一种透明导电膜 【技术领域】
本发明涉及一种透明的导电膜。背景技术 随着计算机及网络技术的日益普及， 触摸屏显示器件应用领域得到迅速扩展， 触 摸屏用导电膜的用量得到迅速扩大。 作为触摸屏用导电膜应当满足低电阻和可见光高透率 的性能要求。
为了满足低电阻的性能要求， 通常情况下， 触摸屏导电膜多使用 ITO 等氧化物半 导体材料， 通过真空蒸镀化学沉积方式生产， 但上述方法都是通过蒸镀方式实现， 生产设备 昂贵， 生产效率偏低。
为了满足可见光高透过率的性能要求， 现有技术中公开了在导电层使用高分子导 电聚合物， 以提高导电膜的导电性和透光率， 申请号为 99122391.8 的中国专利公开了一种 基于聚噻吩基的导电性聚合物液体组合物， 该组合物含有聚噻吩基导电性聚合物水溶液、 醇溶剂、 酰胺溶剂、 含磺酸基的单体掺杂剂、 以及非强制选择的烷氧基硅烷。虽然这个技术 公开了具有高导电率和透明度的聚噻吩基导电聚合物液体组合物， 但这种高分子聚合物随 着时间的变化其导电聚合物膜显示出电性质的剧变， 尤其是在高温高湿的条件下， 无法满 足低电阻的性能要求。
发明内容 本发明要解决的技术问题是提高一种透明导电膜， 使其具有高透光率和高导电 性、 能够满足触摸屏的需求、 并且具有生产效率高的特点。
为解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案为 ：
一种透明导电膜， 它包括基材和导电涂层， 所述导电涂层中含有导电高分子聚合 物和金属粒子， 导电高分子聚合物和金属粒子的重量比为 1 ∶ 0.001 ～ 0.02。
上述透明导电膜中， 所述导电涂层的组分及其重量份数为 ：
成膜树脂 0.4 ～ 1.5 份，
导电高分子聚合物 60 ～ 90 份，
金属粒子 0.1 ～ 2 份，
高沸点极性溶剂 2 ～ 10 份，
表面活性剂 0.1 ～ 1 份。
上述透明导电膜中， 所述导电高分子聚合物是基于聚噻吩基的导电高分子聚合物 水溶液。
上述透明导电膜中， 所述金属粒子为金粒子、 银粒子、 铜粒子、 钯粒子或钌粒子。
上述透明导电膜中， 所述金属粒子的平均粒径为 2nm ～ 100nm。
上述透明导电膜中， 所述成膜树脂选自聚乙烯醇树脂、 聚氨酯树脂、 密胺树脂和 / 或聚酯树脂。
上述透明导电膜中， 所述高沸点极性溶剂选自二甲基甲酰胺、 乙二醇、 二甲基亚砜 或 N- 甲基吡咯烷酮中的一种。
与现有技术相比， 本发明中采用导电高分子聚合物和金属粒子的组合使用， 通过 调整导电高分子聚合物和金属粒子之间的重量比， 解决了现有技术中透明度和导电性两大 指标相互制约的问题， 得到了能够同时满足透明度和导电性要求的导电膜。 具体实施方式
我们知道， 透明度和导电性是评价导电膜性能的两个最重要的指标。如果使用单 一的高分子导电聚合物， 可能出现的情况是 ： 当提高其中一个性能的同时必然会降低另一 个性能， 这是因为透明度和导电性都与导电膜导电涂层的厚度有关， 导电涂层越薄， 透明度 越高， 但导电性越低 ； 相反， 导电涂层越厚， 透明度越低， 但导电性越高， 所以， 现有技术中单 一高分子导电聚合物难以同时满足透明度和导电性要求的问题。为解决这一问题， 本发明 中的导电涂层中采用导电高分子聚合物和金属粒子共同作为导电物质， 采用高导电高分子 聚合物和金属粒子的组合使用， 可以在满足透明度性能， 即确定导电涂层厚度的条件下， 通 过调整导电高分子聚合物和金属粒子的重量比来获得适合需求的导电性， 这样就解决了导 电膜中透明度和导电性两大指标相互制约的问题， 为制得同时满足透明度和导电性要求的 导电膜提供了新方法。 本发明提供的透明导电膜的导电涂层中的导电高分子聚合物和金属 粒子之间的重量比为 1 ∶ 0.001 ～ 0.02。 通过调整导电高分子聚合物和金属粒子间的重量 比， 在满足透明度性能的条件下， 同时获到适合需求的导电性。这里， 所述高电导率范围在 300 ～ 1500S/cm。 本发明中的导电高分子聚合物是基于聚噻吩基的导电高分子聚合物水溶液 PEDT， 例如拜耳公司的商品 “Baytron P” ， 如拜耳公司的 CLEVIOS PH500， CLEVIOS PH750， CLEVIOS P HC V4， CLEVIOS PH510 等。由于掺杂有聚苯乙烯磺酸盐 (PSS)， 该 PEDT 聚合物在水中很 易分散并表现出优良的热稳定性和大气稳定性。而且发现控制固体 (PEDT 和 PSS) 含量为 1.0-1.5 重量％， 使分散性能最佳化。PEDT 与水、 醇或具有高介质常数的溶剂良好地混容， 并可以容易地由使用此溶剂稀释的涂敷材料进行涂敷。 另外在透明度方面该涂层比其它导 电性聚合物如聚苯胺和聚吡咯的涂层具有较大的优势。
本发明的导电涂层中， 以重量份计， 导电高分子聚合物为 60 ～ 90 重量份， 优选 80 ～ 90 重量份。 如果该量小于 60 重量份， 则在制备该产品时将会遇到困难， 如易产生涂布 不均匀， 表观出现色斑等 ； 而另一方面如果该量大于 90 重量份， 由于着色导电聚合物量的 增加， 则不能获得所希望的高透明度， 如高于 95％的透过率。
适合本发明的金属粒子可以选用金、 银、 铜、 钯等金属粒子， 最好为金、 银、 钯金属 粒子， 这些粒子的粒径因导电膜的用途所需要的散射的程度而异， 并且其形状不能一概而 论， 但一般在 200nm 以下， 在 100nm 以下更好， 在 2nm-100nm 范围类最好。
导电涂层中金属粒子的添加量在 0.1 ～ 2 重量份。如果添加金属粒子小于 0.1 重 量份， 则对于膜的导电性能的提高就没有效果， 如果添加量大于 2 重量份则会影响到透过 率。金属粒子的用量一般在 2 重量份以下， 在 0.1 ～ 1 重量份更好， 在 0.2 ～ 0.8 重量份范 围内最好。
适合本发明的金属粒子可以选自乐凯公司的 LK 纳米银粒子， 杭州万景新材料有
限公司的 VK-G01 纳米银粒子， 太极纳米制品有限公司的 TJH 牌纳米铜粒子， 沪正纳米科技 公司的金粒子， 大连科林爱纳米科技有限公司 iNnao-Pd03N003 钯粒子等。
本发明中， 金属粒子在使用前可以预先进行处理， 以便获得最好的性能， 可以将金 属粒子加入到 10-30 倍重量的醇溶液中， 醇没有什么特别的限制， 可以列举出甲醇、 乙醇、 丙醇、 异丙醇、 丁醇等。然后加入金属粒子 1-3 重量％的分散剂， 分散剂可以是阴离子的或 者 DISPERBYK-102、 DISPERBYK-109、 DISPERBYK-2096 等一种或几种分散剂。阴离子分散剂 可以列举出三 (1- 甲基乙基 ) 萘磺酸钠、 十二烷基苯磺酸钠等。
金属粒子处理的方式有高速剪切分散、 采用氧化锆为介质的分散、 高速搅拌、 超声 波分散等方式。
成膜树脂可以改善导电膜的耐候性和导电性， 导电涂层中的成膜树脂为 0.4 ～ 1.5 重量份， 优选 0.9 ～ 1.2 重量份。如果该量小于 0.4 重量份， 则导电膜的耐候性会很差， 如果该量大于 1.5 重量份， 膜的导电性明显降低。导电涂层中采用 0.4 ～ 1.5 重量份的成 膜树脂， 可以在保证导电膜耐候性的前提下显著提高其导电性。
适合本发明的成膜树脂， 可以是含氟聚合物、 硅树脂、 丙烯酸类树脂、 聚乙烯醇树 脂、 羧甲基纤维素、 羟丙基纤维素、 聚氨酯树脂、 密胺甲醛树脂或聚酯树脂， 优选聚乙烯醇树 脂、 聚氨酯树脂、 密胺甲醛树脂或聚酯树脂， 这些成膜树脂可以单独使用也可结合使用。
适合本发明的含氟聚合物， 可以列举出聚四氟乙烯、 聚偏二氟乙烯 (PVDF)、 偏二氟 乙烯 - 三氟化乙烯共聚物等。
适合本发明的聚乙烯醇树脂可以选自北京东方石油化工有限公司有机化工厂生 产的 PVA17-88 和 PVA17-99、 山东省滨州市胜达实业有限公司生产的 PVA-2090、 上海四喜化 工有限公司生产的 SD-5 等 ； 聚氨酯树脂可以选自泰兴市中纺助剂厂生产的 PU628-1、 广州 奥德美高分子材料有限公司生产的 ADM-Z706 和 ADM-F206A、 广东大盈化工有限公司生产的 DU-1030 等 ； 三聚氰胺树脂可以选自临安市富能树脂有限公司提供生产的 LF-800、 LF-9010 和 LF-9080、 威海大和精细化工有限公司生产的 DHM-301 等 ； 聚酯树脂可以选自上海浩扬实 业发展有限公司生产的 MD-1200、 MD-1400、 MD-1480 和 MD-1250 等。
适合本发明的高沸点极性溶剂， 优选的是二甲基甲酰胺 (DMF)、 乙二醇 (EG)、 二甲 基亚砜 (DMSO) 或 N- 甲基吡咯烷酮 (NMP)， 这些高沸点极性溶剂可以单独使用也可结合使 用。
导电涂层中的高沸点极性溶剂为 2 ～ 10 重量份， 优选 6 ～ 8 重量份。如果该量小 于 2 重量份， 则不能实现高电导率， 如果该量大于 10 重量份， 那么虽然实现高电导率， 但由 于其沸点较高， 大量加入将迫使涂层在很高的温度下干燥， 破坏导电聚合物的导电性。
适合本发明的表面活性剂， 没有什么特别的限定， 可以列举出非离子氟表面活性 剂、 阴离子表面活性剂、 非离子表面活性剂等一种或几种混合使用。
适 合 本 发 明 的 非 离 子 氟 表 面 活 性 剂 可 以 选 自 F[CF(CF3)CF2O]1CF(CF3) SO2NH(CH2)4OH、 C4F9SO2NH(CH2)5OH、 F[CF(CF3)CF2O]5CF(CF3) SO2NH(CH2)3OH、 C8F17CONH(CH2)2OH 等。
适合本发明的阴离子表面活性剂， 可以举出 ： C12H25NaO4S、 C18H29NaO3S 等。
适合本发明的非离子表面活性剂， 可以举出 ： 脂肪醇聚氧乙烯醚 (AEO)AEO3、 烷基 酚聚氧乙烯醚 (TX-10， OP-10， O ∏ -10)。本发明中的表面活性剂 0.1 ～ 1 重量份， 优选 0.3 ～ 0.7 重量份。如果该量小于 0.1 重量份， 则导电涂层在涂覆成膜过程中的流平性和润湿性不够， 如果该量大于 1 重量 份， 则会产生一定量的气泡， 影响了导电膜的表观。
本发明中的导电涂层的涂布液可以采用下述方法而得到 ：
以 1 ～ 5 分钟的间隔按适当顺序在强烈搅拌下向导电高分子聚合物中依次加入高 沸点极性溶剂、 成膜树脂、 表面活性剂和预先分散好的纳米金属粒子， 然后将其分散 10 ～ 30 分钟而制得涂布液。
本发明提供的透明导电膜可以通过下述方法来制备 ：
将上述制备的的涂布液涂覆到基材上， 通过暖风 (100 ～ 150℃ ) 干燥 3-10 分钟得 到具有高电导率和高透明性的导电膜。
所述基材可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 膜、 聚萘二甲酸乙二醇酯 (PEN) 膜、 聚酰亚胺 (PI) 膜和聚丙烯 (PP) 膜等 ； 采用的涂覆方式可以使用公知的浸涂、 辊涂、 刮刀涂 布以及凹版涂布方式， 优选以凹版涂布方式， 涂层的厚度为 0.05 ～ 5μm， 膜的方块电阻为 5 ～ 645Ω/ □。
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细说明。 本文的实施例仅仅意在说明 本发明， 不应当将其解释为限制本发明的范围。 实施例 1-5 和对比实施例 1-3
表 1 给出了所使用的成分和用量。剧烈搅动 PEDT 导电聚合物水溶液， 然后以大约 2 分钟的间隔， 依次加入高沸点极性溶剂、 成膜树脂、 表面活性剂和金属粒子。 将混合物分散 大约 20 分钟， 以使其变均匀， 由此获得涂布液。
将涂布液用尼龙布过滤后， 采用凹版涂布的方式涂覆到透明基材上， 通过暖风 (120℃ ) 干燥大约 5 分钟， 从而制备出透明导电膜。干燥过的膜的厚度为 0.1-1μm。如下 所述方法测量如此制备的透明导电膜的性能， 并将结果列于表 2 中。
表1：
性能 实施例 1 实施例 2 实施例 3表2： 各实施例性能数据表方块电阻 (Ω/ □ ) 323 279 338 透过率 93.1％ 90.7％ 91.2％ 均匀性 良好 良好 良好 耐高温高湿 良好 良好 良好7101976591 A CN 101976596实施例 4 实施例 5 对比实施例 1 对比实施例 2 对比实施例 3 315 240 436 479 454说明书良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好6/6 页92.1％ 90.1％ 91.3％ 89.5％ 90.5％性能评价 ：
1. 方块电阻测试方法
通过 RTS-8 型四探针电阻测试仪测定膜的方块电阻， 并通过比较多点的方块电阻 的变化率来评价膜的均匀性。
< 方块电阻的变化率 >
①小于 8％ ： 良好
② 8％ -15％ ： 一般
③大于 15％ ： 差
2. 透光率的测试方法
在 550nm 下评价透光率。按照将透明基底的透光率视为 100％的方式来表示涂覆 基底的透过率， 依据 GB2410-80 标准在 WGT-S 型透过率测定仪 ( 上海精密仪器科学有限公 司 ) 上进行测量。
3. 耐高温高湿性能
在恒定温度 (60℃ ) 和湿度 (90％ RH) 下放置 240h， 通过评价方块电阻的变化率来 获得耐高温高湿性能。
< 方块电阻的变化率 >
①小于 15％ ： 良好
② 15％ -30％ ： 一般
③大于 30％ ： 差。
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