Cnt膜的形成方法
【专利摘要】本发明公开了一种通过将含有CNT以及二氧化硅胶体的分散液涂布在基材上，并进行干燥，从而形成CNT膜的CNT膜形成方法。
【专利说明】CNT膜的形成方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002]本国际申请要求2012年2月14日在日本专利局提交的日本发明专利申请第 2012-29687号的优先权，所述日本发明专利申请的全部内容通过引用而并入本文。
【技术领域】
[0003] 本发明涉及一种CNT膜的形成方法。
【背景技术】
[0004] 现在，由于液晶显示器及等离子显示器的市场的扩大，这些显示器所必不可少的 透明导电膜的需求日益增加。除此之外，透明导电膜还适用于触摸屏、太阳电池、抗静电 膜、电磁波防护材料以及面状发热体等。作为透明导电膜，掺锡氧化铟（ΙΤ0)被广泛使用。 但是，由于铟价格偏高，还有资源枯竭的忧虑，因此，人们研究替代掺锡氧化铟的透明导 电膜。作为替代掺锡氧化铟的透明导电膜的候选，可列举碳纳米管（以下，称为CNT)膜 或氧化锌（以下，称为ZnO)等。特别地，CNT具有可适用于柔性膜的特点，而ΙΤ0或ZnO 难以适用于柔性膜。
[0005] CNT膜通过利用浸涂法、旋涂法、喷涂法等将分散有CNT的分散液涂布在基材上， 并进行干燥而获得。为了通过上述方法获得具有优良特性的CNT膜，需要调制稳定分散有 CNT的分散液。
[0006] 作为使CNT分散在分散介质中的方法，人们提出了用酸处理CNT的方法（非专利 文献1)、用等离子处理CNT的方法（专利文献1)、添加表面活性剂的方法（专利文献2)等。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1:日本特开第2003 - 300715号公报
[0010] 专利文献2:日本特开第2010 - 13312号公报
[0011] 非专利文献
[0012] 非专利文献 1:V. Datsyuk et al "Chemical oxidation of multiwalled carbon nano tubes" Carbon 46 (2008)，p833-840
【发明内容】
[0013] 发明要解决的问颢
[0014] 但是，当用酸或等离子对CNT进行表面处理时，在CNT的表面上会形成缺陷，或 者CNT自身会被切断，因此将会使得CNT原来所具有的优良特性（导电性，导热性，机械 强度等）低下。此外，当由添加了表面活性剂的分散液制作CNT膜时，在CNT膜中会残存 有难以除去的表面活性剂，因此CNT膜的导电性将会低下。
[0015] 本发明的一个方面在于提供一种能够形成特性优良的CNT膜的CNT膜的形成方 法。
[0016] 解决向题的枋太方銮
[0017]本发明的CNT膜的形成方法包括将含有CNT以及二氧化硅胶体的分散液涂布在基 材上，进行干燥，从而形成CNT膜的工序。
[0018] 根据本发明的CNT膜的形成方法，由于不需要用酸或等离子对CNT进行表面处 理，所以不会在CNT的表面上产生缺陷，CNT也不会被切断。因此，能够形成具有优良特 性（导电性，导热性，机械强度等）的CNT膜。此外，由于不需要在CNT的分散液中添加 表面活性剂，所以在CNT膜中不会残存有难以除去的表面活性剂。因此，能够形成具有优 良特性（导电性，导热性，机械强度等）的CNT膜。
[0019]在本发明的CNT膜的形成方法中，优选使用碱水溶液或氢氟酸，将二氧化硅胶体 从CNT膜中除去。在该情况下，CNT膜的特性更加优良。可以适当调整碱水溶液或氢氟酸 的浓度，例如，可以在〇· 1?1M0L/L的范围内进行调整。作为使用碱水溶液或氢氟酸将 二氧化硅胶体从CNT膜中除去的方法，可以列举，例如，将CNT膜浸渍在碱水溶液或氢氟 酸中的方法。在该情况下，可以适当调整浸渍时间，例如，可以在1?30分钟的范围内 进行调整。
[0020] 所述碱水溶液只要能够除去二氧化硅胶体即可，不对其作特别限定，例如，可以 列举氢氧化钠水溶液，氢氧化钾水溶液等。
[0021] 所述分散液中的二氧化硅胶体的浓度优选在0· 001?5重量％的范围内，更优选 在0.001?0.1 %的范围内。通过使二氧化硅胶体的浓度在该范围内，能够使CNT稳定地 分散在分散液中，因此所形成的CNT膜的特性（例如导电性）将更加优良。
[0022] 所述分散液中的CNT的浓度优选在1X 1〇_5?5重量％的范围内。通过使CNT的 浓度在该范围内，所形成的CNT膜的特性（例如导电性）将更加优良。
[0023]可以适当选择所述分散液的溶媒（分散介质），可以列举水、挥发性有机溶剂（例 如THF(四氢呋喃）、乙醇等）、或它们的混合物。在不使CNT膜的特性大幅度降低的范围 内，也可以在分散液中配合表面活性剂或其他的添加成分。
[0024] 不特别限定所述基材，例如，可以使用由玻璃，树脂（例如PET)等形成的基材。 [0025]不特别限定所述涂布方法，例如，可以利用浸涂法，旋涂法，喷涂法等。此外， 在CNT膜的成膜过程中可以对基材进行加热。 ^
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1是示出分散液的分散特性的图片。
【具体实施方式】
[0027] 接下来对本发明的实施方式进行说明。
[0028] 1.含有CNT以及二氧化硅胶体的分散液的调制
[0029] (1-1)使用离子交换水稀释5号硅酸钠水溶液（Si02:25. 5重量％，摩尔比3 7) 以使得Si〇2的浓度为5重量％，之后，通过使用阳离子交换树脂来调制二氧化娃胶体溶 液。通过使用离子交换水和THF的混合溶液来稀释该二氧化硅胶体溶液而分别调制 Si〇2的 浓度为0· 001重量％的二氧化硅胶体溶液，Si〇2的浓度为〇· 〇〇5重量％的二氧化娃胶^溶 液，Si〇2的浓度为〇· 〇1重量％的二氧化硅胶体溶液，Si〇2的浓度为〇. 〇5重量％的二氧化 硅胶体溶液，以及Si02的浓度为0. 1重量％的二氧化硅胶体溶液。
[0030] (1_2)分别在通过所述（卜1)调制的5种二氧化硅胶体溶液中，添加单层 CNT(Unidym公司制造），并进行超声波处理，由此调制含有CNT以及二氧化桂胶体的5种 分散液。以后，将所调制的分散液如下表示。
[0031] 分散液A1:使用Si02的浓度为0· 001重量％的二氧化硅胶体溶液调制的分散液。 [0032] 分散液A2:使用Si〇2的浓度为〇· 〇〇5重量％的二氧化硅胶体溶液调制的分散液。 [0033] 分散液A3:使用Si〇2的浓度为〇· 〇1重量％的二氧化硅胶体溶液调制的分散液。 [0034]分散液A4:使用Si〇2的浓度为〇· 〇5重量％的二氧化硅胶体溶液调制的分散液。 [0035]分散液Αδ:使用Si〇 2的浓度为〇· 1重量％的二氧化硅胶体溶液调制的分散液。
[0036] 分散液A1?A5的组成如下：
[0037] 〈分散液 Al>
[0038] 单层 CNT: 0. 01 重量 ％
[0039] 二氧化硅：0· 001重量％
[0040] 水：21· 939 重量 ％
[0041] THF :78. 05 重量 ％
[0042] 〈分散液 A2>
[0043] 单层 CNT: 0. 01 重量 ％
[0044] 二氧化硅：0. 005重量％
[0045] 水：21.935 重量 ％
[0046] THF:78· 05 重量％
[0047] 〈分散液 A3〉
[0048] 单层 CNT: 0· 01 重量 ％
[0049] 二氧化硅：〇. 01重量％
[0050] 水：21.930 重量 ％
[0051] THF :78.05 重量 ％
[0052] 〈分散液 A4>
[0053] 单层 CNT:0· 〇1 重量％
[0054] 二氧化硅：0. 05重量％
[0055] 水：21. 89 重量 ％
[0056] THF :78.05 重量 ％
[0057] 〈分散液 A5>
[0058] 单层 CNT :〇.〇1 重量 ％
[0059] 二氧化硅：〇. 11重量％
[0060] 水：21. 83 重量 ％
[0061] THF :78.05 重量 ％
[0062]二并且，如图1的右侧所示'分散液M即使长时间地静置时，CNT也会稳定分散， 而不会产生沉淀。对于分散液A1?A3，A5也是一样的。另一方面，在不含有二氧化硅胶体 的CNT的分散液中，如图1的左侧所示，在短时间内会产生沉淀，而不能用于后述的 CNT 膜的涂布。
[0063] 2.CNT膜的形成
[0064] (2-1)在厚度为100 μ m的PET膜上，通过浸涂法，涂布分散液（分散液A1?A5 中的任意一种），并进行干燥。反复进行预定次数（进行50次、100次、200次、400次中的 任意一种次数）的分散液的涂布以及干燥。通过以上工序，形成CNT膜（未除去二氧化 硅）。
[0065]对CNT膜（未除去二氧化硅），使用四探针电阻测量仪（三菱化学制造 Loresta-GP)，测量其电阻值。此外，对CNT膜（未除去二氧化硅），使用分光光度计（日 本分光制造 V-670)，测量其透射率。其测量结果在表1中示出。
[0066] [表 1]
[0067]
【权利要求】
1. 一种CNT膜的形成方法，其特征在于， 将含有CNT以及二氧化硅胶体的分散液涂布在基材上，并进行干燥，从而形成CNT膜。
2. 根据权利要求1所述的CNT膜的形成方法，其特征在于， 使用碱水溶液或氢氟酸，将二氧化硅胶体从所述CNT膜中除去。
3. 根据权利要求2所述的CNT膜的形成方法，其特征在于， 所述碱水溶液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的CNT膜的形成方法，其特征在于， 所述分散液中的二氧化硅胶体的浓度在〇. 〇〇1?5重量％的范围内。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的CNT膜的形成方法，其特征在于， 所述分散液中的CNT的浓度在丨X 10_5?5重量％的范围内。
【文档编号】C01B31/02GK104125926SQ201380008982
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年2月14日 优先权日:2012年2月14日
【发明者】松田贵文, 须永基男, 矶部弘, 金子克美 申请人:富士化学株式会社