[发明专利]纤蛇纹石纳米纤维与树脂复合透明薄膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于矿物材料、复合材料与非金属矿深加工领域，具体为一种纤蛇纹石纳米纤维与树脂复合薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

有机电致发光器件（OLED）以其低制作成本、低驱动电压、高清晰度、超薄等诸多优点，已成为最具有发展潜力的下一代显示技术。而采用柔性衬底材料（如塑料）制成的OLED器件，可以弯曲、折叠、便于携带与安装、耐冲击等，更是大大拓展了OLED的应用范围。柔性器件的关键之处就是柔性衬底，OLED柔性衬底材料要求的性能主要包括：厚度为60～180μm（一般约为100μm）、透光率大于85%、雾度小于0.7%、热膨胀系数小于20×10^-6K^-1、具有较好的力学性能且可任意弯曲折叠。尽管目前出现了多种柔性衬底，但在某些方面仍无法完全满足应用要求。比如塑料薄膜，尽管柔韧性、透明性都能达到应用要求，但存在较高的热膨胀系数和较低的力学性能，影响OLED器件的制作和使用。因此，不断探索性能优良的新型OLED柔性衬底材料及其制备方法是近些年国内外的关注重点。目前国内外对采用无机纳米纤维，特别是利用非金属矿物制得的无机纳米纤维来制备用于OLED器件衬底材料的薄膜的相关研究尚未有人涉及。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的不足提出的，其所解决的技术问题是提供一种以天然非金属矿物纤蛇纹石为原料，制备新型的、柔性的可应用于有机电致发光器件柔性衬底之中的透明复合薄膜，以及这种透明复合薄膜的制备方法。

为此，本发明提供了一种纤蛇纹石纳米纤维与树脂复合透明薄膜，包括一层具有孔隙的纤蛇纹石纳米纤维层，该纤维层包裹于上下两层树脂层之中，所述树脂渗透于所述纤维层的孔隙中。这种“三明治”结构的复合透明薄膜所用的纤蛇纹石纳米纤维为无机物，具有较好的化学稳定性和很高的热稳定性，在确保透明薄膜其他性能的同时，可有效提高透明复合薄膜的使用稳定性，纤蛇纹石纳米纤维的杨氏模量为261-323GPa、拉伸强度为1.1-4.4GPa，可确保透明薄膜具有较好的力学性能；其热膨胀系数仅为0.26×10^-6K^-1，可有效降低透明薄膜的热膨胀系数；其折射率为1.517-1.562（轴向）和1.493-1.560（径向），与某些树脂接近，其径向尺寸仅为可见光波长的十分之一，这都可有效提高复合透明薄膜的透光性。有效克服了现有技术无法使用无机物与树脂复合制备复合透明薄膜的缺点，使得纤蛇纹石纳米纤维/树脂复合透明薄膜在窗口材料、透明薄膜等许多领域具有广泛的应用潜力。

作为本发明纤蛇纹石纳米纤维与树脂复合透明薄膜的一个优选方案，所述纤蛇纹石纳米纤维的含量为20 wt%～75 wt%。

作为本发明纤蛇纹石纳米纤维与树脂复合透明薄膜的另一个优选方案，该薄膜厚度为70～150μm。

本发明进一步提供了一种制备纤蛇纹石纳米纤维与树脂复合透明薄膜的方法，其采用以下技术方案：

将天然非金属矿物纤蛇纹石经过提纯、物理化学分散和纯化之后，得到长度超过10μm、直径为40～80nm的纤蛇纹石纳米纤维，再采用下列步骤：

（1）将纤蛇纹石纳米纤维加入到水中，并加入与纤蛇纹石纳米纤维的质量比为5～50wt%的高分子粘结剂，通过机械搅拌和超声波进行均匀分散，得到浓度为0.05～2%的均匀胶体溶液；

（2）使用孔径为0.1～1μm的微滤膜对所述胶体溶液进行过滤，得到的滤膜经干燥以后得到厚度为20～200μm的白色纤蛇纹石纳米纤维薄膜；

（3）将所述纤蛇纹石纳米纤维薄膜真空浸渍于紫外固化树脂中1～48小时，取出后经平整成型，成型压力为0.1～1.0MPa，再采用紫外光进行固化，得到纤蛇纹石纳米纤维与树脂复合透明薄膜。

作为优选，其中步骤（1）中所述高分子粘结剂与纤蛇纹石纳米纤维的质量比为10～30wt%。

作为优选，其中步骤（1）中所述高分子粘结剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、古尔胶、淀粉及其衍生物中的任意一种。粘结剂采用水溶性高分子，水溶性好有利于和纤蛇纹石纳米纤维更好的接触，粘结剂的加入可以确保压滤形成纳米纤维薄膜具有较好的力学性能，在真空浸渍过程中可保证薄膜的不损坏。