增强的透明导电涂料及其制备方法技术

通过涂布含纳米金属的乳液生产的经涂布的透明导电器件（膜、三维物体等），所述乳液形成具有增强的电学、光学和其它性质的导电图案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 专利
本专利技术涉及含有金属纳米粉末的改善的透明导电涂料及其制备方法。北旦 冃眾全部在2004年12月13日提交的美国专利申请序列第11/010947、 11/010948和11/010949号描述了包含金属纳米粉末的导电透明涂料的生产方 法，这些文献通过参考结合于此。该方法包括以下步骤(i)将在溶剂中的金属 纳米粉末与至少一种选自粘合剂、表面活性剂、添加剂、聚合物、缓冲剂、分 散剂和/或偶联剂的组分混合，得到均匀的混合物；(ii)将该均匀的混合物与水 或一种水混溶性溶剂或水混溶性溶剂的混合物混合，形成W/0型乳液；(iii)通 过丝网印刷、铺展、旋涂、浸涂等各种技术将所述乳液施涂到待涂布的表面上； (iv)使溶剂从乳液中蒸发；(v)烧结涂布的层，从而在基材表面上形成导电的透 明涂层。在上述专利申请所述的透明导电涂层的一个实施方式中，均匀混合物中的 溶剂是蒸发速率大于水的蒸发速率的有机溶剂或有机溶剂的混合物。所得涂层 的形式是有序或无规的导电图案，其中所述图案自发或通过印刷技术得到。虽 然这些涂层的电导率出乎意料的高，在一些情况中仍然希望电导率提高到更接 近体相银的电导率，而不会不利地影响涂层的光学性质。在一些情况中，还需 要提高乳液在涂布之前的稳定性。专利技术概述本专利技术涉及增强由纳米金属粉末形成的透明导电涂层的性质。在本专利技术的 一个方面中，通过电镀(例如铜或镍电镀)增强涂层的电导率。本专利技术的另一个 方面涉及增强涂层电导率的方法，该方法包括(i)在涂布的透明膜上沉积光刻 胶材料，填充导电图案中的开口，覆盖纳米金属图案；(ii)通过未涂布的一侧以某种方式照射所述膜，使得只有已经沉积在图案开口中的光刻胶材料曝光；(iii) 对未曝光的光刻胶材料进行清洗或蚀刻，使得纳米金属图案无覆盖；(iv)对所 述涂层进行电镀处理；(v)清洗或蚀刻膜中其余的光刻胶。本专利技术的另一方面涉及通过使用油酸或山梨聚糖三油酸酯(Span 85)之类 的稳定剂提高用于形成透明导电涂层的乳液的稳定性。本专利技术的另一方面涉及对通过喷涂技术施涂到表面，特别是不规则三维表 面上的制剂进行优化。本专利技术的另一方面涉及在乳液中使用某些氟化的表面活性剂。本专利技术的增强的透明导电涂料可以施涂到不同的基材上，例如玻璃、聚合 物膜或三维器件(如箱子、容器等)上。适用于此技术的施涂方法是刮涂、喷涂 或任何其它可使用的液体涂布技术。本专利技术的增强的透明导电涂料可广泛用于许多应用中，例如电磁屏蔽、电 致发光、触摸屏、有机发光二极管、透明电极、燃料电池、太阳能电池、电子 器件等。结合附图，下文将详细描述本专利技术的一个或多个实施方式。通过以下详细 说明、附图和权利要求可以清楚地了解本专利技术的其它特点、目的和优点。附图说明图l:用乳液TCC-109-191-l+形成的图案 图2:用乳液TCC-117-13-2形成的图案 图3:用乳液TCC-117-14-1形成的图案图4:用乳液36-02-01和36-02-02 (40 p棒)在PET膜上形成的图案 图5:用乳液117-68-2-1和117-68-2-2在PET膜(用1%辛基三乙氧基硅垸 进行过底涂)上形成的图案图6:用乳液E46-1 A在PET膜上形成的图案专利技术详述本专利技术的增强的透明导电涂料是基于全部在2004年12月13日提交的美 国专利申请序列第11/010947、 11/010948和11/010949号中描述的透明导电涂料。这些涂料具有电导率是由于存在纳米尺寸的金属粉末。合适的纳米金属颗粒包括银、银-铜合金、银-钯合金或者US 5,476,535 ("Method of Producing High Purity Ultra-Fine Metal Powder(生产高纯度超细金属粉末的方法)")和PCT申请 WO 2004/000491 A2 ("A Method for the Production of Highly Pure Metallic Nano-Powders and Nano-Powders Produced Thereof(生产高纯度金属纳米粉末的 方法以及该方法生产的纳米粉末)")描述的通过冶金化学方法(MCP)生产的其 它银合金或金属或金属合金。该方法包括(a)形成特定混合组成的铝-银合金； (b)通过一系列沥滤步骤沥滤铝组分，其中使新鲜的沥滤剂与经过处理的固体材 料反应，提供逐渐更多孔和均匀的银合金。在步骤(c)中进行超声振动，通过多 次超声振动使团聚体崩解，促使沥滤剂渗透到合金的不断增长的孔洞中。在步 骤(d)中，除去银团聚体中的沥滤剂，然后在最后的步骤中清洗和干燥团聚体。 因而，产生的粉末具有"非均匀的球状"变形椭圆的类蠕虫形状，它们的化学 组成可以最多包含0.4重量％的铝，这两点都是该生产方法所特有的。 文中所用的术语"纳米"指小粒度(D90小于100纳米)。 用纳米金属粉末涂布基材的方法包括(i)使在溶剂中的金属纳米粉末与至 少一种选自粘合剂、表面活性剂、添加剂、聚合物、缓冲剂、分散剂和/或偶联 剂的组分以得到均匀混合物的形式进行混合；(ii)使该均匀的混合物与水或一种 水混溶性溶剂或水混溶性溶剂的混合物混合，形成W/0型乳液；(iii)通过丝网 印刷、铺展、旋涂、浸涂等各种技术将所述乳液施涂到待涂布的表面上；(iv) 使溶剂从乳液中蒸发；(v)烧结涂布的层，从而在基材表面上得到导电的透明涂 层。金属纳米粉末可以单独使用，或者与提高电导率的添加剂组合使用，所述 添加剂选自下组中的至少一种金属胶体和/或金属可还原盐和/或有机金属络 合物和/或有机金属化合物，它们能够分解形成导电材料。较佳地是，混合溶液 中金属纳米粉末的浓度在1重量％至50重量％之间，更优选在2重量％至10 重量％之间。混合溶液可包含有机溶剂或有机溶剂的混合物。所述有机溶剂的特征是在 环境条件下其蒸发速率大于水的蒸发速率。混合溶液中有机溶剂或有机溶剂混 合物的浓度优选在20重量％至85重量％之间，更优选在40重量％至80重量6%之间。所述溶剂可选自下组中的至少一种石油醚、己烷、庚烷、甲苯、苯、 二氯乙烷、三氯乙烯、氯仿、二氯甲垸、硝基甲烷、二溴甲垸、环戊酮、环己 酮、紫外和热固化单体(例如丙烯酸酯)和它们的任意混合物。混合溶液中粘合剂的浓度通常在0重量％至3重量％之间。较佳地，所述 粘合剂选自(但不限于)乙基纤维素和/或改性脲。分散乳液中表面活性剂或表面活性剂混合物的浓度优选为0重量％至4 重量％。所述表面活性剂或表面活性剂混合物优选包含非离子型和离子型化合物中的至少一种，选自SPAN-20、 SPAN-80、 一油酸甘油酯、十二烷基硫酸钠 和它们的任意组合。还发现某些氟化的表面活性剂在这些乳液中也能良好地起 作用。这类氟化的表面活性剂的例子包括可从3M公司购得的FC 4430以及可 从杜邦公司购得的Zonyl FSH、 Zonyl FS300、 Zonyl FSA、 Zonyl FSJ、 Zonyl FS-610、 Zonyl 1033-D、 Zonyl FS500和Zonyl FS 510。另外，还发现加入山梨聚糖三油酸酯(SPAN-85)和油酸之类的某些稳定剂 能够稳定乳液，延长发生沉降之前的时间。为了用乳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基材上形成透明导电涂层的方法，所述方法包括：　ａ．使在溶剂中的金属纳米粉末与粘合剂、表面活性剂、添加剂、聚合物、缓冲剂、分散剂和／或偶联剂中的至少一种组分混合，形成均匀的混合物；　ｂ．使所述均匀的混合物与水或一种水混溶性溶 剂或溶剂的混合物混合，形成乳液；　ｃ．将所述乳液施涂到待涂布的基材的表面上；　ｄ．使溶剂从涂布的乳液中蒸发；　ｅ．烧结涂布的层，在基材上形成导电图案；　ｆ．用含铜或镍的电解质组合物电镀导电图案。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A贾巴，C罗特曼，F德拉维加，J布罗德，
申请(专利权)人：西玛耐诺技术以色列有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]