一种含导电网络结构层的导电塑料薄膜及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含导电网络结构层的导电塑料薄膜及制备方法。将水溶性聚合物、增稠剂、粘结剂、银纳米线加入水中混合均匀后冷冻处理，得到微米级导电框架，接着与紫外光固化低聚物、光引发剂、流平剂混合制成光固化涂覆液，接着辊涂于薄膜基体表面，烘干，紫外线辐照固化，制得含导电网络结构层的导电塑料薄膜。该方法通过将银纳米线与聚合物经双向冷冻干燥方法制成微米级导电框架，避免了银纳米线堆积，有助于在光固化涂层中形成网络状结构作为导电通道，利于提升导电性，降低了电阻率，并且制备方法简单可控，无需使用大量溶剂、助剂，降低了成本，可大规模制备。

A conductive plastic film with conductive network structure layer and its preparation method

The invention provides a conductive plastic film containing a conductive network structure layer and a preparation method thereof. Water-soluble polymers, thickeners, binders and silver nanowires were added into water to mix evenly and then freeze to obtain a micron-scale conductive framework. Then they were mixed with ultraviolet-cured oligomers, photoinitiators and leveling agents to prepare a photo-curable coating solution. Then the film was rolled on the surface of the film substrate, dried and cured by ultraviolet radiation, and the conductive plastic film with conductive network structure layer was prepared. This method can avoid the accumulation of silver nanowires and help to form a network structure as a conductive channel in the photo-curable coatings. It is conducive to improving the conductivity and reducing the resistivity. The preparation method is simple and controllable. It does not need to use a large number of solvents and additives, reduces the cost and can be manufactured on a large scale. Prepare.

【技术实现步骤摘要】
一种含导电网络结构层的导电塑料薄膜及制备方法
本专利技术涉及复合薄膜领域，具体涉及导电薄膜，特别是涉及一种含导电网络结构层的导电塑料薄膜及制备方法。
技术介绍
近年来，柔性产品如可穿戴设备越来越受到人们的推崇。而柔性产品的开发离不开柔性基底。但目前柔性基底的不成熟导致柔性产品的开发陷入瓶颈。在可实现柔性导电基底的PSS、石墨烯、碳纳米管、纳米金属线中，银纳米线作为目前最有可能实现商业化柔性导电薄膜的材料，其研究备受关注。银纳米线作为金属纳米材料，不溶于各种溶剂。因而，要使其可使用成本较低的喷涂、滚涂、刮涂等加工方式，必须添加各种助剂制备银纳米线稳定分散、涂覆性能优异的银纳米线涂覆液。涂覆液性能决定加工出来的银导电薄膜的性能，而助剂的选择则决定了涂覆液的性能，其分散性能极大影响薄膜的导电性能。该方法需使用大量的溶剂，不仅成本较高，且最终导电效果不甚理想。因此，需要寻找一种技术手段，既能改善银纳米线涂覆液的导电性，又能降低成本。中国专利技术专利申请号201810226238.4公开了一种银纳米线与氧化镍复合透明导电薄膜的制备方法，使用两步旋涂法将所制备的氧化镍覆在银纳米线透明导电薄膜上，合成银纳米线与氧化镍复合透明导电薄膜材料。中国专利技术专利申请号201610312744.6公开了一种银纳米线导电薄膜的处理方法，该方法主要通过酸处理银纳米线导电薄膜，提高银纳米线导电薄膜的光电性能。具有以下优点：工艺简单，容易操作；高效去除银纳米线薄膜表面的氧化银；改善了银纳米线薄膜表面平整度；提高了银纳米线薄膜的导电性，降低了薄膜的方阻。中国专利技术专利申请号201810564205.0公开了一种含银纳米线的导电薄膜的制备方法；配制浓度为4.5~10mmol/L的金属盐-乙二醇溶液，然后将其转移至烧杯中且烧杯口用保鲜膜密封，放入超声波清洗仪中进行超声震荡，备用；用药匙称取少许硝酸银，随后称取适量PVP，并将二者混合转移至烧杯中，在均匀搅拌的条件下，缓慢滴加20~40mL乙二醇，然后将烧杯置入超声波清洗仪中，使硝酸银和PVP充分溶解。中国专利技术专利申请号201711327934.6公开了一种银纳米线复合透明导电薄膜及其制备，该透明导电薄膜包括透明玻璃，层叠在玻璃之上的第一层银纳米线导电层，覆盖于银纳米线之上采用超声喷雾方法制备得到的氧化锌保护层。该专利技术具备以下优势：降低生长温度为200~260℃；降低反应腔室生长压力为10~500Pa；采用惰性气体作为载气降低反应腔室中氧气比例，从而改善了氧化锌生长过程中加热温度下氧气对银纳米线的腐蚀作用。根据上述，现有方案中将银纳米线添加制备导电薄膜的技术方法，需要添加各种助剂进行分散，不仅效果不理想，而且成本较高，制约了导电薄膜的发展。
技术实现思路
针对目前应用较广的银纳米线导电薄膜的制备过程较为复杂，存在导电效果不理想、成本较高等问题，本专利技术提出一种含导电网络结构层的导电塑料薄膜及制备方法，从而有效提高了导电薄膜的导电性，并且工艺简单，成本低廉。本专利技术涉及的具体技术方案如下：一种含导电网络结构层的导电塑料薄膜的制备方法，包括以下步骤：（1）将水溶性聚合物、增稠剂、粘结剂加入水中，搅拌均匀，配制成混合溶胶，接着加入银纳米线，超声分散均匀，得到混合体系；（2）将步骤（1）得到的混合体系注入双向冷冻模具中，接着缓慢浸入液氮中，以冷冻降温速率为1~3℃/s进行双向冷冻，待完全固化后进行冷冻干燥，制得具有网络结构的微米级导电框架；（3）将步骤（2）制得的具有网络结构的微米级导电框架加入含紫外光固化低聚物、光引发剂、流平剂的混合体系中，分散均匀，制得光固化涂覆液；（4）先对塑料薄膜基体表面进行清洗，接着将步骤（3）制得的涂覆液辊涂于薄膜基体表面，烘干，接着进行紫外线辐照固化，形成厚度为1~4μm的导电涂层，即得含导电网络结构层的导电塑料薄膜。优选的，步骤（1）所述水溶性聚合物为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸中的至少一种。优选的，步骤（1）所述增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素中的至少一种。优选的，步骤（1）所述粘结剂为淀粉、糊精、醋酸乙烯树脂、环氧树脂中的至少一种。优选的，步骤（1）中，水溶性聚合物32~37重量份、增稠剂1~3重量份、粘结剂2~4重量份、水40~53重量份、银纳米线12~16重量份。优选的，步骤（3）所述紫外光固化低聚物为聚丁二烯低聚物、环氧丙烯酸低聚物、聚氨酯丙烯酸低聚物、聚酯丙烯酸低聚物、聚醚丙烯酸低聚物中的至少一种。优选的，步骤（3）所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2,4,6(三甲基苯甲酰基) 二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯中的至少一种。优选的，步骤（3）所述流平剂为异佛尔酮、二丙酮醇、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷中的至少一种。优选的，步骤（3）中，具有网络结构的微米级导电框架25~35重量份、紫外光固化低聚物58~72重量份、光引发剂2~4重量份、流平剂1~3重量份。优选的，步骤（4）所述烘干温度为90～100℃，烘干时间为3~5h。优选的，步骤（4）所述紫外线辐照的辐照功率为800~1000W，辐照时间为60~90min。本专利技术还提供一种上述制备方法制备得到的含导电网络结构层的导电塑料薄膜。先将水溶性聚合物与增稠剂、粘结剂、水配制成混合溶胶，再将银纳米线加入溶胶中超声分散，随后将混合体系注入双向冷冻模具，再缓慢浸入液氮中进行双向冷冻，待完全固化后进行冷冻干燥，形成具有网络结构的微米级导电框架；进一步将微米级导电框架分散在含紫外光固化低聚物、光引发剂、流平剂等的混合体系中，搅拌均匀得到光固化涂覆液，对薄膜表面进行清洗，然后将该涂覆液辊涂在薄膜基体表面，烘干后由紫外光照固化形成导电涂层，得到产品。本专利技术提供了一种含导电网络结构层的导电塑料薄膜及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1、提出了通过形成导电框架制备含导电网络结构层的导电塑料薄膜的方法。2、通过将银纳米线与聚合物经双向冷冻干燥方法制成微米级导电框架，避免了银纳米线堆积，有助于在光固化涂层中形成网络状结构作为导电通道，利于提升导电性，降低了电阻率。3、本专利技术的制备方法简单可控，无需使用大量溶剂、助剂，降低了成本，可大规模制备。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。实施例1制备过程为：（1）将水溶性聚合物、增稠剂、粘结剂加入水中，搅拌均匀，配制成混合溶胶，接着加入银纳米线，超声分散均匀，得到混合体系；水溶性聚合物为聚乙烯醇；增稠剂为甲基纤维素；粘结剂为淀粉；其中，水溶性聚合物35重量份、增稠剂2重量份、粘结剂3重量份、水47重量份、银纳米线13重量份；（2）将步骤（1）得到的混合体系注入双向冷冻模具中，接着缓慢浸入液氮中，以冷冻降温速率为2℃/s进行双向冷冻，待完全固化后进行冷冻干燥，制得具有网络结构的微米级导电框架；（3）将步骤（2）制得的具有网络结构的微米级导电框架加入含紫外光固化低聚物、光引发剂、流平剂的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含导电网络结构层的导电塑料薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将水溶性聚合物、增稠剂、粘结剂加入水中，搅拌均匀，配制成混合溶胶，接着加入银纳米线，超声分散均匀，得到混合体系；（2）将步骤（1）得到的混合体系注入双向冷冻模具中，接着缓慢浸入液氮中，以冷冻降温速率为1~3℃/s进行双向冷冻，待完全固化后进行冷冻干燥，制得具有网络结构的微米级导电框架；（3）将步骤（2）制得的具有网络结构的微米级导电框架加入含紫外光固化低聚物、光引发剂、流平剂的混合体系中，分散均匀，制得光固化涂覆液；（4）先对塑料薄膜基体表面进行清洗，接着将步骤（3）制得的涂覆液辊涂于薄膜基体表面，烘干，接着进行紫外线辐照固化，形成厚度为1~4μm的导电涂层，即得含导电网络结构层的导电塑料薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种含导电网络结构层的导电塑料薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将水溶性聚合物、增稠剂、粘结剂加入水中，搅拌均匀，配制成混合溶胶，接着加入银纳米线，超声分散均匀，得到混合体系；（2）将步骤（1）得到的混合体系注入双向冷冻模具中，接着缓慢浸入液氮中，以冷冻降温速率为1~3℃/s进行双向冷冻，待完全固化后进行冷冻干燥，制得具有网络结构的微米级导电框架；（3）将步骤（2）制得的具有网络结构的微米级导电框架加入含紫外光固化低聚物、光引发剂、流平剂的混合体系中，分散均匀，制得光固化涂覆液；（4）先对塑料薄膜基体表面进行清洗，接着将步骤（3）制得的涂覆液辊涂于薄膜基体表面，烘干，接着进行紫外线辐照固化，形成厚度为1~4μm的导电涂层，即得含导电网络结构层的导电塑料薄膜。2.根据权利要求1所述一种含导电网络结构层的导电塑料薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述水溶性聚合物为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸中的至少一种。3.根据权利要求1所述一种含导电网络结构层的导电塑料薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素中的至少一种。4.根据权利要求1所述一种含导电网络结构层的导电塑料薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述粘结剂为淀粉、糊精、醋酸乙烯树脂、环氧树脂中的至少一种。5.根据权利要求1所述一种含导电网络结构层的导电塑料...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，昝航，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51