[发明专利]一种易后处理的水基银纳米线墨水及其薄膜制备方法

说明书

技术领域

本发明属于透明导电薄膜领域，具体涉及一种易后处理的水基银纳米线墨水及其薄膜制备。

背景技术

在大量可实现柔性导电基底的材料中，银纳米线以其技术成熟、性能优异、价格适中而成为最近最有可能商业化的材料。而要实现银纳米线的利用，首先要将其制备成可加工的银导电墨水。根据使用溶剂的不同，可将这些墨水分为有机基和水基两大类。其中，会产生环境污染的有机基墨水占绝大部分，而环保的水基墨水则极少。为改变这种态势，人们加大了水基墨水的开发力度，开展了一些初步工作。

美国专利US8018568B2，US8632700B2，US8723216B2和US8049333B2用羟丙基甲基纤维素、氟碳表面活性剂和水配制了水基银墨水。但羟丙基甲基纤维素高的分解温度和水中较慢的溶解速度导致其在后处理过程中很难除去，因而该种薄膜的导电性和透光性不好。为解决这个问题，专利CN104064282A和CN103965674A使用容易通过纯水浸泡除去的水基粘合剂和树脂配制了新的水基墨水，使墨水性能有所提升。但助剂太少导致该墨水的涂覆性能不好，进而导致该薄膜导电的不均匀。为提高墨水涂覆性能，人们加入多种助剂开发了涂覆性能优异的墨水，如专利CN103996455A。但这些专利使用的助剂基本均是高分子材料，其后处理困难带来的高分子残留使薄膜的导电性和透光性受到很大影响。综上，目前简单处理即可得到高导电性、均匀性、透光性的导电薄膜的水基墨水还很少，性能远远满足不了需求。

因此，开发简单处理即可得到优异导电薄膜的水基墨水是透明导电薄膜领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种易后处理的水基银纳米线墨水及其薄膜制备，解决目前水基墨水涂覆性能不佳以及涂覆后薄膜性能不佳的问题。本发明开发的银线墨水涂覆性能好、后处理简单，制成的薄膜的导电性、透光率高而均匀，能在电子信息领域大量使用。本发明的特征在于：

(1)该墨水具体配方如下：

银纳米线，0.2-1.5％；

氟碳表面活性剂，0.005-0.05％；

小分子分散剂，0.1-2％；

小分子流平剂，1-3％；

小分子消泡剂，1-2％；

水，91.45-97.695％。

(2)薄膜的制备过程为：在衬底上涂覆一层粘结剂溶液，干燥后得到粘结层。然后将(1)配制的墨水涂覆在粘结层上，烘干得银导电网络。最后涂覆一层保护层，干燥得最终的导电薄膜；

本发明所用银纳米线的直径为30-50nm，长度在10-20μm；

(1)中所用表面活性剂为ZonylFSO、ZonylFSP、ZonylFSA、Zonyl8867L、Zonyl8857A、ZonylFSN、ZonylFS、ZonylFSK、ZonylFSD、ZonylTBS、CapstoneFS等系列氟碳表面活性剂中的一种或几种的混合；

(1)中所用小分子分散剂为乙醇胺、2-氨基-2甲基-1-丙醇等高沸点液体；

(1)中所用小分子流平剂为乙二醇二丁醚、异丙氧基乙醇、丙二醇甲醚、异佛尔酮、二丙酮醇、DBE等高沸点溶剂中的一种或几种的混合；

本发明所用小分子流平剂为乙二醇二丁醚、异丙氧基乙醇、丙二醇甲醚、异佛尔酮、二丙酮醇、DBE等高沸点溶剂中的一种或几种的混合；

(1)中所用小分子消泡剂为2-己基乙醇；

(1)中墨水的配制步骤为：确定墨水配方组成，计算每种物质所需的质量。然后称取所有物质加入到一烧瓶中，搅拌30分钟。最后，将浆料用20μm孔径的滤膜过滤，得到最终的墨水；

(2)中所用衬底为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚碳酸酯、聚酰亚胺(PI)或玻璃中的一种；

(2)中所用粘结剂为环氧树脂、丙烯酸酯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯醇树脂、聚酮树脂、酚醛树脂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种的混合。用GardcoAutomaticDrawdownMachineDP8301片材式涂覆机或其他涂覆机器涂覆粘结剂溶液后，用红外烘烤灯烘烤5分钟，然后在真空烘箱中100℃下真空干燥5分钟，得到粘结层。所用红外烘烤灯为使用的红外烘烤灯的功率为800W、干燥面积为1000cm²；

(2)中在粘结层上涂覆墨水后，用红外烘烤灯烘烤5分钟，然后在真空烘箱中110℃下真空干燥10分钟，除去溶剂和其他助剂物质，得到银导电网络；