CN114806280A - 导电墨水、透明导电膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种导电墨水、透明导电膜及其制备方法，所述导电墨水包括金属纳米线和红外吸收剂，所述红外吸收剂对红外光有吸收作用。本发明的导电墨水包括红外吸收剂，由该导电墨水形成导电膜层，红外吸收剂在导电膜层烘干过程中趋向于金属纳米线搭接处；采用红外灯烘烤所述导电膜层时，所述红外吸收剂迅速吸收红外线的能量并转换为热量，使得所述金属纳米线的搭接处成为局部热点，从而达到焊接金属线的目的。由于红外吸收剂吸收红外线转化成热量较快，能更有效地利用红外线的能量，从而可以降低红外灯的能耗成本。
Description
技术领域
本涉及透明导电电极工艺领域，尤其涉及一种降低透明导电膜方租的导电墨水、透明导电膜及其制备方法。
背景技术
众所周知，长期以来ITO(铟锡氧化物)因其导电、透明、稳定等特性，一直被用来当做触控的主流材料。然而，伴随着可折叠、大尺寸(例如：折叠手机，会议白板等)产品触控功能的需求越来越大，时代对触控行业提出了新的要求：大尺寸、柔性可折叠、性价比。传统ITO材料工艺成本较高；易碎、可挠性差，不利于制作柔性面板；阻值较高，不适于制作中大尺寸触控面板；透光率较差等。较难满足人们对新一代触控产品的要求。为了解决这些难题，必须寻找新的材料来加以替换。
其中金属网格与纳米银线技术相对较为成熟，可弯折性，导电性，透过性，成本，稳定性等各项指标都较为突出。无论是从技术发展还是市场应用综合评价，都将是近期新兴触控技术的两大主角，有望在新兴的大尺寸和柔性触控领域大放异彩。而纳米银线为纳米级，采用直接涂布的方式生产，工艺较为简单。但导电银线是一根根相互搭接形成的导电网络，势必会存在搭接的问题，目前市场上普遍是使用纤维素作为主要的搭接助剂和成膜助剂，但仅仅是搭接上，并没有搭接好，搭接处阻抗高。理想状态是银线与银线之间在交连处焊接成一个整体，这样实现银线电信号的更优化。
在制备透明导电电极的过程中，涉及到墨水的湿膜涂布及溶剂的蒸发和银线之间的搭接的过程；而烘干过程中，一般采用红外灯的方式提供热量以利于溶剂的蒸发，同时热量提供银线之间的焊接所需要的能量。高的温度有利于溶剂的蒸发，也有利于银线之间的焊接，但是能耗成本会升高；并且温度过高会使得引线产生瑞丽不稳定性，从而断裂失去导电性。
有鉴于此，有必要提供一种导电墨水、透明导电膜及其制备方法，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低透明导电膜方租的导电墨水、透明导电膜及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种导电墨水，包括金属纳米线和红外吸收剂，所述红外吸收剂对红外光有吸收作用。
进一步地，所述红外吸收剂为具有重金属的纳米颗粒。
进一步地，所述纳米颗粒选自以下任意一种或多种的混合：WO2.72、铯钨青铜、钠钨青铜、钾钨青铜、碱金属钨青铜的固溶体、锑掺杂二氧化锡、铟锑氧化物、氧化铟锡、LaB6、磷酸铜纳米粉体、磷酸铁。
进一步地，所述导电墨水包括金属纳米线、红外吸收剂、粘度调节剂、表面能调节剂、分散剂、溶剂。
进一步地，所述导电墨水包括：金属纳米线，0.01％～10％；红外吸收剂，0.001％～1％；粘度调节剂，0.01％～10％；表面能调节剂，1ppm～1000ppm；分散剂，0.01％～5％；溶剂，余量。
进一步地，所述金属纳米线为银纳米线、或金纳米线、或铜纳米线；和/或，所述粘度调节剂选自羟乙基纤维素、羟丙基纤维素中的至少一种；和/或，所述表面能调节剂为含氟类非离子型表面活性剂；和/或，所述分散剂选自PVP、K17、K25、K30、K60、K90中的至少一种；和/或，所述溶剂为水、乙醇、异丙醇、丙二醇单甲醚中的一种或多种的组合。
进一步地，所述导电墨水还包括元素防伪标记物，所述元素防伪标记物为原子序数大于39的元素及其组合物。
进一步地，所述元素防伪标记物为W或La系元素。
进一步地，所述金属纳米线为银纳米线、金纳米线或铜纳米线。
一种透明导电膜的制备方法，包括如下步骤：
采用所述的导电墨水形成导电膜层；
采用红外灯烘烤所述导电膜层，以使得所述金属纳米线的搭接部焊接成一体。
一种导电膜，由所述的透明导电膜的制备方法制备所得。
而本文另辟蹊径，通过向墨水配方中加入红外吸收剂，红外吸收剂在烘干过程中趋向于金属纳米线搭接处，后在红外灯的照射下红外吸收剂颗粒升温加热银线搭接的地方，通过工艺的调节，实现高效的银线焊接。另外，因为银线与树脂的自身特性，导电膜一般都呈现偏黄的颜色，这会一定程度的影响纳米银导电膜的外观。目前解决膜材发黄即B*偏高的问题，主要是通过添加蓝色颜料或者染料进膜材中，进行颜色的中和。而我们本文主要用的红外焊接剂GTO水分散浆料，颜色呈现蓝色，基本相当于是加了蓝色颜料或者染料的作用，会对膜材整体B*降低提供帮助。
本发明的有益效果是：本发明的导电墨水包括红外吸收剂，由该导电墨水形成导电膜层，红外吸收剂在导电膜层烘干过程中趋向于金属纳米线搭接处；采用红外灯烘烤所述导电膜层时，所述红外吸收剂迅速吸收红外线的能量并转换为热量，使得所述金属纳米线的搭接处成为局部热点，从而达到焊接金属线的目的，降低了导电膜的方阻。由于红外吸收剂吸收红外线转化成热量较快，能更有效地利用红外线的能量，从而可以降低红外灯的能耗成本。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的透明导电膜制备方法示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
一种导电墨水，包括金属纳米线和红外吸收剂，所述红外吸收剂对红外光有吸收作用。
本发明通过向导电墨水中加入红外吸收剂，由该导电墨水形成导电膜层后，红外吸收剂在导电膜层烘干过程中，溶剂会流动，红外吸收剂在溶剂中做布朗运动，随着溶剂的干燥，趋向于金属纳米线搭接处，并在此处团聚；采用红外灯烘烤所述导电膜层时，所述红外吸收剂迅速吸收红外线的能量并转换为热量，而其他区域的温度相对较低，使得所述金属纳米线的搭接处成为局部热点，从而达到焊接金属线的目的，降低了导电膜的方阻。由于红外吸收剂吸收红外线转化成热量较快，能更有效地利用红外线的能量，从而可以降低红外灯的能耗成本。
另外，因为银线与树脂的自身特性，导电膜一般都呈现偏黄的颜色，这会一定程度的影响纳米银导电膜的外观。而本发明中，红外吸收剂具有透可见光(400～600nm)吸收红外光(900nm～2500nm)的性质，主要用的将钨钒锡锑氧化物按照比例混合而成的红外线吸收剂(GTO)的水分散浆料，颜色呈现蓝色，相当于是在导电墨水中加了蓝色颜料或者染料的作用，会对导电膜整体B*降低提供帮助，降低由该导电墨水形成的透明导电膜的黄度。
进一步地，所述红外吸收剂为具有重金属的纳米颗粒。
例如，所述纳米颗粒选自WO2.72、铯钨青铜(如CsxWO3)、钠钨青铜
(NaxWO3)、钾钨青铜(KWO3)、碱金属钨青铜的固溶体、锑掺杂二氧化锡(ATO)、铟锑氧化物(IAO)、氧化铟锡(ITO)、六硼化镧(LaB6)、磷酸铜纳米粉体、磷酸铁中的至少一种。
发明人发现：目前市场上出现的透明导电膜材，其功能相同，结构极其类似。对于本公司而言，产品流通到市场上后，如果出现质量问题，无法准确确定是否为本公司的产品。
进一步地，所述导电墨水还包括元素防伪标记物，元素防伪标记物在整个导电膜材中均匀分布，采用元素标记追踪是个非常好的方式，可以用于独家防伪标记追踪。
所述元素防伪标记物为原子序数大于39的元素及其组合物，利用其放射性进行追踪，非常容易检测出来。优选地，所述元素防伪标记物为W或La系元素，既可以进行追踪，还可以吸收红外线。
一具体实施例中，所述导电墨水包括金属纳米线、红外吸收剂、粘度调节剂、表面能调节剂、分散剂、溶剂。
进一步地，所导电墨水包括:
金属纳米线，0.01％～10％；
红外吸收剂，0.001％～1％粘度调节剂，0.01％～10％；
表面能调节剂，1ppm～1000ppm；
分散剂，0.01％～5％；
溶剂，余量。
其中，所述粘度调节剂选自羟乙基纤维素、羟丙基纤维素中的至少一种；和/或，所述表面能调节剂为FS-3100，FS-30等含氟类非离子型表面活性剂；所述分散剂选自PVP、K17、K25、K30、K60、K90中的至少一种；所述溶剂为水、乙醇、异丙醇、丙二醇单甲醚中的一种或多种的组合。
进一步地，所述金属纳米线包括但不限于银纳米线、金纳米线或铜纳米线。
如图1所示，本发明还提供一种透明导电膜的制备方法，包括如下步骤：
采用上述任意一种导电墨水形成导电膜层；
采用红外灯烘烤所述导电膜层，导电膜层干燥过程中，红外吸收剂趋向于金属纳米线搭接处，在红外灯的照射下红外吸收剂颗粒升温加热银线搭接的地方，通过工艺的调节，实现高效的银线焊接。
由所述的透明导电膜的制备方法制备所得的导电膜，其透过率〉90％；方阻<800ohs/sqr.，雾度<10％，电学性能和光学性能优异，可用以制作优秀的透明度导电电极。
本发明另辟蹊径，通过向墨水配方中加入红外吸收剂，红外吸收剂在烘干过程中趋向于金属纳米线搭接处，后在红外灯的照射下红外吸收剂颗粒升温加热银线搭接的地方，通过工艺的调节，实现高效的银线焊接，降低了导电膜的方阻。
另外，因为银线与树脂的自身特性，导电膜一般都呈现偏黄的颜色，这会一定程度的影响纳米银导电膜的外观。目前解决膜材发黄即B*偏高的问题，主要是通过添加蓝色颜料或者染料进膜材中，进行颜色的中和。而我们本文主要用的红外焊接剂GTO水分散浆料，颜色呈现蓝色，基本相当于是加了蓝色颜料或者染料的作用，会对膜材整体B*降低提供帮助，降低由该导电墨水形成的透明导电膜的黄度。
综上所述，本发明的导电墨水包括红外吸收剂，由该导电墨水形成的导电膜层在干燥过程中，红外吸收剂位于金属纳米线的搭接处；采用红外灯烘烤所述导电膜层时，所述红外吸收剂迅速吸收红外线的能量并转换为热量，使得所述金属纳米线的搭接处成为局部热点，从而达到焊接金属线的目的。由于红外吸收剂吸收红外线转化成热量较快，能更有效地利用红外线的能量，从而可以降低红外灯的能耗成本。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种导电墨水，其特征在于，包括金属纳米线和红外吸收剂，所述红外吸收剂对红外光有吸收作用。
2.如权利要求1所述的导电墨水，其特征在于：所述红外吸收剂为具有重金属的纳米颗粒。
3.如权利要求2所述的导电墨水，其特征在于：所述纳米颗粒选自以下任意一种或多种的混合：WO2.72、铯钨青铜、钠钨青铜、钾钨青铜、碱金属钨青铜的固溶体、锑掺杂二氧化锡、铟锑氧化物、氧化铟锡、LaB6、磷酸铜纳米粉体、磷酸铁。
4.如权利要求1所述的导电墨水，其特征在于：所述导电墨水包括金属纳米线、红外吸收剂、粘度调节剂、表面能调节剂、分散剂、溶剂。
5.如权利要求4所述的导电墨水，其特征在于：所述导电墨水包括：
金属纳米线，0.01％～10％；
红外吸收剂，0.001％～1％；
粘度调节剂，0.01％～10％；
表面能调节剂，1ppm～1000ppm；
分散剂，0.01％～5％；
溶剂，余量。
6.如权利要求4所述的导电墨水，其特征在于：
所述金属纳米线为银纳米线、或金纳米线、或铜纳米线；
和/或，所述粘度调节剂选自羟乙基纤维素、羟丙基纤维素中的至少一种；
和/或，所述表面能调节剂为含氟类非离子型表面活性剂；
和/或，所述分散剂选自PVP、K17、K25、K30、K60、K90中的至少一种；
和/或，所述溶剂为水、乙醇、异丙醇、丙二醇单甲醚中的一种或多种的组合。
7.如权利要求1所述的导电墨水，其特征在于：所述导电墨水还包括元素防伪标记物，所述元素防伪标记物为原子序数大于39的元素及其组合物。
8.如权利要求7所述的导电墨水，其特征在于：所述元素防伪标记物为W或La系元素。
9.一种透明导电膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
采用权利要求1～8任意一项所述的导电墨水形成导电膜层；
采用红外灯烘烤所述导电膜层，以使得所述金属纳米线的搭接部焊接成一体。
10.一种导电膜，其特征在于，由权利要求9所述的透明导电膜的制备方法制备所得。
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