[发明专利]用于制备透明导电涂层的乳液

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2012年8月16日提交的美国临时申请系列第61/683,798号的权益。在先申请的公开内容被认为是本申请公开的部分(且通过引用纳入本文)。

技术领域

本发明涉及制备透明导电制品。

背景技术

透明导电涂层可用于各种电子器件中。这些涂层提供了各种功能，例如电磁(EMI屏蔽)和静电耗散，且它们在多种应用中用作透光导电层和电极。这些应用包括但不限于触摸屏显示器、无线电子板、光伏器件、导电织物和纤维、有机发光二极管(OLED)、电致发光器件、加热器和电泳显示器，例如电子纸张。

如美国专利7,566,360；7,601,406；7,736,693和8,105,472中所述的透明导电涂层是通过由乳液涂覆到基材上并干燥的导电性纳米颗粒的自组装形成的。涂覆步骤之后，纳米颗粒自组装形成随机形状单元的网络状导电图案，所述随机形状单元对光是透明的。

发明内容

本发明描述了一种组合物，该组合物包含分散在液体载体中的金属纳米颗粒，所述液体载体包括连续的液相和分散的液相。所述组合物是乳液形式。连续的液相或分散的液相中的一种包括至少40重量％的水相，该含量以组合物的总重量为基准计，所述连续的液相或分散的液相中的另一种包括油相，所述油相比所述水相蒸发得更快。以所述组合物的总重量为基准计，所述金属纳米颗粒的含量不大于4重量％。当将乳液涂覆在基材的表面上并干燥以除去液体载体时，金属纳米颗粒自组装以形成涂层，所述涂层包括导电轨迹的网络状图案，所述导电轨迹界定了对波长在370-770纳米范围内的光透明的单元。所述涂层的遮盖百分数不大于8％，其薄层电阻不大于50欧姆/□(ohms/square)。

本文所用术语“纳米颗粒”指的是精细颗粒，该精细颗粒小到足以分散到液体中，其分散程度使得它们可以被涂覆并形成均匀涂层。该定义包含平均粒径小于约3微米的颗粒。例如，在一些实施方式中，所述平均粒度小于1微米，在一些实施方式中，所述颗粒在至少一个维度上测量小于0.1微米。

本文所用的术语“遮盖百分数”是一种透明度的度量，所述透明度与来自下方基材的贡献无关。其根据以下公式计算得到：(1-乳液涂覆的基材T％/未涂覆的基材T％)x 100％，其中，“T％”表示“透射率百分数”。如本文所用，“未涂覆的”表示施涂乳液之前的基材。

在一些实施方式中，所述遮盖百分数不大于7％。所述薄层电阻可以不大于20欧姆/□，而在其它实施方式中，其不大于10、5或4欧米/□。金属纳米颗粒的量可以不大于2重量％，或者不大于1重量％，该含量以组合物的总重量为基准计。合适的金属纳米颗粒的例子包括选自下组的金属元素：银、金、铂、钯、镍、钴、铜，及其组合。

涂料组合物可用于制备透明导电涂层以及包含这些涂层的制品，所述涂层具有高透明度(如低遮盖百分数值所测得)以及高电导率(如低薄层电阻值所测得)，并且具有低含量的金属纳米颗粒。

下面的内容中详细描述了本发明的一种或多种实施方式。通过说明书和权利要求书，不难了解本发明的其它特征、目的和优点。

具体实施方式

将包含金属纳米颗粒的液体乳液形式的组合物用于在第一基材上形成透明导电层。所述乳液包含液体载体，所述液体载体具有水相和油相。水相和油相中的一种形成连续的液相。另一种相形成在连续的液相内的分散区域。在一些实施方式中，连续相比分散相蒸发得更快。合适的乳液的一个例子是油包水乳液，其中水是分散的液相，油提供连续相。所述乳液还可以使水包油乳液形式，其中油提供分散的液相，水提供连续相。

所述油相可包括有机溶剂。合适的有机溶剂可包括石油醚、己烷、庚烷、甲苯、苯、二氯乙烷、三氯乙烯、氯仿、二氯甲烷、硝基甲烷、二溴甲烷、环戊酮、环己酮或者它们的任意混合物。优选地，用于该油相的溶剂或者多种溶剂的特征在于挥发性比水相的更高。

用于水相的合适材料可以包括水和/或与水混溶的溶剂，例如甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、甘油、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙腈、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮。以乳液的总重量为基准计，水相的含量至少为40重量％。