[发明专利]碳纳米管透明导电薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种高透光性低面电阻的透明导电薄膜的制备方法，其包括以下步骤：第（1）步，将碳纳米管进行活化处理；第（2）步，将活化处理后的碳纳米管利用硅烷偶联剂进行表面改性；第（3）步，将表面改性后的碳纳米管在有机溶剂中与对苯二甲酸、乙二醇、催化剂和稳定剂搅拌混合均匀，减压升温缩聚，出料即得改性聚酯PET切片；该切片制成铸片后经过双向拉伸制得碳纳米管改性的PET薄膜；第（4）步，将碳纳米管水溶液、纳米金属水溶液和ATO溶液/ITO溶液超声混合，在此过程中添加分散剂和高分子树脂，离心分离后取上清液，即可获得复合导电涂料。第（5）步，将第（4）步获得的复合导电涂料涂布在第（3）步制备获得的碳纳米管改性的PET薄膜的表面上，获得透明导电薄膜。

技术领域

本发明涉及碳纳米管透明导电薄膜及其制备方法。

背景技术

透明导电薄膜(TCFs)已被广泛应用，例如：它们可被用于显示器、触板、太阳能电池等领域。所述薄膜一般包括透明的衬底，例如：PET等，在所述衬底上形成透明且导电的涂层或薄膜。目前作为主流的透明导电薄膜材料是氧化铟锡(ITO)薄膜，但是ITO薄膜存在着一些不足，主要体现在铟在地壳中含量稀少，生产工艺复杂，价格昂贵，成本高。基于此，在过去的几年中付诸很大的努力来开发代替基于ITO薄膜的低成本替换物。

碳纳米管（CNT），特别是单臂碳纳米管，具有很多优异而独特的光学、电学和机械学特性，少量的碳纳米管就可以形成一层随机的网络结构的高透光性低面电阻的薄膜—碳纳米管透明导电薄膜(CNT-TCFs)，由于其在导电、透光、强度和柔性方面都呈现良好的特性，在有机发光器件，显示器，触摸屏，薄膜晶体管，光伏器件等方面得到了广泛研究和应用。CNT-TCFs薄膜光学性质稳定，在400-800nm可见光范围内CNT薄膜透射光谱平稳，这些极大丰富了碳纳米管薄膜的应用范围，成为替代ITO薄膜制备光电显示器件的最有发展前景的材料之一。目前CNT溶液的成膜方法主要有真空抽滤、喷墨打印、旋涂、喷涂、浸涂以及直接生长法等。其中，利用直接涂布的方法制备碳纳米管透明导电薄膜，提高了当前碳纳米管透明导电薄膜的制备效率，充分利用碳纳米管原材料，减少了碳纳米管溶液的浪费，同时降低了成本，减少了对环境的污染，具有较广的应用范围。

现在的研究主要集中在通过在薄膜衬底上增加导电涂层或薄膜从而获得高透光性低面电阻的透明导电薄膜，期望的是提供一种性能更加优异、低成本的高透光性低面电阻的透明导电薄膜。

发明内容

本发明的目的是提供一种性能优异、低成本的高透光性低面电阻的透明导电薄膜。

本发明的另一目的是提供一种性能优异、低成本的高透光性低面电阻的透明导电薄膜的制备方法。

基于上述目的，本发明提供一种高透光性低面电阻的透明导电薄膜的制备方法，具体如下：

第（1）步，将碳纳米管进行活化处理；

第（2）步，在有机溶剂中，将活化处理后的碳纳米管利用硅烷偶联剂进行表面改性；

第（3）步，将表面改性后的碳纳米管加入到有机溶剂中超声分散均匀，而后再加入对苯二甲酸、乙二醇、催化剂和稳定剂搅拌混合均匀，减压升温缩聚，出料即得改性聚酯PET切片；将该聚酯PET切片干燥后经挤出机挤出制成铸片，经过双向拉伸制得碳纳米管改性的PET薄膜；

第（4）步，制备复合导电涂料，将碳纳米管水溶液、纳米金属水溶液和ATO溶液/ITO溶液按重量比1-10:1-10:1-10的比例进行超声混合形成100重量份的混合液，在此过程中添加0.1-5重量份的分散剂，而后再添加1-10重量份数均分子量（Mn）小于10000的高分子树脂，继续超声10-60分钟，离心分离后取上清液，即可获得复合导电涂料。

第（5）步，将第（4）步获得的复合导电涂料涂布在第（3）步制备获得的碳纳米管改性的PET薄膜的表面上，获得透明导电薄膜。