[发明专利]一种制备银导电涂层的方法

说明书

一种制备银导电涂层的方法涉及材料技术领域。本发明将光固化技术和原位体积加成技术结合，制备导电银涂层。以光固化胶作为铜粒子连接料，在氧气存在条件下第一次光照，光固化胶部分固化，固定铜粒子，利用铜与银盐溶液间的原位置换反应，生成具有体积加成效应紧密接触的金属银层，再二次光照，固定新生成的金属银，得到具有良好导电性质的银涂层。本方法绿色环保，效率高，反应温度低，设备简单，步骤简单，成本低，方法可靠，解决导电涂层导电困难问题，大大提高了导电涂层导电能力。本方法在抗静电、电磁屏蔽、防腐导电、电子电路等许多方面都有潜在的应用。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种银导电涂层的制备方法。

背景技术

导电涂层作为具有特定功能的涂层，广泛存在于生产与生活中。人们一般利用导电涂料制备导电涂层。导电涂料大致分为两类，分别为结构型导电涂料和复合型导电涂料。结构型导电涂料是导电高分子聚合物本身成膜或与其它高分子混合成膜，直接发挥导电的功能，这种导电涂料组成简单，却不易制取。相比之下，复合型导电涂料更易制取，其一般是由导电功能型的有机或者无机粒子与无导电能力但作为粒子连接料的成膜树脂组成。一般来说，金属系列导电填料导电性较佳，金属纳米粒子或微米粒子常用作金属导电填料。另一方面，成膜树脂也会影响涂料导电性能和机械性能。成膜树脂需要有合适的粘度以与金属纳米粒子均匀混合，因此，常需加入稀释剂降低粘度，按照液态向固态转变的方式的不同成膜树脂分为热固型和光固型两种。

热固型成膜树脂一般使用挥发性有机溶剂降低粘度，在加热的过程中，溶剂挥发，树脂从液体变为固体，金属粒子距离变小，从而导电。加热温度过高，溶剂挥发过快，粘度迅速降低，粒子与树脂混合不均，涂层表面产生气孔，影响涂层的外观效果；温度过低，固化时间会相应变长，同时填料易发生沉降，涂料的导电性能也会减弱。另外，加热会对热敏性基材产生破坏，因此也不适应于纸基、塑料基上导电涂层的制备。

光固化型成膜树脂利用活性稀释剂降低树脂粘度，经光照引发聚合反应，树脂交联固化。其中，活性稀释剂上带有反应性官能团参与固化过程成膜，因此，固化过程无挥发性溶剂，不存在溶剂带来的污染问题和表面问题，而且，光固化速度快，效率高，固化只需要几十秒，因而导电填料固化前不易出现沉降等问题，是一种优秀的连接料，目前是导电涂料研究领域的热点。

但是，由于在分散的过程中，金属粒子被光固化树脂润湿并分散于其中，树脂固化后，阻断金属粒子彼此接触，金属粒子被包裹在其内部，影响粒子间导电通路的形成，影响涂层导电性能，造成光固化导电涂料发展缓慢。因此，使金属粒子接触，减小金属粒子间距，从而提高导电能力，是光固化导电涂层的发展方向。

原位体积加成是利用具有强还原能力的高价小尺寸的金属还原低价的大尺寸的金属离子，使得新形成的金属从原子数量和体积上同时增长，并在原位的氧化还原过程中实现金属粒子的融合生长，提高了金属间的接触，使整个金属层变得更加密实，这样的金属涂层具有导电的性质。典型的，铜单质与银盐溶液发生置换反应时，铜与银盐的化学计量比为1:2，即1个铜原子原位还原银盐后可以产生两个银原子，且银原子半径比铜原子半径大，因此，当铜与银盐反应后，生成的金属银以成倍的数量和体积增加，得到连续的导电结构。这种方法生成的涂层导电效果好，应用在制备柔性导电涂层方面有巨大的潜力。

在此，我们将光固化型导电涂料与原位体积加成技术结合，使金属粒子接触，减小导电涂层中金属粒子间距，从而解决光固化型导电涂层导电困难问题，提高涂层导电能力。

但我们同时注意到，由于新生成的金属依靠范德华力这种弱相互作用力吸附着于涂层或基材表面，容易脱落，面对这一问题，我们需要提供一种固定方法，既不影响金属间的氧化还原反应，又能固定新生成的金属。