一种柔性透明导电木基薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性透明导电木基薄膜，该种薄膜通过以下方法制备得到：S1、将旋切木质薄片浸没于脱木素反应溶液中，在密封条件下加热搅拌反应，反应结束后除去反应后的黑液，再依次用去离子水、无水乙醇、丙酮清洗木质薄片；S2、将处理后的木质薄片夹于两张亲水性聚四氟乙烯薄膜之间，置于热压机下进行热压处理，得到压缩的木质薄膜；S3、以压缩的木质薄膜作为基底材料，在该基底表面涂覆一层可聚合的低共熔溶剂；S4、将低共熔溶剂

【技术实现步骤摘要】
一种柔性透明导电木基薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料领域，特别涉及一种柔性透明导电木基薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]近来，商业光电设备的激增，例如液晶显示器、触控面板、光伏和有机发光二极管，都需要透明导电薄膜。最广泛和研究最充分的透明导电薄膜材料是氧化铟锡。工业中的透明导电掺杂金属氧化物既可以是p型也可以是n型半导体。尽管氧化铟锡具有出色的光电性能，高透光率(>85％),低薄层电阻(R
s
)(范围从10到100Ωsq
–1)，但仍然存在一系列缺点：(1)铟的稀缺性和高成本；(2)脆性/陶瓷性质，如在相对低应变下会断裂，在循环弯曲时机械性能下降；(3)寿命有限：在某些情况下，性能下降的直接结果是铟扩散到和光伏器件的有源层以及本身因暴露于环境中的少量粘合剂和酸而腐蚀；(4)生产成本高：薄膜的制作方法多种多样，包括丝网印刷、分子束外延、磁控溅射、溶胶
‑
凝胶技术、和脉冲激光沉积，但这些方法中的大多数要么因高温条件而需要大量能源消耗，要么因沉积效率低下而浪费原材料。
[0003]为应对全球气候变化、资源短缺和废物处理等问题，人们越来越关注环保和可再生材料的开发。作为一种原材料，木材是一种可持续、可再生和可生物降解环保原材料，它作为一种工程材料已有数千年的历史，今天仍在生活的各个地方广泛使用，比如在造纸、纺织品加工、建筑、家具等领域。最近，木基材料越来越多地被认为是一种生物基模板，以赋予一些新的特性，这些木材衍生材料已准备好在电子、生物医学设备和能源等新
的应用中进行探索。与硅基或塑料基电子产品相比，人们在纸上制备柔性电子产品或可印刷电子产品方面付出了很多努力，这些电子产品具有优异的柔韧性、低成本、重量轻、惰性、可回收性和高机械强度。然而，所生产的典型纸张的多孔结构、高表面粗糙度、光学不透明性或能源密集型制造无法满足下一代“绿色”电子产品的所有要求。为了克服这些问题并扩大使用纤维素作为电子设备主体基板的机会，“透明木材”的概念横空出世。
[0004]从成分的角度来看，木材主要由纤维素，半纤维素、木质素组成。通过脱除三种组分中的木质素成分，难得到类似于纸张的木材纤维素薄膜。在微观结构方面，木材纤维素薄膜中的纤维是高度取向的，具有各向异性。在纤维素生长方向，由大量的纳米纤维组成，这也造就了木材在该方向具有非常高的力学性能。同时，作为一种可再生的环保原材料，木材薄膜基底也具有良好的生物相容性，无毒性。这些特点均说明木材是极具潜力的柔性电极基底材料。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术的不足及存在的问题，本专利技术提供一种柔性透明导电木基薄膜的制备方法，该制备方法过程简单、反应条件相对温和、材料制备成本低，易于工业化。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种柔性透明导电木基薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、将旋切木质薄片浸没于脱木素反应溶液中，在密封条件下加热搅拌反应，反应结束后除去反应后的黑液，再依次用去离子水、无水乙醇、丙酮清洗木质薄片；
[0009]S2、将处理后的木质薄片夹于两张亲水性聚四氟乙烯薄膜之间，置于热压机下进行热压处理，得到压缩的木质薄膜；
[0010]S3、以压缩的木质薄膜作为基底材料，在该基底表面涂覆一层可聚合的低共熔溶剂；
[0011]S4、将低共熔溶剂
‑
木质复合薄膜放置于紫外灯下照射固化，得到所述的柔性透明导电木基薄膜。
[0012]优选的，所述步骤S1中旋切木质薄片的厚度为0.01mm
‑
0.5mm。
[0013]优选的，所述步骤S1中脱木素反应溶液为1wt％
‑
5wt％亚氯酸钠溶液，再以冰醋酸调节pH值至3
‑
5。
[0014]优选的，所述步骤S1中密封条件下加热搅拌反应的加热温度为50
‑
90℃，反应时间为4
‑
24h。
[0015]优选的，所述步骤S2中热压处理的热压温度为30
‑
50℃，热压压强为0.3MPa
‑
2MPa,热压时间为12h
‑
48h。
[0016]优选的，所述可光聚合的低共熔溶剂通过如下方法配置，将氯化胆碱与丙烯酰胺加热搅拌混合均匀，再冷至室温，再加入N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺和1173光引发剂，搅拌溶解完全即可。
[0017]优选的，所述氯化胆碱与丙烯酰胺的摩尔比为1:(2
‑
6)，丙烯酰胺与N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺的摩尔比为100:(1
‑
2)，1173光引发剂占混合体系质量的1％。
[0018]优选的，所述氯化胆碱与丙烯酰胺的加热温度为90℃，搅拌时间为4h。
[0019]优选的，所述紫外灯的光源为365nm，照射固化时间为10s
‑
1min。
[0020]为克服现有技术的不足及存在的问题，本专利技术还提供一种柔性透明导电木基薄膜，该薄膜通过上述方法制备得到。
[0021]本专利技术中木质薄片在脱木素反应溶液的作用下可去除木质材料中的光吸收部分
‑
木质素，且色素被去除掉，可得到白色的木质薄片，该薄片大部分含量只剩下纤维素。在低温压缩下，木质薄片的管道和孔道被极致压缩成纳米孔径或消失，且由于压缩过程中，纤维素和水的相互作用，最终压缩成的木质薄膜中的纤维素间存在大量的氢键产生相互作用，从而使得木质薄膜具有超高的力学性能。由于光反射或折射的孔径消失，木质薄膜基底具有良好的光透过率，经表面涂覆可聚合的低共熔溶剂后，木质薄膜残留的一些孔道结构被进一步填充，加上聚丙烯酰胺和木材纤维素具有接近的光折射率，复合材料在紫外灯下固化后，具有超高的透明度。由于可聚合的低共熔溶剂具有柔性导电的特性，与木质薄膜复合后，使得复合材料具有超高的透明度、导电性和柔性。本专利技术的木质薄膜质量轻、成本低、制作过程简单绿色，适合大规模生产，在柔性显示器、有机发光二极管、储能器件、太阳能电池、电磁屏蔽、可穿戴传感器等领域有广泛应用前景。
[0022]导电成分选择较为廉价的可光聚合低共熔溶剂，制造成本低；选用木质薄膜作基底，减少了对金属、玻璃、塑料及不可降解聚合物等材料的依赖，木质薄膜具有良好的机械性能，以及低共熔溶剂和木质材料间的氢键结合可赋予透明导电薄膜优异的力学性能。
[0023]本专利技术方法整个工艺制备过程简单，反应条件温和，对设备要求不高，有利于工业
化生产，原材料成本低且可再生，无毒，环保。
[0024]本专利技术方法制备的复合材料柔韧性好、透光率高、机械性能强、导电性能好，为高附加值的生物质基复合薄膜材料，在柔性显示器、有机发光二极管、储能器件、太阳能电池、电磁屏蔽、可穿戴传感器等领域有广泛应用前景。
具体实施方式
[0025]为了便于本领域技术人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性透明导电木基薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1、将旋切木质薄片浸没于脱木素反应溶液中，在密封条件下加热搅拌反应，反应结束后除去反应后的黑液，再依次用去离子水、无水乙醇、丙酮清洗木质薄片；S2、将处理后的木质薄片夹于两张亲水性聚四氟乙烯薄膜之间，置于热压机下进行热压处理，得到压缩的木质薄膜；S3、以压缩的木质薄膜作为基底材料，在该基底表面涂覆一层可聚合的低共熔溶剂；S4、将低共熔溶剂
‑
木质复合薄膜放置于紫外灯下照射固化，得到所述的柔性透明导电木基薄膜。2.根据权利要求1所述的柔性透明导电木基薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中旋切木质薄片的厚度为0.01mm
‑
0.5mm。3.根据权利要求2所述的柔性透明导电木基薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中脱木素反应溶液为1wt％
‑
5wt％亚氯酸钠溶液，再以冰醋酸调节pH值至3
‑
5。4.根据权利要求3所述的柔性透明导电木基薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中密封条件下加热搅拌反应的加热温度为50
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90℃，反应时间为4
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24h。5.根据权利要求1所述的柔性透明导电木基薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张细花，王明，
申请(专利权)人：清远粤绿新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：