[发明专利]导电涂料组合物及使用其制备导电膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及导电涂料组合物及使用其制备导电膜的方法，具体而言，涉及具有均匀且优异的导电性并且即使以其涂覆的基底变形也能防止导电性变差的导电涂料组合物。

背景技术

随着电器/电子零件和半导体装置整合的增加，包括各种家用物品、办公自动化、电器和电子产品、移动电话等，上述产品和装置由于灰尘或颗粒、静电或电磁波的污染而受到严重损害。在组装、搬运、运输和包装制备这些产品时所用的器件产生的灰尘、颗粒、静电或电磁波产生了很大的影响。为了降低这种损害，使用具有导电性的材料能使组装、搬运、运输以及包装中所用的这些材料具有抗静电功能、静电耗散功能、导电性以及电磁干扰屏蔽功能。

过去，将金属材料如银、铜、镍、铟锡氧化物(ITO)、锑锡氧化物(ATO)、铬、锌等以化学/物理方式置于基底上，或者将表面活性剂、炭黑、碳纤维等在内部添加于或涂覆于基底上，或将导电聚合物涂覆于基底上。另外，最近尝试了制备采用碳纳米管的涂覆液，但是由于诸如价格、分散性、透明性、稳定性等问题以及大量生产的相关问题导致商业化失败。

在相关技术的金属沉积方法中，所用金属的量越大，导电性获得的改善越大，但是长期稳定性低且成本负担高。此外，在形成涂膜后，在模塑程序中金属层断裂或破裂，因此，金属层难以使用。

另外，表面活性剂难以实现高导电性，并且需要预定的湿度水平，因此，表面活性剂易受季节影响，并且可在模塑程序后转移到产品。为了克服这些局限，将导电聚合物制成用来形成涂膜的涂料，但是这种涂膜的缺点在于，电性作用短、涂覆部分的导电性不均匀，并且当以预定深度或更深的深度进行真空模塑时或当模塑复杂形状的产品时用涂膜涂覆的基底难以实现导电性。

同时，试图通过使用碳纳米管作为导电添加剂来赋予导电热塑树脂优异的导电性(韩国专利注册No.0706652)。

其中，通过使用强酸或强碱对碳纳米管进行表面处理，从而使得碳纳米管分散于水或有机溶剂中。然而，在该过程中产生的大量污水污染环境，并且碳纳米管在表面处理过程中受到损坏而不能实现导电性。

发明概述

本发明的一个实施方案涉及提供环境友好的水基导电涂料组合物，提供在涂覆时具有优异且均匀的导电性并且即使在物理变形时也能防止导电性变差的导电涂料组合物，提供具有优异的分散性、稳定性和强度的导电涂料组合物，以及提供用于抗静电、静电耗散、电极和电磁干扰(EMI)屏蔽并具有优异性能和经济优势的导电涂料组合物。

本发明的另一个实施方案涉及通过使用本发明的环境友好的水基导电涂料组合物而提供具有优异且均匀的导电性并且即使在物理变形时也能防止导电性变差的导电膜，并提供制备用于抗静电膜、电极或EMI屏蔽膜的导电膜的方法。

下文将详细描述本发明的组合物及其制备方法。同时，除非本文所用技术术语和科学术语另有定义，否则它们具有本发明所属技术领域技术人员所理解的含义。为了使不必要的细节弱化本发明的描述，将省略已知的功能和组件。如本说明书所用，当制剂和材料的固有误差出现在下述含义中时，表示程度的术语“约”、“基本上”等用作处在数值或接近该数值的含义，它们用于防止不负责的侵权者不正当地使用为了帮助理解本发明而公开的内容中的精确数值或绝对数值。

在一个通用的方面，本发明的导电涂料组合物包括：由嵌段共聚物制成的分散剂，所述嵌段共聚物由亲水聚合物单元和疏水聚合物单元组成；由表面修饰的碳化合物制成的导电材料；聚合物粘合剂；以及含有水、有机溶剂或其混合物的介质。

表面修饰的碳化合物可以赋予组合物导电性，所述碳化合物可为选自碳纤维、碳纳米管以及石墨烯中的一种或多种。在此，碳纳米管可为选自单壁、双壁、薄多壁、多壁和绳状(roped)类型中的一种或多种。

在本发明中，除了碳化合物以外，还可将选自金属粉末、金属涂覆的无机粉末以及金属纤维中的一种或多种导电添加剂与碳纳米管混合，由此用作导电材料。

考虑到防止由于物理变形而导致的导电性变差，组合物所含的碳化合物可仅含有碳纳米管或含有碳纳米管和石墨烯，且优选碳纳米管的直径为0.5-100nm，长度为0.1-1000μm。

本发明的表面修饰的碳化合物可包括通过应用酸和/或氧化剂而表面被氧化的碳化合物和在高温和高压下通过与包括水的氧气源反应而表面被氧化的碳化合物。