[发明专利]用于制备透明导电层的含有处于醇/水混合物中的银纳米线和分散的苯乙烯/(甲基)丙烯酸类共聚物的组合物

说明书

本发明分别涉及一种适于制备透明导电层的组合物、一种用于制备透明导电层的方法，以及所述组合物用于制备所述导电层的用途。

本文所用的术语“透明导电层”是指以下层：(i)在施加适当电压时，能够允许电流流动，和(ii)根据ASTM D1003测量，在可见区(400-700nm)中的光透射率为80％或更大，参见例如US 8,049,333。所述层通常设置在衬底表面上，其中所述衬底通常为电绝缘体。该透明导电层作为抗静电层和电磁波屏蔽层广泛用于平板液晶显示器、触摸屏、电致发光器件、薄膜光伏电池中。

该透明导电层通常为包含(i)光学透明固体相邻相(也称为基体)和(ii)在所述基体中延伸的导电纳米物质的导电网络的复合体。基体由一种或多种光学透明聚合物形成。所述基体在层内结合导电纳米物质，填充所述导电纳米物质之间的空隙，提供机械完整性以及层稳定性且使该层与衬底表面结合。导电纳米物质的导电网络允许电流在层内的相邻和重叠导电纳米物质之间流动。由于纳米物质尺寸小，其对复合体的光学行为的影响非常小，因此允许形成光学透明复合体，即根据ASTM D1003测得在可见区(400-700nm)中光透射率为80％或更大的复合体，参见例如US 8,049,333。

该透明导电层通常通过如下方法制备，将溶解或分散在合适液体中的包含足量如下组分的组合物施加至衬底表面：

(i)一种或多种形成基体的粘合剂，

(ii)导电纳米物质，和

(iii)任选的辅助成分，

且从施加至所述衬底的所述表面上的所述组合物中移除在25℃和101.325kPa下为液体的那些成分(下文中称为液体成分)，从而达到在所述衬底的所述表面上形成透明导电层的程度，所述透明导电层包含施加组合物的在25℃和101.325kPa下为固体的成分(下文中称为固体成分)。用于制备透明导电层的该类组合物通常称为油墨。

US 2008/0182090A1公开了一种适于用作高速印刷的油墨以制造电子电路如RFID天线等的组合物，所述组合物包含以下成分：

(a)导电颗粒，优选为银颗粒，更优选为银薄片，

(b)苯乙烯/(甲基)丙烯酸类共聚物，

(c)阴离子润湿剂，

(d)消泡剂，和

(e)水，

以及任选的至少一种选自如下组的溶剂：醇、胺、二醇、乙酸酯、醚、酮、醛和酰胺。根据US 2008/0182090A1，阴离子润湿剂优选选自磺基琥珀酸碱金属盐和阴离子聚丙烯酸盐共聚物。

根据US 2008/0182090A1，获得的导电层的厚度为3-7μm。优选地，在US 2008/0182090A1所述的油墨中，银颗粒(a)的浓度为组合物的约10-90％，且共聚物(b)的浓度为组合物的约2-50％。因此，在所述油墨中，在25℃和101.325kPa下为固体的成分(下文称为固体成分)的浓度明显较高。US2008/0182090A1未公开所得导电层的光学性质，然而据认为光透射率由于油墨中的大量固体成分而相当低且雾度相当高。在施加至衬底表面以制备导电层的油墨的给定湿厚度下，可获得的导电层的厚度及因此不透明度随施加油墨中固体成分浓度的增加而增大。因为湿厚度因技术原因而存在下限，几乎不可能通过降低湿厚度来降低可获得的导电层的厚度和不透明度，且为了获得完全透明导电层，湿厚度必须尽可能接近所述下限。

US 2012/0097059A1公开了一种油墨组合物，其包含：多种金属纳米结构、一种或多种粘度调节剂及包含水和一种或多种水混溶性共溶剂的含水液体载剂，其中水为含水液体载剂重量的约40-60％，其中共溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、丙二醇、丙二醇甲基醚或乙二醇。根据US 2012/0097059A1，使用共溶剂以便在印刷后促进油墨干燥，这是因为对混溶性溶剂的体系而言，沸点低于各纯溶剂的沸点。根据US 2012/0097059A1，优选油墨组合物包含一种或多种表面活性剂，其用以调节表面张力和润湿。优选表面活性剂为氟表面活性剂、基于烷基酚乙氧基化物的非离子表面活性剂、仲醇乙氧基化物和炔系表面活性剂。在某些实施方案中，US 2012/0097059A1的油墨组合物进一步包含粘合增进剂，其中粘合增进剂为有机硅烷化合物。

在非在先公开的申请(申请号62/037,630)中，描述了一种适于制备透明导电层的组合物，所述组合物包含导电纳米物质和一种或多种溶解的苯乙烯/(甲基)丙烯酸类共聚物。其并未公开所述组合物包含一种或多种选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇和叔丁醇的醇。