一种高性能导电纤维素膜的制备方法及其产品技术

本发明专利技术提供一种高性能导电纤维素膜的制备方法及其产品，所述方法如下：(1)取醋酸锌溶解在乙醇胺和乙二醇甲醚溶剂中，通过化学反应制备ZnO前驱体溶液，并将其旋涂于纤维素膜基底上；(2)将旋涂有ZnO溶液的纤维素膜放置于干燥装置中干燥，得到纤维素

【技术实现步骤摘要】
一种高性能导电纤维素膜的制备方法及其产品


[0001]本专利技术涉及光电材料领域，具体涉及一种高性能导电纤维素膜的制备方法及其产品。

技术介绍

[0002]随着现代科技的进步，电子设备的柔性化、可折叠化、可穿戴化已经成为未来电子技术的发展趋势。与传统电子器件相比，柔性电子设备以其独特的柔韧性和延展性使其在通信、信息、生物医药、机械制造、航空航天和国防安全等领域具有良好的应用前景。柔性透明导电薄膜是制备柔性电子器件的基础，因此也需要具备独特的性能，包括重量轻、可变形、不易碎、导电性能良好、光学透明度高、机械性能好、热稳定性和化学稳定性高等。
[0003]常见的柔性透明导电膜的基底有聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)等高聚物透明薄膜，这些薄膜具有质轻、超薄、柔韧性好等特点。但这些高分子有机聚合物难以回收重复利用或者自然降解，因此极易形成白色垃圾，会严重破坏生态环境，威胁人类生存。
[0004]为了实现资源的可持续发展，使用新型材料替代化石原料的需求已经迫在眉睫。纤维素作为廉价的天然高分子材料，具有来源范围广泛，可降解再生，绿色环保等优势，其制备的透明柔性纤维素膜基底越来越被广泛关注，其巨大的天然储量完全可以满足电子产品对导电薄膜基底的需求。
[0005]无机掺杂氧化物形成的导电材料具有高透光率，低电阻率以及优良的热学等优点，其可以和纤维素膜构建高透明度的导电基底，但掺杂氧化物构建的导电材料比较坚硬，缺乏柔韧性，无法构建柔性的导电基底及其柔性电子器件。掺杂氧化物直接沉积生长在柔性有机纤维素膜基底上难以形成与纤维素晶格匹配的结构，容易从纤维素基底上脱落，降低导电膜的性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种高性能导电纤维素膜的制备方法及其产品，其在无机导电层和有机纤维素膜中插入ZnO缓冲层可制备高柔性、高透明度和高电导率的的纤维素导电膜；该制备过程简单易控制，而且能够得到表面均匀的纤维素导电膜，不仅实现纤维素的高值化应用，而且提升导电基底的质量和品质。
[0007]本专利技术是这样实现的：
[0008]一种高性能导电纤维素膜的制备方法，所述方法步骤如下：
[0009](1)取醋酸锌溶解在乙醇胺和乙二醇甲醚溶剂中，通过化学反应制备ZnO前驱体溶液，并将其旋涂于纤维素膜基底上；
[0010](2)将旋涂有ZnO溶液的纤维素膜放置于干燥装置中干燥，得到纤维素-ZnO膜；
[0011](3)以干燥的纤维素-ZnO膜为基底，并镀上一层无机掺杂氧化物导电层，即为高性能导电纤维素膜；
[0012]所述导电纤维素膜中纤维素-ZnO膜的厚度为10-350μm，所述无机掺杂氧化物导电层的厚度为10-350μm。
[0013]进一步地，步骤(1)中纤维素膜上旋涂的ZnO前驱体溶液为400-1000ml；旋涂层数有单层，2层，3层；旋涂方式有单层干燥后再旋涂、连续旋涂再干燥。
[0014]进一步地，步骤(2)中干燥方式有鼓风干燥箱干燥、真空干燥箱干燥、恒温室干燥、常温室内干燥。
[0015]进一步地，步骤(3)中所述无机掺杂氧化物导电层的导电靶材有铝掺杂氧化锌AZO、氧化铟锡ITO，并通过真空蒸镀技术制备无机掺杂氧化物导电层；所述真空蒸镀技术溅射导电层方式有单靶溅射、双靶溅射，其中单靶溅射时间为1h-3h；双靶溅射时间为0.5h-2h。
[0016]进一步地，一种高性能导电纤维素膜的制备方法所制备的高性能导电纤维素膜，所述高性能导电纤维素膜以纤维素膜为基底，所述纤维素膜基底上复合有ZnO缓冲层，所述ZnO缓冲层上镀有一层无机掺杂氧化物导电层。
[0017]本专利技术具有如下优点：
[0018]本专利技术通过在有机纤维素基底和无机掺杂氧化物中间构建可以与二者形成良好结合的缓冲层，从而构建柔性、透明的纤维素基导电膜。首先利用溶胶凝胶法在纤维素膜基底上生长ZnO前驱体，通过水解反应构建纤维素与ZnO的氢键网络体系，实现纤维素和ZnO之间的牢固结合。然后在ZnO缓冲层表面生长无机掺杂氧化物导电材料，基于无机ZnO和无机掺杂氧化物的晶格匹配性和良好的共混性，形成ZnO和无机掺杂氧化物之间的牢固结合，由此构建纤维素基底-ZnO缓冲层-无机导电材料的结构，最终实现高性能导电纤维素膜的高柔韧性、高稳定性。
[0019]即本专利技术在无机导电层和有机纤维素膜中插入ZnO缓冲层可制备高柔性、高透明度和高电导率的的纤维素导电膜。该制备过程简单易控制，而且提升导电基底的质量和品质。
【具体实施方式】
[0020]本专利技术涉及一种高性能导电纤维素膜的制备方法，所述方法步骤如下：
[0021](1)取醋酸锌溶解在乙醇胺和乙二醇甲醚溶剂中，通过化学反应制备ZnO前驱体溶液，并将其旋涂于纤维素膜基底上；
[0022](2)将旋涂有ZnO溶液的纤维素膜放置于干燥装置中干燥，得到纤维素-ZnO膜；
[0023](3)以干燥的纤维素-ZnO膜为基底，并镀上一层无机掺杂氧化物导电层，即为高性能导电纤维素膜；
[0024]所述导电纤维素膜中纤维素-ZnO膜的厚度为10-350μm，所述无机掺杂氧化物导电层的厚度为10-350μm。
[0025]步骤(1)中纤维素膜上旋涂的ZnO前驱体溶液为400-1000ml；旋涂层数有单层，2层，3层；旋涂方式有单层干燥后再旋涂、连续旋涂再干燥。
[0026]步骤(2)中干燥方式有鼓风干燥箱干燥、真空干燥箱干燥、恒温室干燥、常温室内干燥。
[0027]步骤(3)中所述无机掺杂氧化物导电层的导电靶材有铝掺杂氧化锌AZO、氧化铟锡
ITO，并通过真空蒸镀技术制备无机掺杂氧化物导电层；所述真空蒸镀技术溅射导电层方式有单靶溅射、双靶溅射，其中单靶溅射时间为1h-3h；双靶溅射时间为0.5h-2h。
[0028]专利技术还涉及上述方法制备得到的一种高性能导电纤维素膜，所述高性能导电纤维素膜以纤维素膜为基底，所述纤维素膜基底上复合有ZnO缓冲层，所述ZnO缓冲层上镀有一层无机掺杂氧化物导电层。
[0029]下面将结合具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0030]实施例1：制备高性能导电纤维素膜
[0031]步骤(1)、用移液枪量取400ml ZnO溶液并通过台式匀胶机2000转旋涂40s旋涂于纤维素膜表面；
[0032]步骤(2)、将旋涂有ZnO溶液的纤维素膜放置于80℃真空干燥箱干燥，得到80um厚纤维素-ZnO膜；
[0033]步骤(3)、所得80um厚的纤维素-ZnO膜置于磁控溅射腔体内，抽真空至2.5*10-4Pa，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能导电纤维素膜的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：(1)取醋酸锌溶解在乙醇胺和乙二醇甲醚溶剂中，通过化学反应制备ZnO前驱体溶液，并将其旋涂于纤维素膜基底上；(2)将旋涂有ZnO溶液的纤维素膜放置于干燥装置中干燥，得到纤维素-ZnO膜；(3)以干燥的纤维素-ZnO膜为基底，并镀上一层无机掺杂氧化物导电层，即为高性能导电纤维素膜；所述导电纤维素膜中纤维素-ZnO膜的厚度为10-350μm，所述无机掺杂氧化物导电层的厚度为10-350μm。2.根据权利要求1所述的一种高性能导电纤维素膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中纤维素膜上旋涂的ZnO前驱体溶液为400-1000ml；旋涂层数有单层，2层，3层；旋涂方式有单层干燥后再旋涂、连续旋涂再干燥。3.根据权利要求1所述的一种高性能...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建国，刘茜，陈礼辉，欧阳新华，郑清洪，黄六莲，倪永浩，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：