一種有導電填充物的醇基銀納米線墨水制成的導電薄膜的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于導電墨水和薄膜領域，具體涉及一種有導電填充物的醇基銀納米線墨水制成的導電薄膜。
【背景技術】
[0002]銀墨水的性能決定了其制備的薄膜能將銀納米線的性能發(fā)揮到什么程度。理想狀態(tài)是能100%發(fā)揮出銀納米線的性能，而這需要借助各種助劑的幫助。如專利CN103008679A、CN104650653A、CN103627255A 和 CN104464880A，采用或多或少的助劑配制了不同性能的墨水，在不同方面取得了應用。但這些墨水要么助劑較少導致墨水性能不好，要么助劑過多且難除去導致薄膜性能不好。為得到性能優(yōu)異的薄膜，需要配制助劑較多但易除去的墨水。但這種墨水還非常稀少。在我們正在申請的一個專利中，使用了易除去的粘結劑和其他助劑，解決了這個問題。但易除去導致粘結劑的選擇范圍非常有限，進而不方便調節(jié)薄膜的性能。為此，需要開發(fā)新的薄膜制備方法以同時保持易除去和薄膜粘結性的調節(jié)。
[0003]同時，銀線網絡之間的空檔一方面會降低薄膜的導電性，另一方面會帶來光的散射而使薄膜有較大的霧度。這些都不利于薄膜的使用。為解決這個問題，可在空檔中填充導電物質。填充有兩種方式:一種是銀墨水涂覆干燥后在其上再涂覆一層導電物質，另一種是在墨水中直接加入導電物質而涂覆時直接填充在空檔之中。對比可以看出，第二種工藝相對簡單。但可惜的是，這種有導電填料的銀導電墨水還非常少，性能也很不成熟，如專利CN102527621A。
[0004]綜上，開發(fā)合適的墨水和工藝來解決目前銀導電薄膜面臨的導電性、均勻性、透光率、粘結性、霧度等問題是透明導電墨水和薄膜領域亟需解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種有導電填充物的醇基銀納米線墨水制成的導電薄膜，解決目前銀導電薄膜面臨的導電性、均勻性、透光率、霧度等問題。本發(fā)明開發(fā)的銀線墨水在各種襯底上均有良好表現(xiàn)并且其使用的各種助劑均能通過簡單的熱處理除去，其導電填充物質填充了銀線之間的空檔而使薄膜的導電性升高、霧度降低，其薄膜制備工藝進一步優(yōu)化了產品性能，因而其導電薄膜的性能優(yōu)異，能在電子信息領域大量應用。本發(fā)明的特征在于:
(I)本發(fā)明墨水具體的配方如下:
銀納米線，0.2-1.5% ；
氟碳表面活性劑，0.005-0.05% ；
小分子分散劑，0.1-2% ；
小分子流平劑，1-3% ；
小分子保濕劑，2-5% ; 小分子消泡劑，1-2% ；
導電填料，0.2-1.5% ；
有機醇類溶劑，84.95-95.495%。
[0006](2)薄膜的制備過程為:在襯底上涂覆一層粘結劑溶液，干燥后得到粘結層。然后將(I)配制的墨水涂覆在粘結層上，烘干得銀導電網絡。最后涂覆一層保護層，干燥得最終的導電薄膜；
本發(fā)明所用銀納米線的直徑為30-50nm，長度在10-20 μπι ;
本發(fā)明所用表面活性劑為 ZonylOFSO、ZonyliFSP^ ZonyliFSA^ Zonyl@8867L、Zonyl@8857A、ZonyliFSN^ ZonylOFS、ZonyliFSK^ ZonyliFSD^ ZonyliTBS^ CapstoneiFS 等系列氟碳表面活性劑中的一種或幾種的混合；
本發(fā)明所用小分子分散劑為乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等高沸點液體分散劑；本發(fā)明所用小分子流平劑為乙二醇二丁醚、異丙氧基乙醇、丙二醇甲醚、異佛爾酮、二丙酮醇、DBE等高沸點溶劑中的一種或幾種的混合；
本發(fā)明所用小分子保濕劑為丙三醇、環(huán)己醇、乙二醇等高沸點醇類溶劑；
本發(fā)明所用小分子消泡劑為2-己基乙醇；
本發(fā)明所用導電填料為金屬納米離子(如金、銀、銅等納米粒子)、PED0T:PSS、石墨稀、碳納米管、金屬氧化物等物質中的一種或幾種的組合；
本發(fā)明所用醇類溶劑為甲醇、乙醇和異丙醇中的一種；
本發(fā)明墨水的配制步驟為:確定配方組成，計算每種物質所需的量。然后將除導電填料外的其他成分混合均勻，攪拌20分鐘。然后，將所需的導電填料加入到攪拌的墨水中，攪拌30分鐘。根據(jù)導電填料的尺寸確定不同孔徑的濾膜過濾，得到最終的墨水；
(2)中所用襯底為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚碳酸酯、聚酰亞胺(PI)或玻璃中的一種；
(2)中所用粘結劑為環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚酰胺樹脂、聚氨酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚酮樹脂、酚醛樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種的混合。用Gardco Automatic Drawdown Machine DP8301片材式涂覆機或其他涂覆機器涂覆粘結劑溶液后，用紅外烘烤燈烘烤5分鐘，然后在真空烘箱中100°C下真空干燥5分鐘，得到10nm厚的粘結層。所用紅外烘烤燈為使用的紅外烘烤燈的功率為800W、干燥面積為100cm2;
將(I)中得到的墨水涂覆在粘結層上，控制銀線濃度和用量，使最終銀線網絡厚度為150nm。用紅外烘烤燈烘烤5分鐘后，在真空烘箱中110°C下真空干燥10分鐘，得到銀導電網絡；
(2)中所用頂涂保護層為UV膠、一些常用樹脂、PEDOT:PSS、石墨烯、碳納米管、金屬氧化物、光學膠、熱熔膠等物質中的一種或幾種?？刂祈斖康臐舛扰c量，使涂覆后頂涂層的厚度為50nm左右。然后用紅外烘烤燈烘烤頂涂層5分鐘，接著在真空烘箱中110°C下真空干燥10分鐘。如果使用UV膠，則用紫外固化燈固化。這樣得到最終的導電薄膜；
本發(fā)明墨水后處理方便的原因是墨水使用的助劑基本為容易加熱處理的有機小分子。在110°C真空下，這些有機小分子均變?yōu)檎魵鈴你y導電網絡中離開。而僅剩的氟碳表面活性劑的含量非常低，對銀納米線導電網絡的性能影響較小。相對于我們正在申請的一個專利中僅能選擇氯醋二元共聚樹脂作為粘結劑，本專利的粘結劑不加入墨水中，而使單獨在襯底上涂覆一層。這使粘結劑種類選擇大大增加，能保證銀導電網絡與襯底有良好的結合力。同時，導電填充物質能大大提高銀線網絡的導電性并減少銀導電網絡的散射而減小霧度；本發(fā)明有如下優(yōu)點:(1)墨水中含有多種不同作用的助劑，可將墨水性能調配至各種襯底涂覆所需的物理參數(shù)，因此，本發(fā)明的墨水在各種襯底上的涂覆效果很好，薄膜導電均勻；(2)最重要的是，該墨水中除含量極少的氟碳表面活性劑外，其余助劑均能在低溫下除去，因而其形成的薄膜的導電性和透光性等性能均較佳；(3)底涂和頂涂保證銀納米網絡與襯底有良好的粘結性，同時減慢環(huán)境對銀線的侵蝕，因而該導電薄膜能持久使用；(4)導電物質填充減少了光散射等不利因素，因而該薄膜的霧度較小；(5)墨水與膜