專利名稱：水溶性銀納米線墨水及其制備方法和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及銀納米線墨水及其制備方法和使用方法，特指水溶性銀納米線墨水的制備及應(yīng)用其制備透明導(dǎo)電薄膜的使用方法。
背景技術(shù)：
透明導(dǎo)電薄膜是指涂覆在具有高透光性的表面或基底上的導(dǎo)電性薄膜。其同時具有良好的光學(xué)透明度和表面?zhèn)鲗?dǎo)性，被廣泛地應(yīng)用在液晶顯示器、觸摸屏、LED以及薄膜太陽能電池等產(chǎn)品中。目前，真空蒸鍍化學(xué)沉積工藝制備的銦錫氧化物(ITO)薄膜因具有優(yōu)異的光學(xué)透明性和導(dǎo)電性而成為應(yīng)用最廣泛的材料。然而，ITO膜質(zhì)脆，在受到彎曲時容易損壞，這嚴(yán)重限制了其在柔性基底上的應(yīng)用。此外，銦資源的匱乏、較高的沉積溫度和昂貴的真空蒸鍍工藝等都促使人們尋找適于柔性基底并可低成本、高產(chǎn)量化生產(chǎn)的ITO替代品。導(dǎo)電高分子、碳納米管(CNT)、石墨烯、金屬納米線等都是有望用于代替ITO的材料。與ITO膜相比，導(dǎo)電高分子具有較高的表面電阻和較強的光學(xué)吸收，單純使用導(dǎo)電高分子無法達到實際應(yīng)用的要求。申請?zhí)枮?01010267254. 1的中國專利公開了一種通過導(dǎo)電高分子和金屬粒子的組合使用，獲得具有較高透明度和導(dǎo)電性的導(dǎo)電膜的技術(shù)。雖然該技術(shù)獲得的導(dǎo)電膜(透光率90. 1%，方塊電阻MO Ω/ □)性能上優(yōu)于純粹的導(dǎo)電高分子膜(透光率90. 5%，方塊電阻454 Ω/ □)，但是與高端的ITO膜(透光率彡90%，方塊電阻彡100Ω/口)相比，還是存在著較大的差距。單壁碳納米管直徑可達1 nm，單根管具有與金屬相當(dāng)?shù)碾妼?dǎo)率，因此具有優(yōu)異的透光性和導(dǎo)電性，但是CNT之間較大的接觸電阻使得CNT網(wǎng)絡(luò)通常具有較低的電導(dǎo)率(透光率80-90%，方塊電阻200-1000 Ω/ □)，而且CNT的制備和純化成本高，限制了 CNT薄膜的大規(guī)模應(yīng)用。石墨烯是由單層石墨片構(gòu)成的二維碳納米結(jié)構(gòu)材料，具有高遷移率(20000-50000 cm2/Vs)、高熱導(dǎo)率(3500-5300 ff/mK)和優(yōu)良的機械性能。石墨烯薄膜的制備方法主要有機械剝離、外延生長、化學(xué)氣相沉積和氧化成膜后還原等方法，其中氧化成膜后還原法最受關(guān)注，但氧化石墨烯薄膜導(dǎo)電性差，而目前用于提高導(dǎo)電性的還原方法或需高溫、或安全隱患大，生產(chǎn)成本較高。金屬納米線包括銀納米線、金納米線、銅納米線和鎳納米線等，其中銀納米線因金屬銀卓越的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性和優(yōu)異的導(dǎo)電性(20°C時電阻率為1. 59X ΙΟ"8 Ω · m)而得到了廣泛的關(guān)注和研究。申請?zhí)枮?200510060864. 3,200710046510. 2,200810019828. 6、201010281639. 3,201010281704. 2和201010559335. 9的中國專利分別從不同角度介紹了銀納米線的制備方法，為銀納米線的工業(yè)化生產(chǎn)打下了堅實的基礎(chǔ)。申請?zhí)枮?00910112925. 4和200910112924. X的中國專利公布了一種基于銀納米線的透明導(dǎo)電薄膜的制備方法。該兩篇專利通過在基底和納米線導(dǎo)電層之間增加粘附層來提高納米線在基底上的粘附力，基本解決了銀納米線容易脫落的難題，但是該兩篇專利需通過轉(zhuǎn)印的方法將預(yù)先制備的納米線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移到粘附層上，增加了工作的難度和復(fù)雜性。申請?zhí)枮?00910112923. 5的中國專利公布了一種基于有機聚合物和銀納米線的柔性透明導(dǎo)電薄膜的制備方法。該專利通過先在光滑基片上形成銀納米線導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，再在該銀納米線導(dǎo)電層上覆蓋透明有機聚合物膜，最后將粘附有銀納米線導(dǎo)電層的聚合物膜與光滑基片分離的方法來獲得有機聚合物基的透明導(dǎo)電薄膜，但是該方法需保證有機聚合物和光滑基底能實現(xiàn)容易的分離，對有機聚合物和光滑基底的選擇性要求高。申請?zhí)枮?00680038150. 5、200780045661. 4 和 200880012842. 1 的中國專利為美國 Cambrios 公司申請的基于金屬納米線的透明導(dǎo)體及其制備方法的發(fā)明專利。該系列專利通過多步法涂覆粘附層、第一傳導(dǎo)層(包括納米線層和基質(zhì)層)、第二傳導(dǎo)層(其他導(dǎo)電層)和性能增強層(防眩光層、阻擋層、硬質(zhì)涂層等)中的若干層或全部層來制備透明導(dǎo)體，實現(xiàn)透明導(dǎo)體的透光性、導(dǎo)電性和其他特殊性能。目前未見通過銀納米線墨水一步法制備具有良好粘附力、良好透光性和良好導(dǎo)電性的透明導(dǎo)電薄膜的報道。所以，開發(fā)出一種銀納米線墨水及應(yīng)用其一步法制備透明導(dǎo)電薄膜的方法具有很好的實際應(yīng)用價值。參考資料
1.中國樂凱膠片集團有限公司.一種透明導(dǎo)電膜[P]:中國，201010267254.1，2011-02-16.
2.浙江大學(xué).一種銀納米線的合成方法[P]中國，200510060864.3, 2006-03-01·
3.復(fù)旦大學(xué).一種高濃度大量合成銀納米線的方法[P]:中國，200710046510.2，2008-07-16.
4.江蘇工業(yè)學(xué)院.大批量制備銀納米線的方法[P]:中國，200810019828.6，2008-11-26.
5.浙江大學(xué).一種快速高效的銀納米線合成方法[P]:中國，201010281639.3，2011-01-05.
6.浙江大學(xué).一種銀納米線的高濃度快速制備方法[P]:中國，201010281704.2，2011-01-05.
7.浙江科創(chuàng)新材料科技有限公司.一種陽離子控制微波法制備線徑可控銀納米線的方法[P]:中國，201010559335.9，2011-04-27.
8.中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所.基于銀納米線的透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法[P]中國，200910112925.4，2011-06-08.
9.中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所.平坦化的銀納米線透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法[P]中國，200910112924. X，2011-06-08.
10.中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所.基于有機聚合物和銀納米線的柔性透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法[P]中國，200910112923.5，2011-06-08.
11.凱博瑞奧斯技術(shù)公司.基于納米線的透明導(dǎo)體[P]中國，200680038150.5，2008-10-22.
12.凱博瑞奧斯技術(shù)公司.基于納米線的透明導(dǎo)體及其應(yīng)用[P]中國，200780045661. 4, 2009-11-25.
13.凱博瑞奧斯技術(shù)公司.復(fù)合透明導(dǎo)體及其形成方法[P]中國，200880012842. 1, 2010-03-31。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是制備一種性能良好的水溶性的銀納米線墨水，為了達到以上技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
所述墨水包括銀納米線、水溶性高聚物、交聯(lián)劑、催化劑、去離子水，所述各組分的重量比為
銀納米線0. 1-1份；
水溶性高聚物0. 5-2份；
交聯(lián)劑0. 02-0. 4份；
催化劑0.01-0. 2份；
去離子水96-99份；
以上所述各個組分之和為百分之百。通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明的銀納米線墨水溶液中含有水溶性高聚物，保證銀納米線與透明基底具有良好的粘接性。本發(fā)明同時提供以上水溶性銀納米線墨水的制備方法和使用方法，所述制備方法包括如下步驟
a)、稱取聚乙烯醇和去離子水，在攪拌作用下，于800C-IOO °(溶解成均一透明溶液；
b)、將所述透明溶液降溫至約40°C，加入交聯(lián)劑和催化劑，攪拌混合均勻；C)、加入定量銀納米線水溶液，攪拌，制得銀納米線墨水。所述水溶性銀納米線墨水的使用方法，在于可應(yīng)用該墨水制備透明導(dǎo)電薄膜，具體包括如下步驟采用噴涂、棒涂、輥涂、旋涂、絲網(wǎng)印刷的方法讓銀納米線墨水在基底上形成均勻膜層，通過熱固化過程，在基底上形成粘接牢固的銀納米線導(dǎo)電層，從而制備得到銀納米線透明導(dǎo)電薄膜。通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明用一步法制備透明導(dǎo)電薄膜，工藝簡單、易操作。采用水溶液制備透明導(dǎo)電薄膜，環(huán)保無污染，具有良好透光性和導(dǎo)電性。


圖1銀納米線的掃描電子顯微鏡圖片，絕大部分銀納米線的直徑在20納米到150納米，長度在3微米到100微米之間。圖2以本專利方法制備的銀納米線透明導(dǎo)電薄膜示意圖。1為銀納米線導(dǎo)電層，2為透明基底。圖3以PET為基底制備的銀納米線透明導(dǎo)電薄膜的掃描電子顯微鏡圖片。圖4以PET為基底制備的銀納米線透明導(dǎo)電薄膜的透光率曲線，作為對比，給出了PET基底的透光率。圖5以PET為基底制備的銀納米線透明導(dǎo)電薄膜在用3M膠帶測試前后的方阻變化，作為對比，給出了用銀納米線水溶液涂覆形成的薄膜在用3M膠帶測試前后的方阻變化，其中空心長條為3M膠帶測試前的方阻，實心長條為3M膠帶測試后的方阻。
具體實施方式
本發(fā)明提供一種水溶性銀納米線墨水及應(yīng)用其制備透明導(dǎo)電薄膜的使用方法。其特點是制備了一種含有水溶性高聚物的銀納米線墨水，而后通過一步法將該墨水在透明基底上形成導(dǎo)電薄膜。水溶性高聚物能實現(xiàn)銀納米線與基底的牢固粘接，解決了銀納米線與基底粘接性差的難題，一步法極大的簡化了銀納米線透明導(dǎo)電薄膜的生產(chǎn)工藝，整個生產(chǎn)過程不使用有機溶劑，環(huán)保無污染，具有很好的實際應(yīng)用價值。以下進行詳述
本發(fā)明為水溶性銀納米線墨水，所述墨水包括銀納米線、水溶性高聚物、交聯(lián)劑、催化劑、去離子水，所述各組分的重量比為銀納米線0. 1-1份；水溶性高聚物0. 5-2份；交聯(lián)劑0. 02-0. 4份；催化劑0.01-0. 2份；去離子水96-99份；以上所述各個組分之和為百分之百。所述銀納米線直徑在20納米到150納米，長度在3微米到100微米之間。所述水溶性高聚物為聚乙烯醇，優(yōu)選醇解度大于88%的聚乙烯醇。所述交聯(lián)劑為以下的至少其中一種硼酸、硼酸鈉、馬來酸酐、苯二甲酸酐、戊二酸酐、丁二酸酐、三羥甲基三聚氰胺、六羥甲基三聚氰胺、二羥甲基脲、乙二醛、戊二醛、N-甲氧基甲基丙烯酰胺、N- 丁氧基甲基丙烯酰胺。所述催化劑選自下列化合物中的至少一種氯化銨、硫酸銨、硝酸銨、溴化銨。本發(fā)明還提供以上水溶性銀納米線墨水的制備方法，所述制備方法包括如下步驟
a)、稱取聚乙烯醇和去離子水，在攪拌作用下，于800C-IOO °(溶解成均一透明溶液；
b)、將所述透明溶液降溫至約40°C，加入交聯(lián)劑和催化劑，攪拌混合均勻；
c)、加入定量銀納米線水溶液，攪拌，制得銀納米線墨水。本發(fā)明還提供以上所述的水溶性銀納米線墨水的使用方法，可應(yīng)用該墨水制備透明導(dǎo)電薄膜，具體包括如下步驟采用噴涂、棒涂、輥涂、旋涂、絲網(wǎng)印刷的方法讓銀納米線墨水在基底上形成均勻膜層，通過熱固化過程，在基底上形成粘接牢固的銀納米線導(dǎo)電層，從而制備得到銀納米線透明導(dǎo)電薄膜。所述基底既可為剛性基底，也可為柔性基底，優(yōu)選經(jīng)過表面親水處理的基底，所述基底包括無機玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚醚醚酮(PEEK)。為實現(xiàn)更佳的導(dǎo)電性，可對透明導(dǎo)電薄膜進行加壓、加熱或兩者的結(jié)合處理。銀納米線采用申請?zhí)枮?01010559335.9的中國專利所描述的方法制備(銀納米線的結(jié)構(gòu)和形貌如圖1所示)，合成的銀納米線最終配制成一定濃度的水溶液。根據(jù)Hu^AWXiyP (Scalable Coating and Properties of Transparent, Flexible, SilverNanowire Electrodes. ACS nano. 2010, 4(5):四55_2963.)，銀納米線網(wǎng)絡(luò)與基底表面的結(jié)合不牢固，3M測試膠帶能很容易的將其從基底表面粘除。目前，改善銀納米線與基底的粘接性的常用方法是在基底和銀納米線網(wǎng)絡(luò)之間增加粘附層或在銀納米線網(wǎng)絡(luò)上方增加基質(zhì)層，因此，至少需通過兩步法來實現(xiàn)銀納米線在基底表面的良好粘附和透明導(dǎo)電，目前未見通過一步法來實現(xiàn)良好粘接及透明導(dǎo)電的報道。銀納米線墨水包括銀納米線、水溶性高聚物、交聯(lián)劑、催化劑和去離子水。水溶性高聚物極性強、親水性好，在溶劑存在下與銀納米線具有良好的分散性，可長時間保持體系的穩(wěn)定。聚乙烯醇為用途非常廣泛的水溶性聚合物，除溶于水外，幾乎不溶于各種常見的有機溶劑，具有良好的粘接性、平滑性、耐油性、耐溶劑性、氣體阻隔性和耐磨性，經(jīng)交聯(lián)處理后，也可具有良好的耐水性。本專利選用聚乙烯醇為水溶性高聚物，先按配方量稱取聚乙烯醇，加入適量去離子水，在攪拌作用下，于80 0C-IOO °C溶解成均一透明溶液，降溫至約400C,加入交聯(lián)劑和催化劑，攪拌混合均勻，冷卻至室溫后，按配方量加入銀納米線水溶液，攪拌30分鐘，制得銀納米線墨水。采用噴涂、輥涂、旋涂、絲網(wǎng)印刷等方法讓銀納米線墨水在基底上形成均勻膜層，然后通過干燥或熱處理過程，在基底上形成粘接牢固的銀納米線導(dǎo)電層，從而制備得到銀納米線透明導(dǎo)電薄膜。為實現(xiàn)更佳的導(dǎo)電性，可對已制備的銀納米線透明導(dǎo)電薄膜進行加壓、加熱或兩者的結(jié)合等后處理。通常，有機聚合物薄膜表面親水性不足，直接在其表面覆蓋銀納米線墨水會導(dǎo)致銀納米線的團聚，無法得到分散性良好的銀納米線網(wǎng)絡(luò)。通過等離子體處理、UV臭氧處理、電暈處理和化學(xué)處理等方法對聚合物薄膜進行表面處理，提高親水性，可實現(xiàn)銀納米線在薄膜表面的良好分散。通過本專利所述的一步法制備的銀納米線透明導(dǎo)電薄膜具有良好的粘接性、高的可見光透過率和低的方塊電阻。圖2為該法制備的透明導(dǎo)電薄膜的示意圖，圖3為該法制備的透明導(dǎo)電薄膜的掃描電子顯微鏡圖片，圖4為該法制備的透明導(dǎo)電薄膜的透光率曲線。通過交聯(lián)固化的聚乙烯醇固化物的強力粘接作用，銀納米線牢固的粘附在基底表面，圖5為以PET為基底制備的銀納米線透明導(dǎo)電薄膜在用3M膠帶測試前后的方阻變化對比圖。由圖可知，銀納米線墨水制備的透明導(dǎo)電薄膜測試前后方阻幾乎沒有變化，銀納米線水溶液制備的薄膜測試前后方阻變化顯著，說明聚乙烯醇的存在使得銀納米線和基底形成了牢固的粘接。以下對本發(fā)明的實施例作進一步的闡述。實施例1
在帶有溫度計、攪拌器和回流冷凝器的500mL三口燒瓶中加入聚乙烯醇(牌號1799)3g，去離子水300g，攪拌加熱至95 °C，維持lh，獲得無色透明溶液，降溫至約40 °C，加入二羥甲基脲0. 2g和氯化銨0. 06g，攪拌溶解至獲得無色透明溶液，降溫至約25 °C，加入銀納米線水溶液(10mg/mL,平均直徑90nm，平均長度30 μ m) IOOg,攪拌30min，混合均勻后即制得水溶性銀納米線墨水。以表面電暈處理過的PET為透明基底(可見光透過率92. 1%)，采用旋涂的方法讓銀納米線墨水在基底上形成均勻的膜層，150 °(烘箱干燥lOmin，而后進行35atm的壓力處理，即獲得透明、導(dǎo)電、牢固的透明導(dǎo)電薄膜，其掃描電子顯微鏡圖片如圖3所示，透光率曲線和方阻值分別如圖4和圖5所示。由結(jié)果可知，PET基底的透明導(dǎo)電薄膜的可見光透光率(550nm)為87. 8%，方塊電阻為95 Ω / 口。由于聚乙烯醇對可見光和近紫外光幾乎全透明，聚乙烯醇對透光率不會有明顯的影響。
通過一步法制備的透明導(dǎo)電薄膜不僅具有高的透光率和低的方阻，而且大幅度的提高了銀納米線和基底的粘接性。由圖5可知，如果沒有聚乙烯醇，PET基片上的銀納米線幾乎沒有粘附力，3M膠帶測試后方阻變?yōu)闊o窮大；作為對比，通過本專利方法制備的透明導(dǎo)電薄膜在測試前后方阻幾乎沒有變化(測試前95 Ω/D ；測試后97 Ω/ □)，說明納米線墨水中的聚乙烯醇有效的保持了納米線網(wǎng)絡(luò)的完整性。實施例2
在帶有溫度計、攪拌器和回流冷凝器的500mL三口燒瓶中加入聚乙烯醇(牌號2099)5g，去離子水300g，攪拌加熱至95 °C，維持lh，獲得無色透明溶液，降溫至約40 °C，加入馬來酸酐1. Og和硫酸銨0. 4g，攪拌溶解至獲得無色透明溶液，降溫至約25 °C，加入銀納米線水溶液(15mg/mL,平均直徑120nm，平均長度70 μ m)150g,攪拌30min，混合均勻后即制得水溶性銀納米線墨水。以表面UV臭氧處理過的PC為透明基底(可見光透過率90. 5%)，采用噴涂的方法讓銀納米線墨水在基底上形成均勻的膜層，150 °(烘箱干燥lOmin，繼續(xù)150 °C熱處理30min，即獲得透明、導(dǎo)電、牢固的透明導(dǎo)電薄膜，可見光透光率(550nm)為75. 2%，方塊電阻為10Ω/ 口。實施例3
在帶有溫度計、攪拌器和回流冷凝器的500mL三口燒瓶中加入聚乙烯醇(牌號2199)9g，去離子水350g，攪拌加熱至95 °C，維持lh，獲得無色透明溶液，降溫至約40 °C，加入戊二醛1. 8g和硝酸銨0. 9g，攪拌溶解至獲得無色透明溶液，降溫至約25 °C，加入銀納米線水溶液(30mg/mL,平均直徑60nm，平均長度10 μ m) 150g,攪拌30min，混合均勻后即制得水溶性銀納米線墨水。以表面等離子體處理過的PMMA為透明基底(可見光透過率94. 0%)，采用輥涂的方法讓銀納米線墨水在基底上形成均勻的膜層，150 °(烘箱干燥lOmin，繼續(xù)150 °C熱處理30min,即獲得透明、導(dǎo)電、牢固的透明導(dǎo)電薄膜，可見光透光率(550nm)為90. 3%，方塊電阻為 102 Ω / 口。實施例4
在帶有溫度計、攪拌器和回流冷凝器的500mL三口燒瓶中加入聚乙烯醇(牌號2399)lg，去離子水350g，攪拌加熱至95 °C，維持lh，獲得無色透明溶液，降溫至約40 °C，加入N-甲氧基甲基丙烯酰胺0. Ig和硝酸銨0. 06g，攪拌溶解至獲得無色透明溶液，降溫至約25°C，加入銀納米線水溶液(3. 5mg/mL，平均直徑150nm，平均長度IOOym) 150g，攪拌30min，混合均勻后即制得水溶性銀納米線墨水。以表面沒有處理過的普通無機玻璃為透明基底(可見光透光率99.2%)，采用絲網(wǎng)印刷的方法讓銀納米線墨水在基底上形成均勻的膜層，150 °(烘箱干燥lOmin，而后進行30atm的壓力處理，即獲得透明、導(dǎo)電、牢固的透明導(dǎo)電薄膜，可見光透光率(550nm)為94. 7%,方塊電阻為500 Ω / 口。實施例5
在帶有溫度計、攪拌器和回流冷凝器的500mL三口燒瓶中加入聚乙烯醇(牌號M99)5g，去離子水350g，攪拌加熱至95 °C，維持lh，獲得無色透明溶液，降溫至約40 °C，加入三羥甲基三聚氰胺0. 9g和硝酸銨0. 3g，攪拌溶解至獲得無色透明溶液，降溫至約25 °C，加入銀納米線水溶液(35mg/mL，平均直徑20nm，平均長度3 μ m) 50g,攪拌30min，混合均勻后即制得水溶性銀納米線墨水。以表面電暈處理過的PEN為透明基底(可見光透過率91. 5%)，采用棒涂的方法讓銀納米線墨水在基底上形成均勻的膜層，150 °(烘箱干燥lOmin，而后進行35atm的壓力處理，即獲得透明、導(dǎo)電、牢固的透明導(dǎo)電薄膜，可見光透光率(550nm)為87. 1%，方塊電阻為98 Ω / □。實施例6
在帶有溫度計、攪拌器和回流冷凝器的500mL三口燒瓶中加入聚乙烯醇(牌號2088)3.5g，去離子水300g，攪拌加熱至95 °C，維持lh，獲得無色透明溶液，降溫至約40 °C，加入六羥甲基三聚氰胺0.6g和硝酸銨0. lg，攪拌溶解至獲得無色透明溶液，降溫至約25 °C，加入銀納米線水溶液(15mg/mL,平均直徑80nm，平均長度20 μ m)60g,攪拌30min，混合均勻后即制得水溶性銀納米線墨水。以表面化學(xué)處理過的PES為透明基底(可見光透過率92. 8%)，采用輥涂的方法讓銀納米線墨水在基底上形成均勻的膜層，150 °(烘箱干燥lOmin，而后連續(xù)進行150 °C熱處理30min和30atm的壓力處理，即獲得透明、導(dǎo)電、牢固的透明導(dǎo)電薄膜，可見光透光率(550nm)為 89. 4%，方塊電阻為 82 Ω/口。實施例7
在帶有溫度計、攪拌器和回流冷凝器的500mL三口燒瓶中加入聚乙烯醇(牌號沈99)2.5g，去離子水300g，攪拌加熱至95 °C，維持lh，獲得無色透明溶液，降溫至約40 °C，加入戊二酸酐0. 3g和硝酸銨0. 05g，攪拌溶解至獲得無色透明溶液，降溫至約25 °C，加入銀納米線水溶液(20mg/mL,平均直徑70nm，平均長度15 μ m)50g,攪拌30min，混合均勻后即制得水溶性銀納米線墨水。以表面UV臭氧處理過的PU為透明基底(可見光透過率90. 8%)，采用旋涂的方法讓銀納米線墨水在基底上形成均勻的膜層，150 °(烘箱干燥lOmin，繼續(xù)150 °C熱處理30min,，即獲得透明、導(dǎo)電、牢固的透明導(dǎo)電薄膜，可見光透光率(550nm)為82. 4%，方塊電阻為 218 Ω / 口。本發(fā)明通過大量實驗，確定當(dāng)銀納米線0. 2-0. 5份，聚乙烯醇1. 2-1. 8份，交聯(lián)劑0. 1-0. 3份，催化劑0. 04-0. 1份，去離子水97-99份時，獲得最佳效果。選用直徑小于60nm的銀納米線，可實現(xiàn)導(dǎo)電薄膜的可見光透過率彡86%，方塊電阻彡150 Ω / 口。為達到說明目的，本專利已以較佳實例敘述如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動與潤色，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)以權(quán)利要求書為限。
權(quán)利要求
1.水溶性銀納米線墨水，其特征在于所述墨水包括銀納米線、水溶性高聚物、交聯(lián)劑、催化劑、去離子水，所述各組分的重量比為銀納米線0. 1-1份；水溶性高聚物0. 5-2份；交聯(lián)劑0. 02-0. 4份；催化劑0. 01-0. 2份；去離子水96-99份；以上所述各個組分之和為百分之百。
2.如權(quán)利要求1所述的水溶性銀納米線墨水，其特征在于所述銀納米線直徑在20納米到150納米，長度在3微米到100微米之間。
3.如權(quán)利要求1所述的水溶性銀納米線墨水，其特征在于所述水溶性高聚物為聚乙烯醇，優(yōu)選醇解度大于88%的聚乙烯醇。
4.如權(quán)利要求1所述的水溶性銀納米線墨水，其特征在于所述交聯(lián)劑為以下的至少其中一種硼酸、硼酸鈉、馬來酸酐、苯二甲酸酐、戊二酸酐、丁二酸酐、三羥甲基三聚氰胺、六羥甲基三聚氰胺、二羥甲基脲、乙二醛、戊二醛、N-甲氧基甲基丙烯酰胺、N- 丁氧基甲基丙烯酰胺。
5.如權(quán)利要求1所述的水溶性銀納米線墨水，其特征在于所述催化劑選自下列化合物中的至少一種氯化銨、硫酸銨、硝酸銨、溴化銨。
6.如權(quán)利要求1所述的水溶性銀納米線墨水的制備方法，其特征在于所述制備方法包括如下步驟a)、稱取聚乙烯醇和去離子水，溶解成均一透明溶液；b)、將所述透明溶液降溫，加入交聯(lián)劑和催化劑，攪拌混合均勻；C)、加入定量銀納米線水溶液，攪拌，制得銀納米線墨水。
7.如權(quán)利要求1所述的水溶性銀納米線墨水的使用方法，其特征在于可應(yīng)用該墨水制備透明導(dǎo)電薄膜，具體包括如下步驟采用噴涂、棒涂、輥涂、旋涂、絲網(wǎng)印刷的方法讓銀納米線墨水在基底上形成均勻膜層，通過熱固化過程，在基底上形成粘接牢固的銀納米線導(dǎo)電層，從而制備得到銀納米線透明導(dǎo)電薄膜。
8.如權(quán)利要求7所述的一種水溶性銀納米線墨水的使用方法，其特征在于所述基底既可為剛性基底，也可為柔性基底，優(yōu)選經(jīng)過表面親水處理的基底，所述基底包括無機玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚醚醚酮(PEEK)。
9.如權(quán)利要求7所述的一種水溶性銀納米線墨水的使用方法，其特征在于為實現(xiàn)更佳的導(dǎo)電性，可對透明導(dǎo)電薄膜進行加壓、加熱或兩者的結(jié)合處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種水溶性銀納米線墨水及應(yīng)用其制備透明導(dǎo)電薄膜的使用方法。其特點是制備了一種含有水溶性高聚物的銀納米線墨水，而后通過一步法將該墨水在透明基底上形成導(dǎo)電薄膜。水溶性高聚物能實現(xiàn)銀納米線與基底的牢固粘接，解決了銀納米線與基底粘接性差的難題，一步法極大的簡化了銀納米線透明導(dǎo)電薄膜的生產(chǎn)工藝，整個生產(chǎn)過程不使用有機溶劑，環(huán)保無污染，具有很好的實際應(yīng)用價值。
文檔編號C09D7/12GK102391737SQ201110246770
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者丁漸寶, 周波軒, 姜清奎, 常振宇 申請人:浙江科創(chuàng)新材料科技有限公司