一種石墨烯及白色石墨烯摻雜的柔性透明導電膜涂層材料的制作方法
【專利摘要】一種面向液體涂覆工藝的摻雜石墨烯及白色石墨烯的柔性透明導電膜涂層材料，包括表面經(jīng)過電暈處理的PET或復合基材層，PET或復合基材層表面涂覆導電涂料層，其導電涂料層包括以下重量百分比的原料：異丙醇20～50%，正丁醇20～50%，乙二醇單乙醚10～20%，乙酰檸檬酸三丁酯1～5%，膠粘劑5～10%，司班851～5%，乙基纖維素0.8～5%，20-30納米銀粉4～10%，100-400納米銀粉15～20%，石墨烯均相溶液0.5～5%，白色石墨烯均相溶液0.5～5%。該導電膜材料具有成膜表面導電性能穩(wěn)定，電阻率低，透光率高，附著力強的特點，同時，膜材料充分利用白色石墨烯及石墨烯材料的特殊性能,實現(xiàn)成膜后高性能透明、導電、散熱、耐磨等多重效果。
【專利說明】
一種石墨烯及白色石墨烯摻雜的柔性透明導電膜涂層材料
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及柔性透明導電膜領域，提供一種可用于液體涂覆工藝的摻雜石墨烯及白色石墨烯的柔性透明導電膜涂層材料。
【背景技術】
[0002]目前在透明導電薄膜市場中幾乎處于壟斷地位的是采用真空噴鍍的方法制備的稀有金屬氧化物ITO (氧化銦錫)。ITO具有以下的缺點:
1、稀有金屬價格飛速上揚。由于平面顯示產(chǎn)品和薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，ITO需求與日倶增。ITO的主要元素銦是稀有金屬，地球儲量少。過去幾年中，銦的價格快速上漲，已經(jīng)探明的儲量在未來10年將會被全部用完。
[0003]2、生產(chǎn)工藝投資巨大，過程浪費。傳統(tǒng)的ITO采用真空濺射的方法生產(chǎn)，投資巨大。生產(chǎn)過程中浪費能源與原材料，同時產(chǎn)生很多廢料。稀有金屬的回收重新提煉非常昂蟲貝O
[0004]3、ITO易碎易斷。在長時間彎曲，或者頻繁點擊下，ITO容易產(chǎn)生局部碎裂。這樣會導致觸摸屏的不靈敏，太陽能電池的效率下降?？蓮澢允荌TO最大的挑戰(zhàn)，因為光電產(chǎn)品制造在可彎曲基板上已經(jīng)成為業(yè)界不可扭轉(zhuǎn)的趨勢。
[0005]4、涂層大小局限性。由于生產(chǎn)工藝的局限性，真空噴鍍法只能做小面積的涂層，無法在大面積上進行完整均勻涂層。
[0006]本發(fā)明專利采用新工藝，新材料，新技術來生產(chǎn)高性能白色石墨稀及石墨稀復合納米導電薄膜材料，其中所涉及的石墨稀(graphene)是一種新型炭材料，它具有由單層碳原子緊密堆積而成的二維蜂窩狀晶體結(jié)構(gòu)。石墨烯獨特而完美的結(jié)構(gòu)使它具有優(yōu)異的電學、力學、熱學和光學等特性，近年來石墨烯在柔性透明導電薄膜方面展現(xiàn)出巨大的應用潛力。
本發(fā)明專利所涉及的白色石墨烯，又被稱為六方硼氮，構(gòu)成它的元素有硼和氮兩種，與碳元素構(gòu)成的石墨烯是等電子體。它們具有同樣的六方平面結(jié)構(gòu)，因此在許多物理性質(zhì)上具有相似性。例如，它們都可以彎曲閉合稱為納米管，都具有非常高的熱導率，都具有非常強的機械性能，都具有極強的耐高溫、耐腐蝕的性質(zhì)。然而，與石墨烯的高導電性不同，白色石墨烯是很好的絕緣材料，其帶寬高達5.5電子伏。白色石墨烯這項獨特的絕緣性，使其在復合膜材料的應用方面，成為石墨烯的有效補充。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有ITO導電膜的缺陷以及傳統(tǒng)制備技術的不足，提供一種新型的可用于液相大規(guī)模涂覆的摻雜石墨烯及白色石墨烯的柔性透明導電膜涂液。該導電膜材料具有成膜表面導電性能穩(wěn)定，電阻率低，透光率高，附著力強的特點，同時，膜材料充分利用白色石墨烯及石墨烯材料的特殊性能，實現(xiàn)成膜后高性能透明、導電、散熱、耐磨等多重效果。
[0008]本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的。
[0009]一種摻雜石墨烯及白色石墨烯的柔性透明導電膜涂層材料，包括表面經(jīng)過電暈處理的PET或復合基材層，PET或復合基材層表面涂覆導電涂料層，導電涂料層包括以下重量百分比的原料:
異丙醇20?50%
正丁醇20?50%
乙二醇單乙醚10?20%
乙酰檸檬酸三丁酯 I?5%
膠粘劑5?10%
司班85I?5%
乙基纖維素0.8?5%
20-30納米銀粉 4?10%
100-400納米銀粉 15?20%
石墨烯均相溶液 0.5?5%
白色石墨烯均相溶液0.5?5%
其中，所述PET或復合基材層的基材厚度為50-280 μπι，寬度為95-1500cm，透光率彡92%。優(yōu)選地，所述PET基材層的PET基材的厚度為100-150 μπι，ΡΕΤ基材的透光率為94?96%0
[0010]其中，所述膠接劑為有機硅油、丙烯酸膠水或聚氨酯膠水，所述膠接劑的粘度為2-5cps，固含量小于65%。優(yōu)選地，膠接劑的粘度為3-4 cps，固含量為30_40%。
[0011]其中，所述的石墨烯均相溶液包含氧化石墨、石墨烯基納米粒子及銀離子復合溶液，固含量小于30%。
[0012]其中，所述的白色石墨烯均相溶液，包含有六方硼氮納米粒子，尺寸為20-50納米，優(yōu)選地，尺寸為30-40納米。
[0013]優(yōu)選地，一種摻雜石墨烯及白色石墨烯的柔性透明導電膜，所述的導電涂料層包括以下重量百分比的原料:
異丙醇20?40%
正丁醇20?40%
乙二醇單乙醚10?20%
乙酰檸檬酸三丁酯 2?5%
膠粘劑6?10%
司班853?5%
乙基纖維素I?2%
20-30納米銀粉 5?10%
100-400納米銀粉 12?20%
石墨烯均相溶液 2?5%
白色石墨烯均相溶液2?5%
更優(yōu)選地，一種摻雜石墨烯及白色石墨烯的柔性透明導電膜，所述的導電涂料層包括以下重量百分比的原料: 異丙醇25?40%
正丁醇25?40%
乙二醇單乙醚12?20%
乙酰檸檬酸三丁酯3?4%
膠粘劑6?8%
司班853?4%
乙基纖維素I?1.5%
20-30納米銀粉5?8%
100-400納米銀粉16?18%
石墨烯均相溶液 2?5%
白色石墨烯均相溶液3?5%。
【附圖說明】
[0014]圖1:一種摻雜石墨烯及白色石墨烯的柔性透明導電膜的納米銀粒子燒結(jié)前后對比圖；
圖2: —種摻雜石墨烯及白色石墨烯的柔性透明導電膜成膜后的截面圖
【具體實施方式】
以下實施例是一種摻雜石墨烯及白色石墨烯的柔性透明導電膜涂層材料的優(yōu)選配方，這些配方為非限定性實時方式，其知識用于具體說明本發(fā)明，本領域的技術人員完全可以根據(jù)本發(fā)明的思路和選料配比篩選出的配方均為本發(fā)明的保護范圍。
[0015]實施例1
一種摻雜石墨烯及白色石墨烯的柔性透明導電膜，所述的導電涂料層包括以下重量百分比的原料:
異丙醇20%
正丁醇20%
乙二醇單乙醚10%
乙酰檸檬酸三丁酯 5%
膠粘劑5%
司班855%
乙基纖維素1%
20-30納米銀粉 5%
100-400納米銀粉 15%
石墨烯均相溶液 3%
白色石墨烯均相溶液5%
(1)按照比例稱取上述配方量的原料，將上述納米銀粉分別放入150°C烤箱，在烤箱中放置30分鐘去除原料中的水分；
(2)在容器中加入稱量好的異丙醇、正丁醇、乙二醇單乙醚、乙基纖維素，將該混合物放入專用攪拌器中以100rpm轉(zhuǎn)速攪拌20min， (3)在上述混合物中依次加入粒徑30納米的銀粉、粒徑200納米的銀粉和有機硅油，在攪拌器中以100rpm轉(zhuǎn)速攪拌30min ；
(4)在上述混合物中加入石墨稀及白色石墨稀均相溶液，在攪拌器中以100rpm轉(zhuǎn)速攪拌30min ；
(5)在上述混合物中加入司班85和乙酰梓檬酸三丁酯，米用超聲波方式分散，分散時間為150分鐘，得到導電涂料。
[0016]本發(fā)明制得的納米銀柔性導電涂料為粒徑200nm，pH值為6.4，固含量為20%，密度為1.015g/ml的無色透明液體。將該液體放入專用液相涂覆設備中，進行涂膜，即可得到柔性透明導電膜。
[0017]實施例2
一種摻雜石墨烯及白色石墨烯的柔性透明導電膜，所述的導電涂料層包括以下重量百分比的原料:
異丙醇20%
正丁醇20%
乙二醇單乙醚10%
乙酰檸檬酸三丁酯 5%
膠粘劑5%
司班854.6%
乙基纖維素1.4%
20-30納米銀粉 4.5%
100-400納米銀粉 14.5%
石墨烯均相溶液 2.5%
白色石墨烯均相溶液5.5%
(1)按照比例稱取上述配方量的原料，將上述納米銀粉分別放入150°C烤箱，在烤箱中放置30分鐘去除原料中的水分；
(2)在容器中加入稱量好的異丙醇、正丁醇、乙二醇單乙醚、乙基纖維素，將該混合物放入專用攪拌器中以100rpm轉(zhuǎn)速攪拌20min，
(3)在上述混合物中依次加入粒徑30納米的銀粉、粒徑200納米的銀粉和有機硅油，在攪拌器中以100rpm轉(zhuǎn)速攪拌30min ；
(4)在上述混合物中加入石墨稀及白色石墨稀均相溶液，在攪拌器中以100rpm轉(zhuǎn)速攪拌30min ；
(5)在上述混合物中加入司班85和乙酰梓檬酸三丁酯，米用超聲波方式分散，分散時間為150分鐘，得到導電涂料。
[0018]本發(fā)明制得的納米銀柔性導電涂料為粒徑190nm，pH值為6.5，固含量為20%，密度為1.01g/ml的無色透明液體。將該液體放入專用液相涂覆設備中，進行涂膜，即可得到柔性透明導電膜。
[0019]實施例3
一種摻雜石墨烯及白色石墨烯的柔性透明導電膜，所述的導電涂料層包括以下重量百分比的原料: 異丙醇20%
正丁醇20%
乙二醇單乙醚10%
乙酰檸檬酸三丁酯 5%
膠粘劑5%
司班854.3%
乙基纖維素1.7%
20-30納米銀粉 6%
100-400納米銀粉 16%
石墨烯均相溶液 1%
白色石墨烯均相溶液1%
(1)按照比例稱取上述配方量的原料，將上述納米銀粉分別放入150°c烤箱，在烤箱中放置30分鐘去除原料中的水分；
(2)在容器中加入稱量好的異丙醇、正丁醇、乙二醇單乙醚、乙基纖維素，將該混合物放入專用攪拌器中以100rpm轉(zhuǎn)速攪拌20min，
(3)在上述混合物中依次加入粒徑30納米的銀粉、粒徑200納米的銀粉和有機硅油，在攪拌器中以100rpm轉(zhuǎn)速攪拌30min ；
(4)在上述混合物中加入石墨稀及白色石墨稀均相溶液，在攪拌器中以100rpm轉(zhuǎn)速攪拌30min ；
(5)在上述混合物中加入司班85和乙酰梓檬酸三丁酯，米用超聲波方式分散，分散時間為150分鐘，得到導電涂料。
[0020]本發(fā)明制得的納米銀柔性導電涂料為粒徑250nm，pH值為6.8，固含量為20%，密度為1.02g/ml的無色透明液體。將該液體放入專用液相涂覆設備中，進行涂膜，即可得到柔性透明導電膜。
[0021]實施例4
一種摻雜石墨烯及白色石墨烯的柔性透明導電膜，所述的導電涂料層包括以下重量百分比的原料:
異丙醇20%
正丁醇20%
乙二醇單乙醚10%
乙酰檸檬酸三丁酯 5%
膠粘劑5%
司班854%
乙基纖維素2%
20-30納米銀粉 6%
100-400納米銀粉 16%
石墨烯均相溶液 0.5%
白色石墨烯均相溶液1.5%
(I)按照比例稱取上述配方量的原料，將上述納米銀粉分別放入150°C烤箱，在烤箱中放置30分鐘去除原料中的水分；
(2)在容器中加入稱量好的異丙醇、正丁醇、乙二醇單乙醚、乙基纖維素，將該混合物放入專用攪拌器中以100rpm轉(zhuǎn)速攪拌20min，
(3)在上述混合物中依次加入粒徑30納米的銀粉、粒徑200納米的銀粉和有機硅油，在攪拌器中以100rpm轉(zhuǎn)速攪拌30min ；
(4)在上述混合物中加入石墨稀及白色石墨稀均相溶液，在攪拌器中以100rpm轉(zhuǎn)速攪拌30min ；
(5)在上述混合物中加入司班85和乙酰梓檬酸三丁酯，米用超聲波方式分散，分散時間為150分鐘，得到導電涂料。
[0022]本發(fā)明制得的納米銀柔性導電涂料為粒徑210nm，pH值為6.5，固含量為20%，密度為0.995g/ml的無色透明液體。將該液體放入專用液相涂覆設備中，進行涂膜，即可得到柔性透明導電膜。
[0023]實施例5
一種摻雜石墨烯及白色石墨烯的柔性透明導電膜，所述的導電涂料層包括以下重量百分比的原料:
異丙醇20%
正丁醇20%
乙二醇單乙醚10%
乙酰檸檬酸三丁酯 5%
膠粘劑5%
司班851%
乙基纖維素1%
20-30納米銀粉 5%
100-400納米銀粉 14%
石墨烯均相溶液 4%
白色石墨烯均相溶液5%
(1)按照比例稱取上述配方量的原料，將上述納米銀粉分別放入150°C烤箱，在烤箱中放置30分鐘去除原料中的水分；
(2)在容器中加入稱量好的異丙醇、正丁醇、乙二醇單乙醚、乙基纖維素，將該混合物放入專用攪拌器中以100rpm轉(zhuǎn)速攪拌20min，
(3)在上述混合物中依次加入粒徑30納米的銀粉、粒徑200納米的銀粉和有機硅油，在攪拌器中以100rpm轉(zhuǎn)速攪拌30min ；
(4)在上述混合物中加入石墨稀及白色石墨稀均相溶液，在攪拌器中以100rpm轉(zhuǎn)速攪拌30min ；
(5)在上述混合物中加入司班85和乙酰梓檬酸三丁酯，米用超聲波方式分散，分散時間為150分鐘，得到導電涂料。
[0024]本發(fā)明制得的納米銀柔性導電涂料為粒徑230nm，pH值為7，固含量為20%，密度為1.018g/ml的無色透明液體。將該液體放入專用液相涂覆設備中，進行涂膜，即可得到柔性透明導電膜。
[0025]按照實施例1-5所制得的透明柔性導電膜，750克鉛筆硬度彡2H，附著力彡4B、表面電阻為0.1 Ω/□、熱收縮率MD彡0.8%，TD彡0.8%，透光率彡92%。
[0026]以上所述實施方式，只是本發(fā)明的較佳實施方式，并非來限制本發(fā)明實施范圍，故凡依本發(fā)明申請專利范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應包括本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種摻雜石墨烯及白色石墨烯的柔性透明導電膜涂層材料，其特征包括表面經(jīng)過電暈處理的PET或復合基材層，PET或復合基材層表面涂覆的導電涂料層。2.根據(jù)權(quán)利I所要述的PET或復合基材層，其基材厚度為50-280μπι，寬度為95-1500cm，透光率彡92% ;優(yōu)選地，所述PET基材層的PET基材的厚度為100-150 μπι，PET基材的透光率為94~96%。3.根據(jù)權(quán)利I所述的導電涂層材料，包括以下重量百分比的原料:異丙醇20?50%，正丁醇20?50%，乙二醇單乙醚10?20%，乙酰檸檬酸三丁酯I?5%，膠粘劑5?10%，司班851?5%，乙基纖維素0.8?5%，20-30納米銀粉4?10%，100-400納米銀粉15?20%，石墨烯均相溶液0.5?5%，白色石墨烯均相溶液0.5?5%。4.根據(jù)權(quán)利3所述的膠接劑為有機硅油、丙烯酸膠水或聚氨酯膠水，所述膠接劑的粘度為2-5cps，固含量小于65%;優(yōu)選地，膠接劑的粘度為3-4 cps，固含量為30_40%。5.根據(jù)權(quán)利3所述的石墨烯均相溶液包含氧化石墨、石墨烯基納米粒子及銀離子復合溶液，固含量小于30%。6.所述的白色石墨烯均相溶液，包含有六方硼氮納米粒子，尺寸為20-50納米，優(yōu)選地，尺寸為30-40納米。
【文檔編號】C09D101/28GK106032407SQ201510118291
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月18日
【發(fā)明人】孫正宗
【申請人】常州新墨能源科技有限公司