[发明专利]一种银纳米线增强聚丙烯酸酯导电复合涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米复合材料技术领域，具体涉及一种银纳米线增强聚丙烯酸酯导电复合涂层及其制备方法。

背景技术

银纳米线作为一种新型的纳米功能材料而备受关注，除具有优良的导电性之外，银纳米线由于不仅具有纳米级别的尺寸效应，还具有优异的透光性、耐拉伸、耐弯折性能，因此被视为是最有可能替代传统ITO透明电极的材料。已有大量的研究将银纳米线应用于柔性、可弯折LED显示、触摸屏、薄膜太阳能电池等。此外由于银纳米线的大长径比效应，使其在导电胶、导热胶等方面的应用中也具有突出的优势。

紫外光固化具有节省能源、固化速度快、无溶剂污染环境的特点，还可通过调节组分来满足不同的需求。同时，紫外线不产生高热，因而具有低温处理、热损害小的优点。在对环保需求越来越多的今天，紫外光固化型聚丙烯酸酯涂层也愈来愈受到重视。

现有技术中银纳米线的制备多采用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为保护剂，例如公开号为CN102744417A、CN101310899A、CN103433503A的专利。现有技术中制备银纳米线/高聚物复合涂层多采用简单的共混法，但是其缺点是并未考虑到银纳米线与高聚物的相容性能较差的话，在共混时容易引起银纳米线的团聚，或固化后因为银纳米线与高聚物的界面作用力差而影响银纳米线/高聚物复合涂层的综合性能。例如公开号为CN102399523A的专利公开了一种室温固化型纳米银填充导电胶，其采用PVP作为分散剂合成了银纳米线，然后将其加入环氧树脂中进行搅拌，混合均匀后加入固化剂即得到了纳米银填充室温固化导电胶，但其未考虑PVP与环氧树脂的界面作用力，未能获得性能更为优异的导电复合涂层。

发明内容

为解决现有技术中制备的银纳米线与高聚物基体之间的相容性较差从而使得银纳米线不易在基体中均匀分散，以及银纳米线与基体的结合力较弱而影响复合涂层综合性能的问题， 本发明提出了一种银纳米线增强聚丙烯酸酯导电复合涂层及其制备方法，该复合涂层有良好的导电性能及力学性能。

本发明是通过以下技术方法实现的。

一种银纳米线增强聚丙烯酸酯导电复合涂层的制备方法包括以下步骤：

（1）在反应器中加入乙二醇5~30mL，在高温下回流一段时间以去除乙二醇中的水分，然后调整温度并稳定至150℃~190℃，而后加入含高氯铂酸的乙二醇溶液作为晶种，加热1~60分钟后，再同时加入含硝酸银的乙二醇溶液及含聚丙烯酰胺的乙二醇溶液，聚丙烯酰胺的重均分子量为160万~220万，调控两者的滴加速度使得两者同时开始滴加以及结束滴加，滴加时长为0.5~2h，滴加结束后继续反应0.5~4h后停止加热，得到含有银纳米线的溶液；整个反应过程中一直采用搅拌器进行搅拌以使液体混合均匀；

（2）将步骤（1）得到的银纳米线溶液静置，底部的沉淀即为银纳米线，将其洗涤纯化后加入乙酸丁酯溶液中，以获得含银纳米线的分散液。然后将该含银纳米线的分散液加入紫外光固化型聚丙烯酸酯中，搅拌均匀后，再加入固化剂，搅拌均匀后得到混合物，将混合物放置于真空烘箱中抽真空以去除溶剂乙酸丁酯和气泡，然后采用旋涂法将混合物涂覆在基底上，紫外光固化后得到银纳米线增强聚丙烯酸酯导电复合涂层。

对于步骤（1）的进一步详细说明如下：在反应器中加入乙二醇时，乙二醇的体积优选6~10mL。

高温下回流一段时间的步骤中，高温优选120~200℃，更优选150~190℃；回流时间优选0.5~12h，更优选1~3h。

含高氯铂酸的乙二醇溶液中，高氯铂酸的浓度优选0.01mM~0.1mM，更优选0.015mM~0.06mM。加入的该溶液的体积优选2~10mL。

含硝酸银的乙二醇溶液中硝酸银的浓度优选0.01mM~0.9mM，更优选0.1mM~0.6mM。加入的该溶液的体积优选0.5~10mL。

含聚丙烯酰胺的乙二醇溶液中，聚丙烯酰胺的浓度优选0.05~0.1wt%。加入的该溶液的体积优选50~100mL。

滴加结束后继续反应时间由待制备的银纳米线直径、长度的需求而决定，可选0.5~4h，优选1~2h。

搅拌器的搅拌速度优选100~900rpm，更优选300~600rpm。

对于步骤（2）的进一步详细说明如下：洗涤纯化银纳米线是为了去除银纳米线中的杂质，其洗涤方法是本领域技术人员所熟知的。例如，其具体过程可为取底部沉淀的银纳米线，加入2-异丙氧基乙醇，混合均匀后静置，倒出上清液，仅留下底部沉淀，重复该过程直至获得透明的上清液，然后倒出上清液，获得洗涤纯化后的银纳米线。