一种石墨烯透明导电膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯透明导电膜，包括：石墨烯和垂直取向剂。本发明专利技术同时提供了一种制备石墨烯透明导电膜的方法，包括：将石墨烯、表面活性剂和水混合均匀制得石墨烯溶液；然后加入垂直取向剂和PEDOT‑PSS混合均匀，制得石墨烯透明导电膜液；将石墨烯透明导电膜液涂布在基板上，加热去除膜液中的水分，即得。本发明专利技术石墨烯透明导电膜内含有垂直取向剂，垂直取向剂可以降低液晶分子在聚合物基体中的表面能，增加接触角，使得液晶分子垂直排列；同时该石墨烯透明导电膜内还含有石墨烯和PEDOT‑PSS，保证了导电膜具有很好的导电性能，因此本发明专利技术的石墨烯透明导电膜同时具有导电性能和垂直取向性能。

Graphene transparent conductive film and preparation method thereof

The invention discloses a graphene transparent conductive film, comprising graphene and a vertical alignment agent. The invention also provides a method for preparing graphene transparent conductive film includes: graphene and surfactant are mixed evenly with water to prepare graphene solution; then adding vertical orientation agent and PEDOT PSS mixed evenly, prepared graphene transparent conductive film liquid; graphene transparent conductive film liquid the coating on the substrate, heating to remove the moisture in the liquid membrane, i.e.. The invention of graphene transparent conductive film contains a vertical orientation agent, vertical orientation agent can reduce the surface of liquid crystal molecules in the polymer matrix can increase the contact angle of liquid crystal molecules, which are arranged vertically; while the graphene transparent conductive film also contains graphene and PEDOT PSS, the conductive film has good conductivity therefore, the invention of graphene transparent conductive film has both conductivity and vertical orientation performance.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯透明导电膜及其制备方法
本专利技术涉及一种石墨烯透明导电膜，还涉及一种石墨烯透明导电膜的制备方法，属于液晶显示器领域。
技术介绍
在薄膜晶体管-液晶显示器(TFT-LCD)中，通常包括彩色滤光片(CF)基板、TFT基板以及这两者之间的聚酰亚胺(PI)材料、液晶材料和框胶材料。针对常见的垂直配向(VA)显示模式而言，需要在CF基板、TFT基板上同时有一层透明到导电膜，该透明导电膜的主要作用是在CF基板和TFT基板之间形成电场，驱动液晶分子偏转，从而实现亮暗的显示。目前传统的透明导电膜使用的是由物理气相溅射(PVD)的方法制备出的氧化铟锡(ITO)薄膜。在PVD装置中，强电流轰击ITO靶材，在基板上沉积得到透明导电ITO薄膜。但是由于ITO的本身氧化物的物理特性，ITO薄膜并不能在一定外力作用下展现弯折特性，这也限制了其在柔性面板，可穿戴设备上的应用。另一方面，随着国家政策的导向，铟的成本也逐渐涨高。所以寻找高导电性和透光率、制备方法简单、资源丰富的ITO替代品具有很强的应用价值。另外，在CF基板和TFT基板上，还分别有一层薄膜材料，其主要作用是使液晶分子按一定方向排列，我们称之为配向膜(常用PI材料)。这种配向膜主要分为摩擦配相型PI材料和光配相型PI材料，但是，无论那种配向材料都会有各自的缺点。首先摩擦配相向容易造成粉尘颗粒、静电残留、刷痕等问题降低工艺良率，而光配相材料虽然可以避免这些问题，但由于材料特性受限，耐热性和耐老化性不佳，同时锚定LC分子的能力也较弱，从而影响面板的品质；其次，PI材料本身就具有高极性和高吸水性，存储和运送容易造成变质而导致配相不均，并且PI材料价格昂贵，在TFT-LCD上成膜的工艺也较为复杂，导致面板成本提高。石墨烯具有良好的导电导热性能，强度和韧性也较高，是ITO的理想替代材料，如果能够在石墨烯中在添加一些特殊的材料，制备出既可以导电有具有配向效果的石墨烯材料，对显示器技术来说将具有重大的意义。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本申请提供一种具有导电性能和垂直取向性能的石墨烯透明导电膜，该石墨烯透明导电膜内添加有垂直取向剂，所述垂直取向剂可以降低液晶分子在聚合物基体中的表面能，增加接触角，使得液晶分子垂直排列。根据本专利技术的一个方面，提供一种石墨烯透明导电膜，包括：石墨烯和垂直取向剂；所述垂直取向剂的结构通式为：R-SP-Q(n)，其中，Q为磺酸基，n为1-3的整数；SP为连接基团，其结构通式为-(CH2)m-，式中m为1-5的整数，其中的一个或多个CH2基团可任选地被亚苯基、芳香稠环、亚环烷基、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-OCH2-、-CH2O-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-CH＝CH-COO-或-OCO-CH＝CH-基团取代；R选自取代或未取代的C3-20的直链或支链烷基，其中一个或多个CH2基团可任选地被-O-、-CONH-、-COO-、-OCO-、-CO-、或-CH＝CH-基团取代，其中一个或多个氢原子可任选地被氟原子或氯原子取代。根据本专利技术的一个优选实施例，在所述结构通式R-SP-Q(n)中，当n为1时，所述连接基团SP中须含有至少两个苯环或芳香稠环。本专利技术的垂直取向剂可依靠磺酸基吸附在石墨烯表面，依靠含有刚性基团的长链达到使得液晶垂直取向的目的；本专利技术人在研究中发现，垂直取向剂分子中苯环或芳香稠环的个数越多，其垂直取向效果越好。在一些具体的实施例中，适用于本专利技术的具体的垂直取向剂选自中的一种或多种。根据本专利技术的另一个方面，提供一种石墨烯透明导电膜的制备方法，包括：S1：将石墨烯、表面活性剂和水混合均匀，制得石墨烯溶液；S2：向所述石墨烯溶液中加入垂直取向剂和PEDOT-PSS，混合均匀，制得石墨烯透明导电膜液；S3：将所述石墨烯透明导电膜液涂布在基板上，去除膜液中的水分，即可制得石墨烯透明导电膜。根据本专利技术的制备方法，对于步骤S1没有特别的限定，可按照本领域常用方法进行。例如，可将石墨烯、表面活性剂和水混合，对其进行超声处理以使其混合均匀，制得所述石墨烯溶液。根据本专利技术的一个优选实施例，对所述石墨烯没有特别限定，优选所述石墨烯为粉状，其粒度为0.5～50um。根据本专利技术的一些优选实施例，对所述表面活性剂没有特别限定，为本行业公知的表面活性剂。所述表面活性剂可以选择如阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂等本行业公知的表面活性剂。所述表面活性剂包括含氟类硅烷活性剂、硬脂酸、十二烷基磺酸钠类表面活性剂、季铵类表面活性剂、氨基酸类表面活性剂、甜菜碱型表面活性剂、脂肪酸甘油酯类表面活性剂、脂肪酸山梨坦类表面活性剂、卵磷脂类表面活性剂和吐温系列表面活性剂中的至少一种。在一些具体的实施例中，所述表面活性剂优选为十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十四烷基硫酸钠中的至少一种。根据本专利技术的一些实施方式，所述石墨烯、表面活性剂和水的质量之比为1:(50-500):(2000-10000)，优选为1:(100-300):(3000-8000)。根据本专利技术的制备方法，所述步骤S2包括：向所述石墨烯溶液中加入垂直取向剂和PEDOT-PSS，对其进行超声处理以使其混合均匀，制得石墨烯透明导电膜液。在一些具体实施例中，所述石墨烯溶液、垂直取向剂和PEDOT-PSS的质量之比为1:(0.1-1):(50-100)，优选为1:0.5:(60-80)。PEDOT-PSS即聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)，PEDOT-PSS具有高导电率、高机械强度、高可见光透射率和稳定性好的特点，将其加入透明导电膜中，可显著提高透明导电膜的导电性能。根据本专利技术的一些优选实施例，所述垂直取向剂的结构通式为：R-SP-Q(n)，其中，Q为磺酸基，n为1-3的整数；SP为连接基团，其结构通式为-(CH2)m-，式中m为1-5的整数，其中的一个或多个CH2基团可任选地被亚苯基、芳香稠环、亚环烷基、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH2-、-CH2O-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-CH＝CH-COO-或-OCO-CH＝CH-基团取代；R选自取代或未取代的C3-20的直链或支链烷基，其中一个或多个CH2基团可任选地被-O-、-CONH-、-COO-、-OCO-、-CO-、或-CH＝CH-基团取代，其中一个或多个氢原子可任选地被氟原子或氯原子取代；其中，当n为1时，所述连接基团SP中须含有至少两个苯环结构或芳香稠环结构。在一些具体的实施例中，适用于本专利技术的具体的垂直取向剂可选自中的一种或多种。根据本专利技术的一些优选实施例，对于步骤S3没有特别的限定，可按照本领域的常规技术进行。例如，将所述石墨烯透明导电膜液涂布在基板上，对其进行加热处理以去除膜液中的水分，即可制得石墨烯透明导电膜。根据本专利技术的一个实施方式，所述加热处理的处理温度为80-140℃，处理时间为3-10min。通过热处理以去除了石墨烯透明导电膜内的水分，同时垂直取向剂，会在石墨烯溶液中发生相分离，磺酸基吸附在石墨烯中，疏水性链扩散到石墨烯表面，即可制备出具有垂直取向效果的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯透明导电膜，包括：石墨烯和垂直取向剂；所述垂直取向剂的结构通式为：R‑S

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯透明导电膜，包括：石墨烯和垂直取向剂；所述垂直取向剂的结构通式为：R-SP-Q(n)；其中，Q为磺酸基，n为1-3的整数；SP为连接基团，其结构通式为-(CH2)m-，式中m为1-5的整数，其中的一个或多个CH2基团可任选地被亚苯基、芳香稠环基、亚环烷基、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-OCH2-、-CH2O-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-CH＝CH-COO-或-OCO-CH＝CH-基团取代；R选自取代或未取代的C3-20的直链或支链烷基，其中一个或多个CH2基团可任选地被-O-、-CONH-、-COO-、-OCO-、-CO-、或-CH＝CH-基团取代，其中一个或多个氢原子可任选地被氟原子或氯原子取代。2.根据权利要求1所述的石墨烯透明导电膜，其特征在于，在所述结构通式R-SP-Q(n)中，当n为1时，所述连接基团SP中含有至少两个苯环或芳香稠环结构。3.根据权利要求1或2所述的石墨烯透明导电膜，其特征在于，所述垂直取向剂选自中的一种或多种。4.一种权利要求1-3中任意一项所述的石墨烯透明导电膜的制备方法，包括：S1：将石墨烯、表面活性剂和水混合均匀，制得石墨烯溶液；S2：向所述石墨烯溶液中加入垂直取向剂和PEDOT-PSS，混合均匀，制得石墨烯透明导电膜液；S3：将所述石墨烯透明导电膜液涂布在基板上，去除膜液中的水分，即可制得石墨烯透明导电膜。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：将石墨烯、表面活性剂和水混合，对其进行超声处理以使其混合均匀，制得所述石墨烯溶液；和/或所述表面活性剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种或多种。6.根据权利要求4或5中所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯、表面活性剂和水的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰松，
申请(专利权)人：深圳市华星光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44