一種基于海藻酸鈉的透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于海藻酸鈉的柔性透明導(dǎo)電薄膜，屬于透明導(dǎo)電膜【技術(shù)領(lǐng)域】。該技術(shù)將海藻酸鈉與銀納米線復(fù)合后，經(jīng)流延或涂覆方法制備得厚度5~50微米的海藻酸鈉基的透明導(dǎo)電薄膜。該薄膜在可見光范圍內(nèi)透過率大于90%，550nm處光透過率為95.3~98.2%，方塊電阻范圍0.9~12kΩ/sq，抗拉強(qiáng)度≥72MPa，延伸率≥5%，具有良好的加工性能、可回收重復(fù)利用，是海洋生物質(zhì)材料在電子工業(yè)中的新應(yīng)用。
【專利說明】一種基于海藻酸鈉的透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于透明導(dǎo)電薄膜【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，電子工業(yè)與網(wǎng)絡(luò)行業(yè)的迅猛發(fā)展，電子電器類產(chǎn)品逐漸向智能化、輕薄化發(fā)展。采用觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話成為主要的人工智能方式，因此觸摸屏及其所用的透明導(dǎo)電膜的用量迅速擴(kuò)大。觸摸屏技術(shù)的發(fā)展，要求透明導(dǎo)電薄膜具備柔性、高透過率和低電阻方向發(fā)展，并具備一定的回收價(jià)值，以減少電子產(chǎn)品頻繁換代造成的電子污染。
[0003]傳統(tǒng)的透明導(dǎo)電薄膜為錫銦氧化物(ITO)，其中銦元素儲(chǔ)量有限，價(jià)格昂貴。該薄膜多采用化學(xué)沉積方法，該方法對(duì)原材料、設(shè)備要求均較高，而且所制備的透明導(dǎo)電薄膜均為硬質(zhì)膜，不能彎曲，不能適應(yīng)未來柔性觸摸屏的要求。
[0004]為達(dá)到柔性觸摸屏的要求，有關(guān)柔性的透明導(dǎo)電薄膜的研究和創(chuàng)新較多。專利【201010135926.3】采用聚酰亞胺基底，利用磁控濺射方法在聚酰亞胺表面沉積一層納米氧化錫銦，從而制得柔性透明導(dǎo)電膜，但由于氧化物的涂層本身質(zhì)脆，彎曲性能有限。專利[200810030414.3】采用中頻磁控濺射技術(shù)在柔性基材PET聚酯膜的一面依次連續(xù)形成二氧化鈦層、二氧化硅層、銦錫氧化物層、鋅鋁氧化物層或鋅鎵氧化物層，該涂層與PET聚酯膜在高溫下結(jié)合，柔韌性有所提高，但涂層復(fù)雜且電阻較高，實(shí)用價(jià)值一般。
[0005]海藻酸鈉的生產(chǎn)與應(yīng)用在全球處于起步階段，海藻酸鈉是存在于褐藻類中的一類天然多糖，是一種天然水溶性高分子，無毒、無刺激性，具有優(yōu)良的生物相容性，可生物分解、吸收，柔韌性好，透氣性佳，易加工成型、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，而且其易回收降解，有利于重復(fù)利用。海藻酸鈉被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的可生物降解的高分子材料之一，備受關(guān)注。
[0006]同時(shí)，納米技術(shù)大大 改變了人們對(duì)材料認(rèn)識(shí)，納米尺度的材料將會(huì)出現(xiàn)諸如小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、表面效應(yīng)等不同于常規(guī)材料的特異性能。例如，當(dāng)銀涂層為25納米或采用銀納米線制成的涂層可改變銀涂層高反射的性能，輕松實(shí)現(xiàn)可見光透過率大于90%的特能，而且銀或銀納米線涂層為軟涂層，延展性能和彎曲性能十分優(yōu)秀。
[0007]所以，如果利用海藻酸鈉材料和銀納米線制成透明導(dǎo)電薄膜，則會(huì)具備高柔韌性、低電阻和高透過率、對(duì)人體和環(huán)境友好、易回收降解和易加工等特性，若該薄膜得以應(yīng)用，必將成為柔性透明導(dǎo)電膜領(lǐng)域的升級(jí)產(chǎn)品，在電子工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用前景十分光明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種基于海藻酸鈉的透明導(dǎo)電薄膜及其制備技術(shù)，將海藻酸鈉與銀納米線復(fù)合，制備得一種柔性透明導(dǎo)電薄膜，該薄膜具有高韌性、高可見透過率、低電阻、綠色環(huán)保等特性，應(yīng)用于電子及信息類工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明所提供一種基于海藻酸鈉的透明導(dǎo)電薄膜材料及其制備方法，其包括:步驟一，將海藻酸鈉純化后制成水溶液；步驟二，采用液相多元醇方法制備銀納米線懸浮液，并將銀納米線分散于海藻酸鈉水溶液中，采用添加少量PVP促使銀納米線均勻分散；步驟三，采用流延或涂覆法成膜，真空干燥后即得透明導(dǎo)電膜。
[0010]選用海藻酸鈉分子量分布于20萬至200萬之間，配成海藻酸鈉水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2飛％，優(yōu)選海藻酸鈉分子量為50萬左右，水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3% ;銀納米線懸浮液濃度在
0.1?1.1M，優(yōu)先濃度為0.2M ；PVP的濃度范圍為0.01?0.2M，優(yōu)選0.15M。
[0011]本發(fā)明提供一種基于海藻酸鈉的透明導(dǎo)電薄膜，當(dāng)海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，薄膜厚度為20微米時(shí)，透明導(dǎo)電膜的電導(dǎo)率為6.9kQ/Sq，抗拉強(qiáng)度75MPa，延伸率6.0%。
[0012]本發(fā)明通過海洋生物質(zhì)材料一海藻酸鈉與銀納米線的復(fù)合，制備得高韌性、高透過率、綠色環(huán)保的透明導(dǎo)電薄膜，該薄膜易加工、易回收，有望成為新型的柔性透明導(dǎo)電膜應(yīng)用于柔性顯示器件中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明所述的海藻酸鈉基體與銀納米線結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明所述的銀納米線的微觀形貌觀察圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明中，采用易加工和回收的海藻酸鈉與高導(dǎo)電、高韌性的銀納米線的復(fù)合，實(shí)現(xiàn)了高韌性、高透過、低電阻的柔性透明導(dǎo)電薄膜的制備，該薄膜綠色環(huán)保，十分有益于電子產(chǎn)品更新?lián)Q代過程中回收再利用。下面結(jié)合海藻酸鈉基透明導(dǎo)電薄膜的具體制備過程對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0015]具體實(shí)施例1:稱取分析純級(jí)海澡酸鈉3g，加入盛有100克蒸餾水的燒杯中，常溫條件下，磁力攪拌24小時(shí)，可得粘稠狀海藻酸鈉水溶液；在氬氣保護(hù)、磁力攪拌和冷凝回流條件下，油浴控制三口燒瓶中反應(yīng)溫度在160±5°C，加入10毫升乙二醇預(yù)熱30分鐘，然后快速加入5毫升(IM)的硝酸銀:乙二醇溶液，再緩慢地在10分鐘左右滴完10毫升(0.15M)PVP:乙二醇溶液。反應(yīng)計(jì)時(shí)I小時(shí)。待反應(yīng)液冷卻至室溫后，裝入離心管中進(jìn)行離心分離。使用母液體積數(shù)3倍的蒸餾水、3000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下離心分離，移走上層清液，留下沉淀物。重復(fù)此操作3次，制得提純后的銀納米線水溶液；將銀納米線的水溶液滴加入海藻酸鈉的水溶液中，保持?jǐn)嚢?小時(shí)后，取混合溶液采用2毫米的刮刀在玻璃或聚四氟乙烯板上成膜，再將薄膜置于60°C的真空干燥箱中干燥2小時(shí)，將薄膜與基體剝離并在3MPA壓力下保持30秒，得到海藻酸鈉基的透明導(dǎo)電薄膜。
【權(quán)利要求】
1.一種基于海藻酸鈉的透明導(dǎo)電薄膜，其特點(diǎn)在于所述透明導(dǎo)電膜中基體材料為海藻酸鈉，其中分布有銀納米線所形成網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60-70%，銀納米線的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~20%。
2.如權(quán)利要求1所述，基于海藻酸鈉的透明導(dǎo)電薄膜的電導(dǎo)率為0.1Tl2kQ/Sq，抗拉強(qiáng)度≥72MPa，延伸率≥5%。
3.如權(quán)利要求1所述，銀納米線直徑分布于8(T300nm范圍內(nèi)，且銀納米線在海藻酸鈉基體中形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。
4.一種基于海藻酸鈉的透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其主要步驟包括: 步驟一，將海藻酸鈉分散于水溶液中，進(jìn)行純化和均勻化處理，配成粘稠狀液體，脫泡處理；步驟二，將銀納米線懸浮液緩慢滴加入海藻酸鈉水溶液中，加滴加邊攪拌，同時(shí)滴加少量的PVP，促使銀納米線在海藻酸鈉溶液中均勻分散，制成鑄膜液；步驟三，采用流延或涂覆法將鑄膜液成膜，真空干燥、靜壓定型后得透明導(dǎo)電薄膜。
5.如權(quán)利要求4所述，采用海藻酸鈉分子量在20萬至500萬之間，海藻酸鈉的水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2飛％，銀納米線懸浮液的濃度在0.1~1.1M，滴加PVP溶液的濃度范圍為.0.01~0.1M ;成膜后真空干燥溫度為5(T60°C，靜壓壓力為2~5MPa。
【文檔編號(hào)】H01B13/00GK103762011SQ201410019636
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】崔光磊, 張波, 張建軍, 王曉剛, 孔慶山, 劉志宏, 徐紅霞 申請人:中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所