一種基于海藻酸鈉的透明導電薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發明提供一種基于海藻酸鈉的柔性透明導電薄膜，屬于透明導電膜【技術領域】。該技術將海藻酸鈉與銀納米線復合后，經流延或涂覆方法制備得厚度5~50微米的海藻酸鈉基的透明導電薄膜。該薄膜在可見光范圍內透過率大于90%，550nm處光透過率為95.3~98.2%，方塊電阻范圍0.9~12kΩ/sq，抗拉強度≥72MPa，延伸率≥5%，具有良好的加工性能、可回收重復利用，是海洋生物質材料在電子工業中的新應用。
【專利說明】一種基于海藻酸鈉的透明導電薄膜及其制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于透明導電薄膜【技術領域】。
【背景技術】
[0002]近年來，電子工業與網絡行業的迅猛發展，電子電器類產品逐漸向智能化、輕薄化發展。采用觸摸屏實現人機對話成為主要的人工智能方式，因此觸摸屏及其所用的透明導電膜的用量迅速擴大。觸摸屏技術的發展，要求透明導電薄膜具備柔性、高透過率和低電阻方向發展，并具備一定的回收價值，以減少電子產品頻繁換代造成的電子污染。
[0003]傳統的透明導電薄膜為錫銦氧化物(ITO)，其中銦元素儲量有限，價格昂貴。該薄膜多采用化學沉積方法，該方法對原材料、設備要求均較高，而且所制備的透明導電薄膜均為硬質膜，不能彎曲，不能適應未來柔性觸摸屏的要求。
[0004]為達到柔性觸摸屏的要求，有關柔性的透明導電薄膜的研究和創新較多。專利【201010135926.3】采用聚酰亞胺基底，利用磁控濺射方法在聚酰亞胺表面沉積一層納米氧化錫銦，從而制得柔性透明導電膜，但由于氧化物的涂層本身質脆，彎曲性能有限。專利[200810030414.3】采用中頻磁控濺射技術在柔性基材PET聚酯膜的一面依次連續形成二氧化鈦層、二氧化硅層、銦錫氧化物層、鋅鋁氧化物層或鋅鎵氧化物層，該涂層與PET聚酯膜在高溫下結合，柔韌性有所提高，但涂層復雜且電阻較高，實用價值一般。
[0005]海藻酸鈉的生產與應用在全球處于起步階段，海藻酸鈉是存在于褐藻類中的一類天然多糖，是一種天然水溶性高分子，無毒、無刺激性，具有優良的生物相容性，可生物分解、吸收，柔韌性好，透氣性佳，易加工成型、不污染環境等優點，而且其易回收降解，有利于重復利用。海藻酸鈉被認為是最有發展前途的可生物降解的高分子材料之一，備受關注。
[0006]同時，納米技術大大 改變了人們對材料認識，納米尺度的材料將會出現諸如小尺寸效應、量子效應、表面效應等不同于常規材料的特異性能。例如，當銀涂層為25納米或采用銀納米線制成的涂層可改變銀涂層高反射的性能，輕松實現可見光透過率大于90%的特能，而且銀或銀納米線涂層為軟涂層，延展性能和彎曲性能十分優秀。
[0007]所以，如果利用海藻酸鈉材料和銀納米線制成透明導電薄膜，則會具備高柔韌性、低電阻和高透過率、對人體和環境友好、易回收降解和易加工等特性，若該薄膜得以應用，必將成為柔性透明導電膜領域的升級產品，在電子工業領域中的應用前景十分光明。
【發明內容】
[0008]本發明提供一種基于海藻酸鈉的透明導電薄膜及其制備技術，將海藻酸鈉與銀納米線復合，制備得一種柔性透明導電薄膜，該薄膜具有高韌性、高可見透過率、低電阻、綠色環保等特性，應用于電子及信息類工業領域的應用。
[0009]本發明所提供一種基于海藻酸鈉的透明導電薄膜材料及其制備方法，其包括:步驟一，將海藻酸鈉純化后制成水溶液；步驟二，采用液相多元醇方法制備銀納米線懸浮液，并將銀納米線分散于海藻酸鈉水溶液中，采用添加少量PVP促使銀納米線均勻分散；步驟三，采用流延或涂覆法成膜，真空干燥后即得透明導電膜。
[0010]選用海藻酸鈉分子量分布于20萬至200萬之間，配成海藻酸鈉水溶液的質量分數為2飛％，優選海藻酸鈉分子量為50萬左右，水溶液質量分數為3% ;銀納米線懸浮液濃度在
0.1?1.1M，優先濃度為0.2M ；PVP的濃度范圍為0.01?0.2M，優選0.15M。
[0011]本發明提供一種基于海藻酸鈉的透明導電薄膜，當海藻酸鈉質量分數為3%時，薄膜厚度為20微米時，透明導電膜的電導率為6.9kQ/Sq，抗拉強度75MPa，延伸率6.0%。
[0012]本發明通過海洋生物質材料一海藻酸鈉與銀納米線的復合，制備得高韌性、高透過率、綠色環保的透明導電薄膜，該薄膜易加工、易回收，有望成為新型的柔性透明導電膜應用于柔性顯示器件中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明所述的海藻酸鈉基體與銀納米線結構示意圖；
圖2是本發明所述的銀納米線的微觀形貌觀察圖。
【具體實施方式】
[0014]本發明中，采用易加工和回收的海藻酸鈉與高導電、高韌性的銀納米線的復合，實現了高韌性、高透過、低電阻的柔性透明導電薄膜的制備，該薄膜綠色環保，十分有益于電子產品更新換代過程中回收再利用。下面結合海藻酸鈉基透明導電薄膜的具體制備過程對本發明作詳細描述。
[0015]具體實施例1:稱取分析純級海澡酸鈉3g，加入盛有100克蒸餾水的燒杯中，常溫條件下，磁力攪拌24小時，可得粘稠狀海藻酸鈉水溶液；在氬氣保護、磁力攪拌和冷凝回流條件下，油浴控制三口燒瓶中反應溫度在160±5°C，加入10毫升乙二醇預熱30分鐘，然后快速加入5毫升(IM)的硝酸銀:乙二醇溶液，再緩慢地在10分鐘左右滴完10毫升(0.15M)PVP:乙二醇溶液。反應計時I小時。待反應液冷卻至室溫后，裝入離心管中進行離心分離。使用母液體積數3倍的蒸餾水、3000轉/分鐘的轉速下離心分離，移走上層清液，留下沉淀物。重復此操作3次，制得提純后的銀納米線水溶液；將銀納米線的水溶液滴加入海藻酸鈉的水溶液中，保持攪拌4小時后，取混合溶液采用2毫米的刮刀在玻璃或聚四氟乙烯板上成膜，再將薄膜置于60°C的真空干燥箱中干燥2小時，將薄膜與基體剝離并在3MPA壓力下保持30秒，得到海藻酸鈉基的透明導電薄膜。
【權利要求】
1.一種基于海藻酸鈉的透明導電薄膜，其特點在于所述透明導電膜中基體材料為海藻酸鈉，其中分布有銀納米線所形成網格狀結構，海藻酸鈉質量分數為60-70%，銀納米線的質量分數為10~20%。
2.如權利要求1所述，基于海藻酸鈉的透明導電薄膜的電導率為0.1Tl2kQ/Sq，抗拉強度≥72MPa，延伸率≥5%。
3.如權利要求1所述，銀納米線直徑分布于8(T300nm范圍內，且銀納米線在海藻酸鈉基體中形成網絡狀結構。
4.一種基于海藻酸鈉的透明導電薄膜的制備方法，其主要步驟包括: 步驟一，將海藻酸鈉分散于水溶液中，進行純化和均勻化處理，配成粘稠狀液體，脫泡處理；步驟二，將銀納米線懸浮液緩慢滴加入海藻酸鈉水溶液中，加滴加邊攪拌，同時滴加少量的PVP，促使銀納米線在海藻酸鈉溶液中均勻分散，制成鑄膜液；步驟三，采用流延或涂覆法將鑄膜液成膜，真空干燥、靜壓定型后得透明導電薄膜。
5.如權利要求4所述，采用海藻酸鈉分子量在20萬至500萬之間，海藻酸鈉的水溶液質量分數在2飛％，銀納米線懸浮液的濃度在0.1~1.1M，滴加PVP溶液的濃度范圍為.0.01~0.1M ;成膜后真空干燥溫度為5(T60°C，靜壓壓力為2~5MPa。
【文檔編號】H01B13/00GK103762011SQ201410019636
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月16日 優先權日:2014年1月16日
【發明者】崔光磊, 張波, 張建軍, 王曉剛, 孔慶山, 劉志宏, 徐紅霞 申請人:中國科學院青島生物能源與過程研究所