[发明专利]一种柔性碳纳米管导电薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及导电材料领域，具体涉及一种柔性碳纳米管导电薄膜的制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，社会对新型材料的需求也越来越多。材料是人类文明进步和科技发展的物质基础，材料的更新使人们的生活也发生了巨大变化。目前，蓬勃发展的新型透明而又导电的薄膜材料在液晶显示器、触摸屏、智能窗、太阳能电池、微电子、信息传感器甚至军工等领域都得到了广泛的应用，并且正在渗透到其它科技领域中。由于薄膜技术与多种技术密切相关，因而激发了各个领域的科学家们对薄膜制备及其性能的兴趣。

透明导电薄膜(TCFs)具有优异的光电特性，而且还具有重量轻、可弯曲、不易破碎、环境友好、可以采用卷对卷工业化连续生产方式等优点，其已被广泛应用，例如：它们可被用于显示器、触板、太阳能电池等领域。所述薄膜一般包括透明的衬底，例如：PET等，在所述衬底上形成透明且导电的涂层或薄膜。目前作为主流的透明导电薄膜材料是氧化铟锡(ITO)薄膜，主要是因为该材料的靶材制备和成膜工艺都比较成熟。

作为一维纳米材料的典型代表，单壁碳纳米管具有很多优异而独特的光学、电学和机械学特性，少量的碳纳米管就可以形成一层随机的网络结构的高透光性低面电阻的薄膜—碳纳米管透明导电薄膜(CNT-TCFs)，由于其在导电、透光、强度和柔性方面都呈现良好的特性，在有机发光器件，显示器，触摸屏，薄膜晶体管，光伏器件等方面得到了广泛研究和应用。CNT薄膜和柔性基底的附着力较高，不易脱落，因此其在柔性显示领域具有不可比拟的优越性；CNT薄膜光学性质稳定，在400-800nm可见光范围内CNT薄膜透射光谱平稳，这些极大丰富了碳纳米管薄膜的应用范围，成为替代ITO薄膜制备光电显示器件的最有发展前景的材料之一。

发明内容

本发明提供一种柔性碳纳米管导电薄膜的制备方法，采用碳纳米管对PET基底进行化学改性，使得表面被含官能团的偶联剂修饰的碳纳米管能均匀分散在反应体系中并能参与PET的缩聚反应，本发明通过由碳纳米管、十二烷基苯磺酸钠、曲拉通和去离子水制备而成的高性能碳纳米管溶液，可以快速、高效地制备出大面积的柔性透明导电薄膜。

为了实现上述目的，本发明提供了一种柔性碳纳米管导电薄膜的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）制备碳纳米管改性的PET衬底

将碳纳米管进行活化处理：将碳纳米管浸泡在2-3mol/L的浓硫酸中，在室温下超声分散2-3h后，浸泡24-36h，更优选重复该步骤一次，冷却至室温后过滤，用蒸馏水洗涤至中性后烘干至恒重；

在干燥的甲苯中加入经活化处理后的碳纳米管10重量份和硅烷偶联剂15-20重量份，搅拌均匀，常温反应10-20h，冷却至室温后过滤，用干燥的甲苯洗涤，烘干至恒重，得到改性后碳纳米管；

将表面改性后碳纳米管10-30重量份加入到DMF中超声分散均匀，而后再加入对苯二甲酸100重量份、乙醇45-50重量份、催化剂三氧化二锑1-2重量份和稳定剂磷酸三苯酯2-3重量份搅拌混合均匀，同时升温至270-300℃进行缩聚，出料即得聚酯PET切片；将聚酯切片在170℃-190℃下干燥4.5-5h后，经挤出机在280-300℃温度下挤出，再经冷鼓制成铸片；经过双向拉伸制得碳纳米管改性的PET衬底；

（2）制备碳纳米管溶液

取质量分数0.1%-0.8%的碳纳米管与质量分数0.5%-5.5%的十二烷基苯磺酸钠以及余量的去离子水混合，在150-250W的超声分散仪下超声分散20-30h，在200-300rpm的转速下离心分离50-100min；

取上层悬浮液，在50-75℃的水浴中加入质量分数10-25%的曲拉通X-100溶液加热搅拌60-100min，得到所需的可以涂布的碳纳米管溶液；

（3）将碳纳米管溶液以绕线棒涂布方式涂布于上述PET衬底上，在温度为70-95℃的条件下干燥15-20min，即得柔性碳纳米管导电薄膜。

具体实施方式

实施例一

将碳纳米管进行活化处理：将碳纳米管浸泡在2mol/L的浓硫酸中，在室温下超声分散2h后，浸泡24h，更优选重复该步骤一次，冷却至室温后过滤，用蒸馏水洗涤至中性后烘干至恒重。

在干燥的甲苯中加入经活化处理后的碳纳米管10重量份和硅烷偶联剂15重量份，搅拌均匀，常温反应10h，冷却至室温后过滤，用干燥的甲苯洗涤，烘干至恒重，得到改性后碳纳米管。