一种透明导电膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种透明导电膜及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：1）将导电材料加入到水性溶剂中，搅拌混匀，制得纺丝液；2）采用静电纺丝将所述纺丝液喷射至透明衬底上，制得透明导电膜；其中，所述导电材料至少包括聚乙撑二氧基噻吩和聚苯乙烯磺酸盐，控制所述静电纺丝的电压为8～50kV，纺丝速率为5～100uL/min，接收距离为5～25cm。本发明专利技术所述方法工艺操作简单、设备成本低廉、工艺可控性强、适用性好，利用该方法能够制得厚度均匀且耐弯折性能优异的透明导电膜。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供，该制备方法包括如下步骤：1）将导电材料加入到水性溶剂中，搅拌混匀，制得纺丝液；2）采用静电纺丝将所述纺丝液喷射至透明衬底上，制得透明导电膜；其中，所述导电材料至少包括聚乙撑二氧基噻吩和聚苯乙烯磺酸盐，控制所述静电纺丝的电压为8～50kV，纺丝速率为5～100uL/min，接收距离为5～25cm。本专利技术所述方法工艺操作简单、设备成本低廉、工艺可控性强、适用性好，利用该方法能够制得厚度均匀且耐弯折性能优异的透明导电膜。【专利说明】
本专利技术属于导电材料制备
，具体涉及。
技术介绍
聚乙撑二氧基噻吩(PEDOT)是3，4_乙撑二氧基噻吩(EDOT)的聚合物，具有分子结构简单、能隙小、电导率高、环境稳定性好等特点，然而其不溶性在很大程度上限制了其在各个领域的广泛应用。目前，采用水溶性的高分子电解质聚苯乙烯磺酸盐(PSS)掺杂的PEDOT能够较好地分散在水溶液中，从而形成一种稳定的PED0T/PSS悬浮液，该悬浮液在基片上能够形成透明导电膜。利用此方法可以有效地解决因PEDOT的不溶性而带来的加工等问题，从而使PEDOT广泛应用于各种透明导电材料，例如柔性太阳能电池、电容屏等。相对于传统的氧化铟锡制备的透明导电膜，利用PEDOT导电材料制备的透明导电膜具有导电率高、透过率高、抗弯折性好、耐热、绿色环保、价格便宜等优点，因此得到了快速的发展。目前，通常采用涂布的方式将PEDOT导电材料制作在基底上，从而形成透明导电膜。尽管利用涂布的方式可以制备多种不同厚度的薄膜，但是该方法存在设备成本高、基底平整度要求高、不易均匀成膜、易形成刮痕、膜厚度范围有限(通常为I?5um)等缺点。静电纺丝是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成喷射流进行纺丝加工的一种工艺，其原理具体为:喷射装置中聚合物溶液或熔融液(纺丝液)在力的作用下，受表面张力作用而保持在喷嘴处的高分子液滴，在高压电场诱导下表面聚集电荷，受到一个与表面张力方向相反的电场力，当电场逐渐增强时，喷嘴处的液滴由球状被拉长为锥状，形成所谓的泰勒锥(Taylorcone),而当电场强度增加至一个临界值时，电场力就会克服液体的表面张力而从泰勒锥中喷出；喷射流在高电场的作用下发生震荡而不稳，产生频率极高的不规则性螺旋运动，在高速震荡中，喷射流被迅速拉细，溶剂也迅速挥发，最终形成直径在nm级的纤维，并以随机的方式散落在收集装置上。利用静电纺丝技术制备出的超细纤维具有均一性好、直径和长度上可控等优点，但是如何利用静电纺丝技术直接制备厚度均匀的薄膜仍然存在诸多问题。
技术实现思路
本专利技术提供，该制备方法工艺操作简单、设备成本低廉、工艺可控性强、适用性好，利用该方法制备的透明导电膜厚度均匀且耐弯折性能优巳升。本专利技术提供的一种透明导电膜的制备方法，包括如下步骤:I)将导电材料加入到水性溶剂中，搅拌混匀，制得纺丝液；2)采用静电纺丝将所述纺丝液喷射至透明衬底上，制得透明导电膜；其中，所述导电材料至少包括聚乙撑二氧基噻吩和聚苯乙烯磺酸盐，控制所述静电纺丝的电压为8?50kV，纺丝速率为5?100uL/min，接收距离为5?25cm0本专利技术首先通过聚苯乙烯磺酸盐(PSS)使聚乙撑二氧基噻吩(PEDOT)溶解并均匀分散于水性溶剂中，从而制成可纺性良好的纺丝液；随后通过静电纺丝将纺丝液制成直径均一的纳米导电纤维并直接喷射至透明衬底上，使纳米导电纤维均匀沉积在透明衬底上形成导电层，从而制得透明导电膜。本专利技术所述方法能够控制纳米导电纤维的长度和直径以及其在透明衬底上的沉积厚度，并且沉积在透明衬底上的纳米导电纤维所形成的导电层厚度均匀，均一性良好，制得的透明导电膜的耐弯折性能优异。进一步地，所述导电材料中聚乙撑二氧基噻吩与聚苯乙烯磺酸盐的质量配比可以为100:1~20，从而更利于保证PEDOT溶解在水性溶剂中并且分散均匀。在本专利技术的具体实施方案中，PEDOT与PSS的质量配比可以为100:1~15，进一步可以为100:1~10，更具体地示例可以为100:4~6，例如100:4。导电材料在水性溶剂中的含量以利于得到可纺性良好的纺丝液为标准，进一步地，所述导电材料与水性溶剂的质量配比可以为I~20:100。在本专利技术的具体实施方案中，所述导电材料与水性溶剂的质量配比可以I~15:100，进一步可以为1~10:100，更具体地示例可以为5~10:100，例如5~6:100，从而得到可纺性良好的纺丝液。在本专利技术中，所述水性溶剂例如可以为水或其它使PEDOT在其中具有良好溶解性的水性溶剂。进一步地，所述导电材料还包括无机导电材料，所述无机导电材料与所述聚乙撑二氧基噻吩的质量配比可以为I~30:100。在本专利技术的具体实施方案中，所述无机导电材料与PEDOT的质量配比可以为I~20:100，进一步可以为I~10:100，更具体地示例可以为4~10:100，例如4 =IOO0无机导电材料的添加有利于增加透明导电膜的导电性。进一步地，所述无机导电材料选自纳米银粒子、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。其中，所述纳米银粒子的粒径可以< IOnm,所述石墨烯的粒径可以< 20nm,所述碳纳米管的直径可以≤20nm，从而保证无机导电材料在PEDOT溶液中的分散性良好。进一步地，所述聚乙撑二氧基噻吩的重均分子量范围可以为I万~8万，例如5万左右；选择具有适当分子量的PEDOT高分子聚合物，更利于静电纺丝工艺的实施以及获得均一且尺寸可控的纳米导电纤维。此外，本专利技术的聚苯乙烯磺酸盐(PSS)可以为聚苯乙烯磺酸钠等，本专利技术对PSS的分子量不作严格限定，其可以为本领域常规采用的PSS。进一步地，所述透明衬底的材料可以为玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚苯乙烯(PS)或聚醚醚酮(PEEK)。在本专利技术的具体实施方案中，例如可以采用玻璃、PET等。进一步地，所述透明衬底的厚度可以为0.02~0.5_。在本专利技术的具体实施方案中，所述透明衬底的厚度可以为0.05~0.2mm,例如0.1mm左右。本专利技术中，控制所述静电纺丝的电压为8~50kV，例如可以为10~20kV ;纺丝速率为5~100uL/min，例如可以为20~60uL/min ;接收距离(即透明衬底与喷头之间的距离)为5~25cm,例如可以为5~15cm。本领域的技术人员可以根据纺丝液的性质(如粘度等)和/或对纳米导电纤维的质量要求(如直径、长度等)在上述范围的来选择适宜的静电纺丝工艺参数。进一步地，可以根据所述透明衬底的尺寸和形状来选择一个或多个喷头进行喷射，并且可以控制喷头或透明衬底的移动使纳米导电纤维均匀覆盖在透明衬底上，例如可以根据实施需要作水平移动、垂直移动、圆周移动等。另外，可以通过控制纺丝液的用量、透明衬底的表面积、喷射的时间等参数来控制沉积在所述透明衬底上的导电层的厚度。本专利技术还提供一种透明导电膜，按照上述任一所述方法制得，其包括透明衬底和位于所述透明衬底上的导电层，所述导电层的厚度为0.05?3um。本专利技术所述导电层通过静电纺丝将纺丝液喷射至透明衬底上所形成，所述纺丝液为至少包括聚乙撑二氧基噻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明导电膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）将导电材料加入到水性溶剂中，搅拌混匀，制得纺丝液；2）采用静电纺丝将所述纺丝液喷射至透明衬底上，制得透明导电膜；其中，所述导电材料至少包括聚乙撑二氧基噻吩和聚苯乙烯磺酸盐，控制所述静电纺丝的电压为8～50kV，纺丝速率为5～100uL/min，接收距离为5～25cm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周志华，
申请(专利权)人：南昌欧菲光科技有限公司，深圳欧菲光科技股份有限公司，苏州欧菲光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36