一种柔性纳米银导电膜及其制备方法与应用发明专利

一种柔性纳米银导电膜及其制备方法与应用

摘要：本发明公开了一种柔性纳米银导电膜及其制备方法与应用，涉及光学显示技术领域；该柔性纳米银导电膜主要针对以PET为基材的纳米银导电膜在使用中的不足所述柔性纳米银导电膜，包括改性TPU基材，并于该改性TPU基材之上从上到下依次设置有保护层、抗刮层、氧阻隔层、纳米银涂层、TPU基材层、纳米银涂层、氧阻隔层、抗刮层、保护层。

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202110104676.5

专利申请（专利权）人：四川羽玺新材料股份有限公司
权利人地址：四川省内江市隆昌市金鹅镇环城东路222号

专利发明（设计）人： 王中正 ,许显成 ,邬艺 ,陈仁秀

主权利要求:一种柔性纳米银导电膜及其制备方法与应用
技术领域
[0001] 本发明涉及光学显示技术领域，尤其是一种柔性纳米银导电膜及其制备方法与应用。
背景技术
[0002] 随着智能显示和移动设备的发展，OLED显示技术备受关注，其作为显示器件有着很多的优点：显示效果优异，可实现软屏化、微屏化、巨屏化，对环境的适用性强，生产成本低。传统的OLED显示器采用玻璃为基板，通过磁控溅射的方式在上面镀上一层ITO导电层，作为有机电致发光的阳极。随着磁控溅射技术的发展，薄膜溅射越来越成熟，柔性ITO导电膜替代了玻璃衬底。
[0003] 由于薄膜的耐温性较差，在磁控溅射过程中只能采用较低的温度，导致沉积在薄膜上的ITO存在附着性不佳，单位电阻率高，透光率低等缺点，在弯曲时导电层易脱落，造成器件失效。且常用的柔性薄膜为PET，在温度变化时PET收缩，而ITO膨胀，故ITO薄膜导电层更容易脱落。
[0004] 纳米银溶液作为一种优秀导电材料，具有透光率高、电阻低、可挠性高、成本低的优点，非常适合于OLED等光电行业的应用。目前行业中分布采用璇涂法、辊涂法来制作纳米银线导电膜，璇涂法存在涂布厚度不均、生产效率低的缺点，辊涂法存在纳米银线容易断裂、导电性不均匀、易产生颗粒沉积的缺点。这两种方法均存在不可克服的缺陷，导致纳米银线导电膜无法进行大规模的应用和推广。
[0005] PET是光学领域常用的一种薄膜基材，源于其优秀的光学性能和加工性。但在用于曲面或异形屏时，由于PET自身的硬度和拉伸强度，应用于曲面屏时容易产生反弹，从而产生翘边、贴合不良等问题。TPU是一种柔性材料，可以反复弯折和回弹，具有良好的光学性能，但生产加工存在难度。通过对TPU的研究，解决生产过程中的工艺问题，就可以获得以TPU为基材的纳米银导电膜，解决PET所不具备的弯折性。
发明内容
[0006] 本发明旨在提供一种柔性纳米银导电膜，该柔性纳米银导电膜主要针对以PET为基材的纳米银导电膜在使用中的不足。
[0007] 为解决上述技术目的，本发明所提供的技术方案是这样的：一种柔性纳米银导电膜，包括改性TPU基材，并于该改性TPU基材之上从上到下依次设置有保护层、抗刮层、氧阻隔层、纳米银涂层、TPU基材层、纳米银涂层、氧阻隔层、抗刮层、保护层。
[0008] 所述改性TPU基材可见光透过率＞92％，黄变指数＜2％，耐太阳辐照3000小时色差△E＜3；拉伸强度＞400MPa,断裂伸长率＞300％。
[0009] 所述抗刮层的厚度为1‑2μm。
[0010] 所述氧阻隔层的厚度为0.5‑1μm。
[0011] 所述纳米银的厚度为0.1‑0.3μm。
[0012] 所述改性TPU基材采用高分子改性聚氨酯树脂配置胶水进行涂布生产而得；所述胶水由以下重量比组分组成：三羟基化聚氨酯树脂溶液：封闭性异氰酸酯：UV吸收UV328:硅烷偶联剂KH560:乙酸乙酯＝75:15:1:0.5:8。
[0013] 所述改性TPU基材涂布厚度为10‑150μm。
[0014] 纳米银涂层包括以下重量份组分：50nm的纳米银颗粒30份；聚丙烯酸导电树脂10份；磺酸盐类分散剂2份；聚乙烯醇分散剂1份；非离子表面活性剂：1份；正丁醇：20份；稳定剂：1份；防老剂：1份；有机硅流平剂：2份。
[0015] 本发明还提供了上述柔性纳米银导电膜的制备方法，所述方法生产效率高、工艺稳定、制得的导电层品质稳定。
[0016] 所述制备方法为：
[0017] a、TPU薄膜的制作：采用精密涂布生产线进行生产，狭缝式涂布机进行涂布；把TPU胶水涂布在100μm的硅油离型膜表面，通过烤箱烘干固化后进行收卷，在50℃环境中熟化48小时，获得改性TPU薄膜；
[0018] b、TPU薄膜从涂布机上的放卷设备上以20m/min的速度被放出，狭缝式涂布机将纳米银导电液层涂布在TPU面上，然后进入40m长的第二烤箱，第二烤箱一共分为5节，每一节从进口到出口温度逐渐提高，其具体温度依次为30℃、60℃、80℃、100℃、120℃，TPU基材出烘箱后进行收卷，制成半成品P1；
[0019] c、半成品P1从涂布产线上的放卷设备上以20m/min的速度被放出，狭缝式涂布辊将氧阻隔层涂布在纳米银导电层上，然后进入40m长的第三烤箱，第三烤箱一共分为5节，每一节从进口到出口温度逐渐提高，其具体温度依次为30℃、80℃、80℃、140℃、160℃；出烘箱后收卷成为半成品P2；
[0020] d、P2从涂布产线上的放卷设备上以20m/min的速度被放出，狭缝式涂布机将硬化胶水涂布于氧阻隔层上，然后进入40m长的第四烤箱，第四烤箱一共分为5节，每一节从进口到出口温度逐渐提高，其具体温度依次为30℃、60℃、80℃、100℃、120℃；出烘箱后进行UV固化，UV能量400mj/cm2，然后进行收卷成为半成品P3；
[0021] e、半成品P3从涂布产线上的放卷设备上以20m/min的速度被放出,狭缝式涂布机将纳米银导电液层涂布在TPU面上，然后进入40m长的第二烤箱，第二烤箱一共分为5节，每一节从进口到出口温度逐渐提高，其具体温度依次为30℃、60℃、80℃、100℃、120℃，TPU基材出烘箱后进行收卷，制成半成品P4；
[0022] f、半成品P4从涂布机上的放卷设备上以20m/min的速度被放出，狭缝式涂布机将氧阻隔层涂布在纳米银导电层上，然后进入40m长的第三烤箱，第三烤箱一共分为5节，每一节从进口到出口温度逐渐提高，其具体温度依次为30℃、80℃、80℃、140℃、160℃；出烘箱后收卷成为半成品P5；
[0023] g、P5从涂布机上的放卷设备上以20m/min的速度被放出，狭缝式涂布机将硬化胶水涂布于氧阻隔层上，然后进入40m长的第四烤箱，第四烤箱一共分为5节，每一节从进口到出口温度逐渐提高，其具体温度依次为30℃、60℃、80℃、100℃、120℃；出烘箱后进行UV固化，UV能量400mj/cm2，然后进行收卷成为成品。
[0024] 上述技术方案中，纳米银导电液浓度为0.2％‑0.3％。
[0025] 上述技术方案中，所用挤出式涂布头为U型流道，深度为15mm,开口为20mm,粗糙度为Ra0.025,表面光泽度为Ra0.02.适合黏度为1‑100cps的液体进行涂布，涂布头精度为0.1‑0.2μm。
[0026] 上述技术方案中，纳米银涂层厚度为0.1‑0.3μm。
[0027] 上述技术方案中，氧阻隔层厚度为0.2‑0.4μm。
[0028] 上述技术方案中，抗刮层厚度为0.2‑1μm，UV固化能量为400mj/cm2
[0029] 本发明还提供了了上述的柔性纳米银导电膜应用于触摸屏、平面显示器、太阳能电池领域的新用途。
[0030] 相较于现有技术，本发明的有益效果是：通过自涂TPU薄膜，掌控了基材的可控性，可以根据实际需要对基材进行各种调整，形成独特的技术屏障，掌握了产品的核心技术；通过采用狭缝式涂布技术涂布纳米银导电液，避免了银线在涂布过程中出现断线的问题，保证了涂布的均匀性，提高了纳米银线导电膜的稳定性；通过进行逐层涂布的方式，实现了纳米银导电膜的品质的稳定性，减少了银粒子氧化的风险。
[0031] 本发明制得的纳米银线导电膜，相对传统的ITO导电膜，方块电阻可达10‑30欧姆/平方，透光率大于92％，成本不到ITO导电膜的50％，对于降低显示领域的成本、提高品质稳定性带来革命性的作用。
附图说明
[0032] 图1是本发明的整体结构示意图；
[0033] 图中，1、抗刮层；2、氧阻隔层；3、纳米银涂层；4、TPU基材层；5、纳米银涂层；6、氧阻隔层；7、抗刮层；其中，改性TPU基材层以及最上层和最下层的保护层并未在图中显示。
具体实施方式
[0034] 下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明。以下实施例仅仅是本发明的部分实施方式，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明护的范围。
[0035] 实施例1
[0036] 下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
[0037] 如图1所示，一种柔性纳米银线导电膜是以TPU为基材，从上往下依次是：1、抗刮层；2、氧阻隔层；3、纳米银导电层；4、改性TPU膜；5、纳米银导电层；6、氧阻隔层；7、抗刮层[0038] 其中，所述1和7抗刮层为具有防划伤功能的涂层，具体为聚氨酯丙烯酸树脂经过UV固化后得到。本发明所用1防刮层可以保证产品具有良好的防刮性能，同时对厚度有精准的控制，避免厚度过厚影响导电性能。
[0039] 其中，所述2和6氧气阻隔层为氯化树脂，其厚度为0.2‑0.4μm，可以有效组织空气的水汽和氧气进入纳米银线层从而造成银离子的氧化，最终破获导电膜的外观和导电性能。
[0040] 其中，所述3和5纳米银导电层，其厚度为0.1‑0.3μm。纳米银导电溶液可以通过以下方法获得：把聚丙烯酸导电树脂、正丁醇按照比例加入塑胶桶中进行充分混合均匀，搅拌30分钟，边搅拌边加入分散剂、表面活性剂；随后在60分钟内分三次加入纳米银颗粒，并升温至70℃，转速12000转/分钟，搅拌时间2小时；随后加入稳定剂、防老剂、有机硅流平剂，70℃下搅拌2小时，转速8000转/分钟；最后停止加热，逐步降温至常温23℃，搅拌2小时。
[0041] 本发明所用设备为陕西北人印刷机械有限公司生产，具有较高的精密度，可以确保涂布的厚度均匀性和外观的良好。
[0042] 一种柔性纳米银导电膜的制备工艺，包括以下步骤：
[0043] a、TPU薄膜的制作。采用陕西北人精密涂布生产线进行生产，狭缝式涂布机进行涂布。把TPU胶水涂布在100μm的硅油离型膜表面，通过烤箱烘干固化后进行收卷，在50℃环境中熟化48小时，获得改性TPU薄膜.
[0044] b、TPU薄膜从涂布机上的放卷设备上以20m/min的速度被放出，狭缝式涂布机将纳米银导电液层涂布在TPU面上，然后进入40m长的第二烤箱，第二烤箱一共分为5节，每一节从进口到出口温度逐渐提高，其具体温度依次为30℃、60℃、80℃、100℃、120℃，TPU基材出烘箱后进行收卷，制成半成品P1；
[0045] c、半成品P1从涂布产线上的放卷设备上以20m/min的速度被放出，狭缝式涂布辊将氧阻隔层涂布在纳米银导电层上，然后进入40m长的第三烤箱，第三烤箱一共分为5节，每一节从进口到出口温度逐渐提高，其具体温度依次为30℃、80℃、80℃、140℃、160℃；出烘箱后收卷成为半成品P2；
[0046] d、P2从涂布产线上的放卷设备上以20m/min的速度被放出，狭缝式涂布机将硬化胶水涂布于氧阻隔层上，然后进入40m长的第四烤箱，第四烤箱一共分为5节，每一节从进口到出口温度逐渐提高，其具体温度依次为30℃、60℃、80℃、100℃、120℃；出烘箱后进行UV固化，UV能量400mj/cm2，然后进行收卷成为半成品P3；
[0047] e、半成品P3从涂布产线上的放卷设备上以20m/min的速度被放出,狭缝式涂布机将纳米银导电液层涂布在TPU面上，然后进入40m长的第二烤箱，第二烤箱一共分为5节，每一节从进口到出口温度逐渐提高，其具体温度依次为30℃、60℃、80℃、100℃、120℃，TPU基材出烘箱后进行收卷，制成半成品P4
[0048] f、半成品P4从涂布机上的放卷设备上以20m/min的速度被放出，狭缝式涂布机将氧阻隔层涂布在纳米银导电层上，然后进入40m长的第三烤箱，第三烤箱一共分为5节，每一节从进口到出口温度逐渐提高，其具体温度依次为30℃、80℃、80℃、140℃、160℃；出烘箱后收卷成为半成品P5；
[0049] g、P5从涂布机上的放卷设备上以20m/min的速度被放出，狭缝式涂布机将硬化胶水涂布于氧阻隔层上，然后进入40m长的第四烤箱，第四烤箱一共分为5节，每一节从进口到出口温度逐渐提高，其具体温度依次为30℃、60℃、80℃、100℃、120℃；出烘箱后进行UV固化，UV能量400mj/cm2，然后进行收卷成为成品；
[0050] 其中，所述防刮层的配方包括6官能度聚氨酯丙烯酸树脂、光引发剂、乙酸乙酯、乙酸丁酯，其重量份数比为60：4：26：20，其固含量为60％。
[0051] 以上的实施例只是在于说明而不是限制本发明，故凡依本发明专利申请范围所述的方法所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请。

专利地区：四川

专利申请日期：2021-01-26

专利公开日期：2022-12-16

专利公告号：CN112927839B