[发明专利]一种高耐磨纳米金属透明导电膜的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及改进纳米金属涂布液配方，特别涉及改进涂布液配方后，使用一步涂布法制造高耐磨纳米金属导电膜。

背景技术

目前，透明导电薄基板主要有金属氧化物基板、碳纳米管或者石墨烯基板。纳米金属基板、导电聚合物基板，其中铟锡氧化物(ITO)基板最为广泛应用。透明导电基板的主要性能指标有导电性和可见光透明度，大部分导电基板需要平衡两者之间的性能，往往高导电性基板的透过率较低，高透过率的基板导电性较低，金属氧化物基板、碳纳米管或者石墨烯基板、导电聚合物基板往往不能同时满足这两者的高要求，如ITO导电膜在方阻50Ω/□的条件下，其透过率低于80％，而后三者的方阻很少能做到150Ω/□。

将纳米导电金属线与水性粘合剂配制成涂布墨水，经过高精密涂布机将纳米导电金属线涂布于柔性基板上，烘烤后形成纳米级厚的纳米导电金属线薄膜，纳米金属线之间互相搭接，形成导电路径，而空隙处可见光完全透过，形成高透明导电膜。导电金属选择具有最佳的导电率以及柔韧性，所以涂布成的透明导电薄膜具有很低的方阻和耐弯折性，同时兼有极高的透过率，如当方阻为50Ω/□时，其可见光透过率为90％。

将纳米导电金属线与水性粘合剂配制成涂布墨水，涂布于透明基板，烘烤后将溶剂蒸发，留下粘合剂将纳米金属线嵌入其中，形成导电薄膜，由于目前所使用的粘合剂形成薄膜后，表面硬度低，而透明导电薄膜的膜表面硬度会影响其应用于产品的良率，比如应用于制造触摸屏，不良率重要因素之一就是制造过程中膜硬度不足造成的划伤或凹陷；另外薄膜的环境耐受性也比较差，易受潮气及氧化性气体的浸润，产生霉斑及纳米金属被氧化，无法应用于电子产品的制造；还有一个缺陷是由于水性粘合剂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，产生较大的雾度，目前的解决办法是在导电层上面再涂布一层保护层，这样薄膜的表面电阻就会增加很多，至少两倍以上，不符合于电子产品低电阻的要求。

发明内容

本发明可以解决以上问题，通过优化纳米金属悬浮液的配方，将水性蜡及硅氧化物添加至纳米导电金属线与水性粘合剂配制成涂布墨水中，可以使涂布的导电膜具有极低的摩擦系数，产生极佳的滑度和抗划伤效果，并改进涂布工艺条件，采用一步法涂布工艺提高薄膜的硬度、环境耐受性以及降低薄膜雾度。一种高耐磨纳米金属透明导电膜的制造方法，制造步骤如下：

(1)将纳米金属制成初始悬浊液；纳米金属可以是纳米金线、铜线或银线或者是三者任意组合，纳米金属线含量0.1～1％，优选0.1％～0.6％，线长应在0.1～100μm，优选20um～40μm，线径应在10nm～100nm，优选10～20nm；纳米金属的初始悬浮液的溶剂由水、乙醇、丙酮、乙二醇、丙二醇、丙三醇和异丙醇组成；

(2)制备添加剂，添加剂包括水性粘合剂、硅氧化物水溶胶、水性蜡、表面活性剂和热固化透明树脂；水性粘合剂包括羧甲基纤维素钠、羧丙基甲基纤维素、羧乙基纤维素、聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素；硅氧化物包括二氧化硅、硅酸盐和水性硅油；水性蜡包括改性聚乙烯蜡、聚四氟乙烯蜡和改性聚酰胺蜡；表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、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)将添加剂加入纳米金属初始悬浮液中，配成涂布纳米金属墨水，粘度20cP～100cP，其中纳米金属的含量为0.05～0.6％，水性粘合剂的含量为0.1～1％，硅氧化物含量为0.2～2％，水性蜡粉含量0.2～2％，表面活性剂含量0.01～0.1％。；

(4)将配好的纳米金属墨水以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布或喷涂方式涂布至基板上，然后在烘箱中100度预烘烤5分钟～20分钟后，再放进烘箱中140度烘烤5分钟～20分钟，此时得到高硬度、致密性好的导电层；

(5)最后将带有导电层的基板经过轧光机，得到雾度较低的导电层。

步骤(4)所述基板是刚性或柔性的，刚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、聚烯烃或聚乙烯。

本发明的有益效果是：可通过优化纳米金属悬浮液的配方，将水性蜡及硅氧化物添加至纳米导电金属线与水性粘合剂配制成涂布墨水中，可以使其具有极低的摩擦系数，使得涂料和印刷油墨里有极佳的滑度和抗划伤效果，并改进涂布工艺条件，采用一步法涂布工艺提高薄膜的硬度、环境耐受性以及降低薄膜雾度。

具体实施例

实施例一：

柔性基板选择聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，PET)