一种透明导电小球的制备方法、透明导电小球及应用技术

本发明专利技术公开了一种透明导电小球的制备方法、透明导电小球及应用，所述制备方法包括如下步骤：(1)将可聚合低共熔溶剂、光引发剂以及交联剂混合均匀形成混合液，其中，所述光引发剂的用量为可聚合低共熔溶剂的1～3％，所述交联剂的用量为可聚合低共熔溶剂的1～3％；(2)采用连续可控流体法注射成型技术，将形成的液滴在紫外光照射下，制成透明导电小球。所述制备方法快速简便，设备易得，成本低，且无需使用任何表面活性剂，完全绿色环保。

A preparation method, transparent conducting sphere and its application

【技术实现步骤摘要】
一种透明导电小球的制备方法、透明导电小球及应用
本专利技术涉及电子领域，具体涉及一种透明导电小球的制备方法、透明导电小球及应用。
技术介绍
导电小球可以用于电子设备中，如柔性压力传感设备、人机界面、光电子器件、导电膜。目前制备导电小球的方法通常是导电材料(碳材料、金属纳米颗粒、纳米线或导电聚合物等)赋予其导电性，通过喷涂、溶剂蒸发或微流控等多种方法来实现，如中国专利CN104342646A公布了通过无氰镀金的方法制备导电微金球。但是，以上导电小球的制备过程繁琐，耗时，价格昂贵，并且通过涂敷上述深色系导电材料的方法会使制备的导电小球受到光学透明性的限制，不利于光电器件的发展。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种透明导电小球的制备方法，所述制备方法快速简便，设备易得，成本低，且无需使用表面活性剂，对环境完全绿色环保，可以制备出50um～4mm球形颗粒。本专利技术的另一目的在于，提供一种利用上述方法制备得到的透明导电小球，所制备的透明导电小球具有优异的力学性能，同时具有高灵敏度和稳定的电信号。本专利技术还提供所述透明导电小球在电致发光器件、压力传感器或光电子器件中的应用。本专利技术采取的技术方案如下：(1)将可聚合低共熔溶剂、光引发剂以及交联剂混合均匀形成混合液，其中，所述光引发剂的用量为可聚合低共熔溶剂的1～3％，所述交联剂的用量为可聚合低共熔溶剂的1～3％；优选地，所述光引发剂的用量为可聚合低共熔溶剂的1～2％，所述交联剂的用量为可聚合低共熔溶剂的1.5～2.5％。(2)在紫外光照射下，采用连续可控流体法注射成型技术制成透明导电小球。本技术方案开发了一种连续可控流体注射成型技术，实现了50um～4mm导电透明小球的快速制备。本专利技术透明导电小球的主体材料成分采用的绿色的可聚合低共熔溶剂(PDES)，是透明导电小球具有优异性能的关键构成因素之一，PDES与引发剂、交联剂的混合液在紫外光照射下固化后本身具有优秀的透明度和良好的弹性，加上PDES体系中的氢键受体在里面传输离子，其还具有优异的导电性，此外，可聚合的PDES体系在制备和聚合过程中都不含有挥发性有机化合物。本专利技术进一步通过连续可控流体法将PDES制备成透明导电小球后，透明导电小球具有优异的力学性能，也有高灵敏度和稳定的电信号。这种制备方法无需使用昂贵的制备，制作成本低，且制备过程简单快速，注射成型仅需2～3s，即可得到50um～4mm球形小颗粒，也无需使用任何表面活性剂(表面活性剂会破坏环境并且改变球形颗粒的界面性质)，完全绿色环保。实验过程中也发现，光引发剂、交联剂的用量均对是否能够制备出小球结构的透明凝胶体具有较大影响。优选地，步骤S2为：a：注射准备：将混合液吸入到注射器内，注射器一侧设有紫外线光源；b：聚合成型：将混合液以恒速从注射头中喷出，经紫外光照射喷出的液体，聚合成型后得到透明导电小球。优选地，所述的制备方法，还包括利用承接物将聚合反应制备成型的透明导电小球承接拉出的步骤。优选地，所述的制备方法，包括以下步骤：S1：可聚合低共熔溶剂的制备：将氢键受体和氢键供体混合，形成可聚合低共熔溶剂；S2：混合液制备：在可聚合低共熔溶剂中加入光引发剂和交联剂混匀，得到混合溶液；优选地，所述光引发剂为Irgacure1173与TPO的混合物；S3：注射准备：将混合液吸入到注射器内，注射器一侧设有紫外线光源，紫外线光源距离注射器的水平距离为16～20cm，垂直距离为15～17cm，功率为2800w～3500w；S4：聚合成型：将混合液恒速从注射头中喷出，同时，承接物以15～17cms-1的速度拉出，经紫外光照射混合液聚合成型，得到透明导电小球。优选地，混合液从注射头中喷出的速度为0.3～0.35mLs-1。本专利技术所述的制备方法采用UV照射使可聚合低共熔溶剂中的含有双键的氢键供体快速聚合成球，外力和表面张力决定了液滴的平衡形状，这一结果表明，在聚合过程中，可聚合低共熔溶剂的表面张力(使其成为球形)远大于其外力；在制备过程中不影响小球的表面性质。由所述制备方法制备得到的透明导电小球。所述透明导电小球的半径可调且为50um～4mm。更优选地，所述透明导电小球的半径为2mm。所述的透明导电小球在电致发光器件、压力传感器或光电子器件中的应用。所述透明导电小球不仅具有优异的力学性能，也有高灵敏度和稳定的电信号，可以应用于电致发光器件、压力传感器或光电子器件中。一种电致发光器件，包括依次层叠的导电玻璃、发光层、若干透明导电小球构成的透明导电小球层，以及非导电玻璃层。所述发光层为ZnS:Cu/道康宁SYLGARD184发光层。所述发光层的制备方法为：将一定质量的电致发光粉ZnS：Cu加入到混合均匀的道康宁SYLGARD184中搅拌均匀制得发光层不透明溶液，道康宁SYLGARD184与ZnS:Cu微粒的重量比为(1～2)：(1～2)，以800～1200r/s转速旋涂45～80s，75～85℃下固化1.5～2.5h。所述可聚合低共熔溶剂由氢键受体与氢键供体于60～100℃混合得到，所述氢键供体与氢键受体的摩尔比不小于1:3，所述氢键供体为丙烯酸、甲基丙烯酸。优选地，所述氢键受体为氯化胆碱、氯化铵、无水甜菜碱、一水甜菜碱中的一种或多种。优选地，所述氢键受体为氯化胆碱，所述氢键供体为丙烯酸、甲基丙烯酸，所述氢键供体与氢键受体的摩尔比不小于1:1。更优选地，所述氢键受体为氯化胆碱，所述氢键供体为丙烯酸，所述氢键受体与氢键供体的摩尔比为1:2。优选地，所述光引发剂为苯偶姻及衍生物光引发剂、苯偶酰类光引发剂、烷基苯酮类光引发剂、酰基磷氧化物光引发剂中的两种或多种。具体的，所述苯偶姻及衍生物光引发剂可以为安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚等。所述苯偶酰类引发剂可以为二苯基乙酮、α,α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮等。所述烷基苯酮类可以为α,α-二乙氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮等。所述酰基磷氧化物可以为芳酰基膦氧化物、双苯甲酰基苯基氧化膦等。更具体的，所述光引发剂可以为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷(TPO)、1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮)、184(1-羟基环己基苯基甲酮)中的两种或多种。更优选地，Irgacure1173与TPO的质量比为1:(1～2)。优选地，所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或多种。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术采用连续可控流体法制备了透明、球形结构规整、导电性能优异的凝胶小球，这些小球不仅表现出优良的力学性能，也有高灵敏度和稳定的电信号，并成功地构建了电致发光器件，为透明高性能电子器件的发展提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透明导电小球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将可聚合低共熔溶剂、光引发剂以及交联剂混合均匀形成混合液，其中，所述光引发剂的用量为可聚合低共熔溶剂的1～3％，所述交联剂的用量为可聚合低共熔溶剂的1～3％；/n(2)在紫外光照射下，采用连续可控流体法注射成型技术制成透明导电小球。/n

【技术特征摘要】
1.一种透明导电小球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将可聚合低共熔溶剂、光引发剂以及交联剂混合均匀形成混合液，其中，所述光引发剂的用量为可聚合低共熔溶剂的1～3％，所述交联剂的用量为可聚合低共熔溶剂的1～3％；
(2)在紫外光照射下，采用连续可控流体法注射成型技术制成透明导电小球。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2为：
a：注射准备：将混合液吸入到注射器内，注射器一侧设有紫外线光源；
b：聚合成型：将混合液以恒速从注射头中喷出，经紫外光照射喷出的液体，聚合成型后得到透明导电小球。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括利用承接物将聚合反应制备成型的透明导电小球承接拉出的步骤。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：可聚合低共熔溶剂的制备：将氢键受体和氢键供体混合，形成可聚合低共熔溶剂；
S2：混合液制备：在可聚合低共熔溶剂中加入光引发剂和交联剂混匀，得到混合溶液；
S3：注射准备：将混合液吸入到注射器内，注射器一侧设有紫外线光源，紫外线光源距离注射器的水平距离为16～20cm，垂直距离为15～17cm，功率为2800w～350...

【专利技术属性】
技术研发人员：何明辉，仝瑞平，蔡玲，陈广学，田君飞，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44