[發明專利]一種納米金屬透明導電膜的制造方法

有效

• 申請號: 201410188863.6
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103996455B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 潘中海
• 申請（專利權）人: 天津寶興威科技股份有限公司
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B13/16
• 代理公司: 天津市新天方有限責任專利代理事務所12104
• 代理人: 張強

技術領域

本發明涉及改進納米金屬涂布液配方，特別涉及改進涂布液配方后，使用一步涂布法制造納米金屬導電膜。

背景技術

目前，透明導電薄基板主要有金屬氧化物基板、碳納米管或者石墨烯基板。納米金屬基板、導電聚合物基板，其中銦錫氧化物(ITO)基板最為廣泛應用。透明導電基板的主要性能指標有導電性和可見光透明度，大部分導電基板需要平衡兩者之間的性能，往往高導電性基板的透過率較低，高透過率的基板導電性較低，金屬氧化物基板、碳納米管或者石墨烯基板、導電聚合物基板往往不能同時滿足這兩者的高要求，如ITO導電膜在方阻50Ω/□的條件下，其透過率低于80％，而后三者的方阻很少能做到150Ω/□。

將納米導電金屬線與水性粘合劑配制成涂布墨水，經過高精密涂布機將納米導電金屬線涂布于柔性基板上，烘烤后形成納米級厚的納米導電金屬線薄膜，納米金屬線之間互相搭接，形成導電路徑，而空隙處可見光完全透過，形成高透明導電膜。導電金屬選擇具有最佳的導電率以及柔韌性，所以涂布成的透明導電薄膜具有很低的方阻和耐彎折性，同時兼有極高的透過率，如當方阻為50Ω/□時，其可見光透過率為90％。

將納米導電金屬線與水性粘合劑配制成涂布墨水，涂布于透明基板，烘烤后將溶劑蒸發，留下粘合劑將納米金屬線嵌入其中，形成導電薄膜，由于目前所使用的粘合劑形成薄膜后，表面硬度低，而透明導電薄膜的膜表面硬度會影響其應用于產品的良率，比如應用于制造觸摸屏，不良率重要因素之一就是制造過程中膜硬度不足造成的劃傷或凹陷；另外薄膜的環境耐受性也比較差，易受潮氣及氧化性氣體的浸潤，產生霉斑及納米金屬被氧化，無法應用于電子產品的制造；還有一個缺陷是由于水性粘合劑烘烤后不是完全平整的，具有高低起伏的平面，所以光入射自后，產生較大的霧度，目前的解決辦法是在導電層上面再涂布一層保護層，這樣薄膜的表面電阻就會增加很多，至少兩倍以上，不符合于電子產品低電阻的要求。

發明內容

本發明可以解決以上問題，通過優化納米金屬懸浮液的配方，包含可以形成高硬度和高致密性的添加物，及改進涂布工藝條件，采用一步法涂布工藝提高薄膜的硬度、環境耐受性以及降低薄膜霧度，具體技術方案如下：

(1)將納米金屬制成初始懸濁液；納米金屬可以是納米金線、銅線或銀線或者是三者任意組合，納米金屬線含量0.1～1％，優選0.4％～0.6％，線長應在0.1～100μm，優選20um～40μm，線徑應在10nm～100nm，優選10～20nm；納米金屬的初始懸浮液的溶劑由水、乙醇、丙酮、乙二醇、丙二醇、丙三醇和異丙醇組成；

(2)制備添加劑，添加劑包括水性粘合劑、硅氧化物水溶膠、硅酸鹽、有機硅鈦氧化物水溶膠、硅烷偶聯劑、表面活性劑、UV固化透明樹脂、氧化鋅，導電聚合物和石墨烯；導電聚合物包括PEDOT：PSS、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔、聚吡咯或它們的衍生物或混合物；水性粘合劑包括羧甲基纖維素鈉、羧丙基甲基纖維素、羧乙基纖維素、聚乙烯醇和羥丙基甲基纖維素；UV固化透明樹脂包括聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚酯和聚氯乙烯；表面活性劑包括十二烷基硫酸鈉、聚乙二醇、烷基糖苷、椰油酸二乙醇酰胺和聚乙二醇辛基苯基醚；

(3)將添加劑加入納米金屬初始懸浮液中，配成涂布納米金屬墨水，粘度20cP～100cP，其中納米金屬的含量為0.05～0.3％；

(4)將納米金屬墨水以旋涂、狹縫式涂布、微凹板式涂布或噴涂方式涂布至基板上，然后在烘箱中100度預烘烤5分鐘～20分鐘后，再放進烘箱中140度烘烤5分鐘～20分鐘；

(5)最后將帶有導電層的基板經過軋光機，得到霧度較低的導電層。

步驟(2)所述的硅烷偶聯劑，其通式為RSiX3，式中R代表與聚合物分子有親和力或反應能力的活性官能團，可以是氧基、巰基、乙烯基、環氧基、酰胺基或氨丙基，X代表能夠水解的烷氧基，可以是鹵素、烷氧基或酰氧基。

步驟(4)所述基板是剛性或柔性的，剛性的基板可以是玻璃或加硬的聚碳酸酯；柔性基板可以是聚酯、聚烯烴或聚乙烯。

或采用如下方案：

(1)將納米金屬制成初始懸濁液；納米金屬可以是納米金線、銅線或銀線或者是三者任意組合，納米金屬線含量0.1～1％，優選0.4％～0.6％，線長應在0.1～100μm，優選20um～40μm，線徑應在10nm～100nm，優選10～20nm；納米金屬的初始懸浮液的溶劑由水、乙醇、丙酮、乙二醇、丙二醇、丙三醇和異丙醇組成；