[发明专利]以金属化合物为前驱体非真空制备纳米薄膜的方法

摘要

本发明公开了一种以金属化合物为前驱体非真空制备纳米薄膜的方法，其包括如下步骤S1.配制金属纳米混合液；S2.配置石墨和超导电碳黑的混合液；S3.配制丙烯酸型光敏双酚A改性环氧树脂；S4.向丙烯酸型光敏双酚A改性环氧树脂投入活性稀释剂等；S5.继续丙烯酸型光敏双酚A改性环氧树脂投入其他物料；S6.离心；S7.涂膜；S8.重复涂膜并固化。本发明的金属化合物薄膜的制备方法本方法采用非真空前驱体“墨水”胶印刷喷涂敷抹的方法，将其喷涂在弹性基板上形成金属吸收层薄膜，喷涂转化法容易控制原料和添加剂的用量，能很方便地控制膜的成分、厚度和均匀性，而且充分利用超导炭黑和石墨的加入，制备的产物粒径小、堆积结晶密度高，有效提高禁带宽度。

主权项

一种以金属化合物为前驱体非真空制备纳米薄膜的方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1.将质量分数为40％粒径为500‑700nm的金属粒子粉末，以及质量分数为60％粒径为44‑48μm的金属粒子粉末，配制成质量分数为30‑40％的金属粒子液体：将所述金属粒子投入到气流磨中干磨1‑4h，分级转速3500rpm，经过超声清洗、干燥15min，获得D50＝5μm，D97＝60μm的粉体金属颗粒，再分级出5‑10μm的粉料体，将所述粉体金属颗粒溶于质量分数为60‑70％去离子水中经超声搅拌震荡、分离20‑30min获得5‑10μm的金属粉体溶液备用；其中气流磨参数为：气流磨中压缩空气流量为60m/min，压力应≥0.5MPa，氮压机循环水压力应≥0.3MPa；氮压机循环水压力应≥0.3MPa，入口气体压力调到0～0.03MPa，工质气体压力调到0.7～0.8MPa，研磨气流含氧量≤100ppm，干磨时间1‑4h；S2.石墨和超导电炭黑占金属粉末质量分数比5‑10％，石墨和超导电炭黑质量分数比3∶2，将质量分数为5‑10％的氨水和3‑8％的盐酸加入到石墨和超导电炭黑中，浸泡5‑8min，加热至50‑60℃，加入占超导电碳黑总质量0.5‑2％超分散剂，搅拌10min后形成石墨和超导电炭黑的混合液备用；S3.在氮气的保护下，将双酚A环氧树脂、N，N‑二甲基‑3‑巯基丙胺溶剂、柠檬酸乙酰基三辛酯、二甘醇二苯甲酸酯、天然迷迭香抗氧化剂、和2‑叔丁基对苯二酚混合投入到反应釜中，在25‑35℃下反应2.5h，并搅拌催化溶解制成质量分数为80‑90％的溶液，升温至80‑95℃，在釜叶搅拌停止后加入丙烯酸、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、多元醇酯及硬脂酸金属盐密封后继续启动反应釜，保温反应4‑8h，获得丙烯酸型光敏双酚A改性环氧树脂；S4.向所述丙烯酸型光敏双酚A改性环氧树脂中加入质量比为1∶1∶1的甲基丙烯酸月桂酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、6官能聚氨酯丙烯酸酯形成的活性稀释剂；加入安息香醚、酰基膦化物中的一种或多种形成的引发剂，当加入多种时，按照等质量比进行加入；加入二苯甲酮、米氏酮中一种或多种形成的光敏剂，当加入多种时，按照等质量比1∶1进行加入，并搅拌14‑30min；S5.继续向S4步骤中形成的中间产物中，加入分散剂、消泡剂、阻燃剂、垂流沉淀防止剂，在300r/min的条件下搅拌8‑15min，再依次加入流平剂、增塑剂、稳定剂、S2步骤中的石墨和超导电炭黑的混合液、S1步骤中的金属混合液、质量分数为2‑8％的超分散剂、以及超纯水，经充分分散均匀后，利用超声波分散25min，得到5‑10μm金属化合物导电墨水浆料，并60℃真空条件下去除气泡；S6.再将获得5‑10μm金属化合物导电墨水浆料投入到纳米研磨机中研磨；研磨机转速150‑370r/min，研磨介质占研磨机有效容积的百分数30‑40％，介质尺寸0.1‑0.4mm，浆料固体含量35％，粘度7.0～16.0Pa.s，滤网间隙0.1mm，研磨5‑8h，超声波震荡、分散得到D50：5‑20nm和D97：80‑100nm粒子；S7.将分散均匀的金属化合物导电墨水浆料进行离心，离心的时间与转速与金属氧化物导电墨水浆料中颗粒的粒径相对应，离心后形成5‑100nm粒子颗粒氧化物导电墨水，将固含量为30‑40％的纳米粒子颗粒化合物导电墨水装于保温容器中待用；S8.在室温下，在基板上旋涂5‑20nm的纳米粒子颗粒化合物导电墨水，形成第一层金属膜，在冷光源的照射下固化收缩，并冷风吹干；再将80‑100nm的纳米粒子颗粒氧化物涂布于第一层金属膜上，形成第二层金属膜，再升温220‑300℃膨胀1‑2min，固化功率密度为80‑100w/cm的条件下，固化灯距印承物照射距离为13‑15cm，固化3‑5min；S9.重复S8步骤3‑5次，形成金属化合物薄膜，预烤70‑80℃/min，升温至100‑220℃，进行基片收尾UV固化；固化完备之后，将200目的纯度为99％的1000g硒粉，加去离子水50％和400L硝酸加热60‑70°搅拌均匀至稀释溶解，用超声细胞粉碎仪粉碎20min至100‑300nm，再将沉积好的Ag金属预置层的基片和1500L乙醇甲醇和C12‑13烷醇乳酸酯混合液放入高压釜中密封，恒温100‑200℃，反应10‑15h，结束，让反应釜在自然冷却至室温度，将Ag复合材料基片取出，在无水乙醇清洗3次，干燥后得到硒化Ag复合材料纳米薄膜基片。