专利名称：一种氧化铟锡纳米涂层的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化铟锡纳米涂层的制备方法。
背景技术：
氧化铟锡(ITO)涂层具有透明、导电、隔绝太阳光中的紫外线、反射红外线等功能。日常生活中，在液晶显示、汽车防热玻璃、防静电薄膜、电磁屏蔽和红外线反射装置等方面有广泛的应用。 现有技术中制备氧化铟锡涂层的方法有物理气相沉积、化学气相沉积、电子束蒸发和直流磁控溅射等技木，但这些方法存在着高温、高真空度、仪器限制、无法大面积成膜、生产成本较高等缺点。近年来，人们开始以氧化铟锡纳米颗粒为原料，通过超声、高速搅拌、行星式球磨或震荡式球磨机将颗粒分散在こ醇等溶剂中，制备氧化铟锡纳米分散液。德国德固赛公司生产的氧化铟锡纳米颗粒，经过特殊处理可以阻隔97%的近红外波段的红外线。目前，国内外一些关于透明导电隔热氧化铟锡纳米涂层的专利多是涉及氧化铟锡纳米颗粒的制备技术，如CN200510072252. 6和CN200510072250. 7 ;氧化铟锡纳米分散液的制备方法和应用，如CN200910051236. 7、EP2143689和EP2116513 ；以及提高氧化铟锡纳米颗粒在分散液中稳定性的技术。在申请号为CN200580041150. 6的专利申请中，通过对氧化铟锡纳米颗粒的表面改性提高涂层的透光性和导电性。尽管如此，目前文献中采用氧化铟锡纳米分散液的方法制得纳米涂层的透明、隔热、导电性能并不理想。J. Ederthet. al. Thin Solid Films 445,199-206(2003), N. Al-Dahoudi, M. A.Aegerter et. al. ThinSolid Films 502，193-197(2006)和A. Reindl，W. Peukert et.al. Thin Solid Films 517，1624(2009)，上述三篇文献对氧化铟锡纳米颗粒的分散及涂层表面性能、结构进行了研究。由于氧化铟锡纳米颗粒比表面积大，团聚体的存在，使得涂层表面存在大量由颗粒状结构产生的孔隙，孔隙率约占涂层总体积的15-50%，阻碍了电子在涂层内部的传输；另外，涂层表面粗糙度较大，容易对光产生反射和散射。这些因素影响了氧化铟锡纳米涂层的透光性、导电性。目前，仍然缺少有效改善涂层表面结构，进而提高涂层导电性的方法。
发明内容
因此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种氧化铟锡纳米涂层的制备方法，提高氧化铟锡纳米涂层的导电性、透光性和附着力。本发明的发明人经过大量的研究发现在一定温度、压カ条件下通过热压处理，能显著降低氧化铟锡纳米颗粒间的孔隙率，使得氧化铟锡纳米颗粒间的界面融合更好，提高电子传输能力，进而提高涂层的导电性；同时降低氧化铟锡纳米涂层的表面粗糙度，提高涂层的透光性。基于以上发现，本发明提供了一种氧化铟锡纳米涂层的制备方法，该方法包括如下步骤1)将氧化铟锡纳米颗粒与分散剂、溶剂和助剂混合制备氧化铟锡纳米分散液，将制得的分散液涂覆于基材表面，烘干后形成氧化铟锡纳米涂层；或者将氧化铟锡纳米颗粒与成膜物质、分散剂、溶剂和助剂混合制备氧化铟锡纳米涂料，将制得的涂料涂覆于基材表面，固化后形成氧化铟锡纳米涂层；2)对表面附着有氧化铟锡纳米涂层的基材进行热压处理。根据本发明提供的制备方法，其中，所述热压处理的压カ可以为1.3E+4至
I.3E+8Pa，优选为I. 3E+6至6. 7E+7Pa ;所述热压处理的温度可以为80_300°C，优选为100-200。。。根据本发明提供的制备方法，其中，所述热压处理的时间可以根据涂层的厚度来确定。一般情况下，所述氧化铟锡纳米涂层的厚度可以为0. 1-20 ym;所述热压处理的时间 可以为0. 5-300分钟，优选为1-60分钟，更优选为2-10分钟，例如，可以为5分钟。根据本发明提供的制备方法，其中，所述氧化铟锡纳米颗粒的平均粒径可以为10-200纳米，优选为20-50纳米。其中，所述氧化铟锡纳米分散液中各组份的含量可以为氧化铟锡纳米颗粒10-50重量％ ;分散剂0. 1-10重量％ ;溶剂40-90重量％ ;助剂0. 1-10重量％。根据本发明提供的制备方法，其中，所述氧化铟锡纳米涂料中各组份的含量可以为氧化铟锡纳米颗粒10-50重量％ ;成膜物质10-50重量％ ;溶剂20-65重量％ ;分散剂
0.1-10重量％ ;助剂0. 1-10重量％。根据本发明的制备方法，其中，所述溶剂可以选自水、甲苯、烷基苯、こ醇、丙ニ醇、こ酸こ酷、こ酸丁酷、丙ニ醇甲醚醋酸酷、丙酮、丁酮、甲こ酮和环己酮中的ー种或多种；所述分散剂可以选自改性丙烯酸酯、改性酯类、脂肪胺、铵盐和磷酸酯中的ー种或多种；所述成膜物质可以为光固化不饱和聚酯或热固化不饱和聚酯；所述助剂可以包括流平剂、消泡剂和润湿剂中的ー种或多种。根据本发明提供的制备方法，其中，纳米氧化铟锡纳米颗粒原料中可以添加其它耐划伤、隔热或防紫外纳米粉体，例如可以包括ニ氧化硅、ニ氧化钛、氧化锌和氧化铁中的ー种或多种。根据本发明提供的制备方法，其中，所述步骤(I)中烘干的方法可以为常规的烘干方法，固化的方法可以为热固化或光固化等常规固化方法。例如，在本发明的一些实施方式中，烘干的方式可以为将涂敷有氧化铟锡纳米分散液的薄板加热(60-120°C )去除溶剂；固化的方式可以为将分散在聚氨酯、丙烯酸酯等体系中的氧化铟锡纳米颗粒，通过热固化或紫外光固化制成透明、导电和防红外氧化铟锡纳米复合涂层。具体地，本发明制备方法的具体操作过程可以为以氧化铟锡(ITO)纳米颗粒为原料，通过超声、高速搅拌、行星式球磨或震荡式球磨机分散，制备氧化铟锡纳米分散液或涂料；通过旋涂、刮涂、淋涂或喷涂的方法将氧化铟锡纳米分散液或涂料涂敷在玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PO、聚对苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)等热塑性聚合物基底 的表面，固化形成涂层；在一定温度、压强条件下通过热压的方法，提高氧化铟锡(ITO)纳米涂层导电性、透光性和附着力。本发明的制备方法的优点是不需要高真空、高温加热、不受设备限制、可以大面积成膜、生产成本低，在不影响其隔热效果的前提下，能够显著改善涂层的透光性和导电性，特别是对聚合物基底的附着力。
以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中图I为实施例I制得的涂层(未经热压处理)表面的扫描电镜图；图2为实施例19制得的涂层(经过热压处理)表面的扫描电镜图；图3为实施例I和实施例19制得的涂层，在可见光区550nm处透光性的对比图；图4为实施例I和实施例19制得的涂层，在红外区1200nm处透光性的对比图。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。实施例1-6实施例1-6制备未进行热压的氧化铟锡纳米涂层。I、将72g无水こ醇与20g氧化铟锡纳米颗粒(粒径10_50nm),再加入6g润湿剂DisperBYK-161,1. 5g分散剂DisperBYK-190和0. 5g消泡剂BYK-071，通过高速搅拌和行星式球磨两种方法结合进行机械共混，制得颗粒含量为20wt%的氧化铟锡纳米分散液。2、将步骤I制得的氧化铟锡纳米分散液，通过旋涂的方法，在600转/分的转速下涂敷在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的表面，旋涂次数为1-6次，然后将涂敷有氧化铟锡纳米涂层的PMMA薄板在60°C下加热去除溶剂こ醇。采用四点法，通过半导体器件性能表征系统Keithley 4200-SCS测得氧化铟锡纳米涂层的表面电阻随旋涂次数(膜厚从0. 1-19. 96 um)増加的变化，测试结果见表I。表I
权利要求
1.一种氧化铟锡纳米涂层的制备方法，该方法包括如下步骤 1)将氧化铟锡纳米颗粒与分散剂、溶剂和助剂混合制备氧化铟锡纳米分散液，将制得的分散液涂覆于基材表面，烘干后形成氧化铟锡纳米涂层；或者 将氧化铟锡纳米颗粒与成膜物质、分散剂、溶剂和助剂混合制备氧化铟锡纳米涂料，将制得的涂料涂覆于基材表面，固化后形成氧化铟锡纳米涂层； 2)对表面附着有氧化铟锡纳米涂层的基材进行热压处理。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述热压处理的压カ为I.33E+4至I. 33E+8Pa，优选为I. 33E+6至6. 67E+7Pa ;所述热压处理的温度为80_300°C，优选为100_200°C。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其中，所述热压处理的时间为0.5-300分钟，优选为1-60分钟，更优选为2-10分钟。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的方法，其中，所述氧化铟锡纳米颗粒的平均粒径为10-200纳米，优选为20-50纳米。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的方法，其中，所述氧化铟锡纳米分散液中各组份的含量为氧化铟锡纳米颗粒10-50重量％ ;分散剂0. 1-10重量％ ;溶剂40-90重量％ ;助剂0. 1-10重量％。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的方法，其中，所述氧化铟锡纳米涂料中各组份的含量为氧化铟锡纳米颗粒10-50重量％ ;成膜物质10-50重量％ ;溶剂20-65重量％ ;分散剂0. 1-10重量％ ;助剂0. 1-10重量％。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的方法，其中，所述氧化铟锡纳米涂层的厚度为0.1-20u m。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的方法，其中，所述溶剂选自水、甲苯、烷基苯、こ醇、丙ニ醇、こ酸こ酷、こ酸丁酷、丙ニ醇甲醚醋酸酷、丙酮、丁酮、甲こ酮和环己酮中的ー种或多种；所述分散剂选自改性丙烯酸酯、改性酯类、脂肪胺、铵盐和磷酸酯中的ー种或多种；所述成膜物质为光固化不饱和聚酯或热固化不饱和聚酷；所述助剂包括流平剂、消泡剂和润湿剂中的ー种或多种。
全文摘要
本发明提供一种氧化铟锡纳米涂层的制备方法，该方法包括如下步骤1)将氧化铟锡纳米颗粒与分散剂、溶剂和助剂混合制备氧化铟锡纳米分散液，将制得的分散液涂覆于基材表面，烘干后形成氧化铟锡纳米涂层；或者将氧化铟锡纳米颗粒与成膜物质、分散剂、溶剂和助剂混合制备氧化铟锡纳米涂料，将制得的涂料涂覆于基材表面，固化后形成氧化铟锡纳米涂层；2)对表面附着有氧化铟锡纳米涂层的基材进行热压处理。本发明的制备方法的优点是不需要高真空、高温加热、不受设备限制、可以大面积成膜、生产成本低，在不影响其隔热效果的前提下，能够显著改善涂层的透光性和导电性，特别是对聚合物基底的附着力。
文档编号C01G19/00GK102653862SQ20111004884
公开日2012年9月5日 申请日期2011年3月1日 优先权日2011年3月1日
发明者周凌云, 张忠, 张晖, 张辉 申请人:国家纳米科学中心