納米管和氧化石墨烯片材的混合物。碳納米管和氧化石墨烯片材的混合物可用作對于配制本發明的導電油墨和形成本發明的導電涂層具有有用特性的混合納米填料。

術語“水基介質”是指用于導電聚合物溶液的液體介質，其包含相對于水基介質的總重量的至少10重量％、至少20重量％、至少30重量％、至少40重量％、至少50重量％、至少55重量％、至少60重量％、至少65重量％、至少70重量％、至少75重量％、至少80重量％、至少85重量％、至少90重量％、或者甚至至少95重量％的水。

水基介質可任選地包含合適的水溶性有機溶劑。合適的水溶性有機溶劑可包括在1大氣壓力下具有最高至150℃的沸點的極性有機溶劑。在一些實施例中，水溶性有機溶劑具有至少1.4德拜的偶極矩。在一些實施例中，合適的水溶性有機溶劑的實例可包括醇類、醛類、羧酸、醚類、酮類、腈類、或它們的混合物中的一種或多種。合適的水溶性有機溶劑的具體實例可包括乙醛、乙酸、丙酮、乙二醇二甲醚、甲酸、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、乙腈、1,4-二氧戊環、四氫呋喃、或它們的混合物中的一種或多種。水溶性有機溶劑(如果被包含)可以相對于水基介質的總重量的最高至50重量％、最高至40重量％、最高至30重量％、最高至20重量％、最高至10重量％、或者甚至最高至5重量％的水平存在于水基介質中。水基介質的其余部分通常是水。