專利名稱：基于紡織品模板制備銦錫氧化物/pdms樹脂導(dǎo)電材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于導(dǎo)電材料的制備領(lǐng)域，特別是涉及一種基于紡織品模板制備銦錫氧化物/PDMS樹脂導(dǎo)電材料的方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著信息技術(shù)和光電產(chǎn)品的飛躍發(fā)展，新型導(dǎo)電材料越來越受到人們的廣泛研究與關(guān)注。透明導(dǎo)電氧化物(TCO)研究年代較早，但以其優(yōu)異的導(dǎo)電性能、較高的化學(xué)穩(wěn)定性以及與基底良好的結(jié)合性能，受到人們的重視，特別是在電子學(xué)領(lǐng)域有著眾多的應(yīng)用，如平面顯示器、傳感器、染料敏化太陽能電池等。TCO材料主要有SnO2基、In2O3基和ZnO基等多種體系，其中又以銦錫氧化物(ITO)最具代表性。ITO是目前研究與應(yīng)用最為廣泛的透明導(dǎo)電氧化物之一，它的電阻率常介于10_3 10_4Ω · cm之間，可見光區(qū)透射率達(dá)85%以上，因而具有透光性好、電阻率低、容易刻蝕和低溫制備等優(yōu)點。制備ITO導(dǎo)電材料的方法很多，有沉淀法、溶膠-凝膠法、溶劑熱法等。R. A. Gilstrap等人在Advanced Materials,4163,20, (2008)上以醋酸銦和醋酸錫為原料，在有機溶劑十八烯(ODE)中，高溫合成了粒徑大約在5nm左右的ITO納米顆粒，并且具有良好的導(dǎo)電性能。傳統(tǒng)電子器件中的顯示觸摸屏，目前其制備材料主要為稀有金屬的半導(dǎo)體氧化物，如ITO等。這些材料的缺陷主要在于它們均為脆性材料，無法應(yīng)用于柔韌性基底上，從而制備出可折疊式或者卷曲的顯示觸摸屏。將上述金屬氧化物材料與有機基底進(jìn)行復(fù)合， 制備出的復(fù)合柔性導(dǎo)電材料，作為柔性導(dǎo)電材料的發(fā)展方向之一，其未來可廣泛應(yīng)用于智能服裝、嵌入式健康監(jiān)控設(shè)備、數(shù)字多媒體等眾多消費電子領(lǐng)域以及太陽能電池、柔性輸電線路等能源領(lǐng)域，因此必將受到人們更加廣泛的研究與關(guān)注。L. B. Hu等人在Nano Letters, 708,10, (2010)上用棉布浸泡在碳納米管溶液中的方法制得了 SWNT導(dǎo)電織物，具有良好的導(dǎo)電性和電容性能，可以應(yīng)用于能量儲存領(lǐng)域。X. Y. kng等人在Advanced Materials, 4484,22, (2010)上用銀納米線與PVA樹脂進(jìn)行復(fù)合，最終得到透明的復(fù)合柔性導(dǎo)電材料， 并就導(dǎo)電性能與ΙΤ0、碳納米管等進(jìn)行了對比研究。目前尚無基于紡織品模板制備銦錫氧化物/PDMS樹脂復(fù)合柔性導(dǎo)電材料的研究報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于紡織品模板制備銦錫氧化物/PDMS 樹脂導(dǎo)電材料的方法。該方法制備工藝簡單，成本低廉，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；制得的銦錫氧化物/PDMS樹脂復(fù)合柔性導(dǎo)電材料結(jié)構(gòu)致密，且具有良好的導(dǎo)電性以及可折疊性能。一種基于紡織品模板制備銦錫氧化物/PDMS樹脂導(dǎo)電材料的方法，包括(1)在室溫下，按照In203/Sr^2質(zhì)量比為8 10. 5 1稱取將氯化銦和氯化錫，并溶解于去離子水中，再加入堿性溶液，得到PH值為8 11的混合溶液；在60 90°C，使所述混合溶液在反應(yīng)釜中反應(yīng)8 20h后，自然冷卻至室溫，然后洗滌，得到銦錫氧化物前驅(qū)體溶液；(2)在抽真空環(huán)境下，將紡織品浸泡在上述前驅(qū)體溶液中，然后取出并干燥，重復(fù)浸泡并干燥2 5次，最后在馬弗爐中350 550°C下煅燒10 Mh，得到銦錫氧化物導(dǎo)電材料；(3)將PDMS(聚二甲基硅氧烷)與配套的固化劑以10 1的質(zhì)量比混合均勻，然后將步驟( 所得的銦錫氧化物導(dǎo)電材料平鋪在上面，在100 120°C下固化10 20min， 制得銦錫氧化物/PDMS樹脂復(fù)合導(dǎo)電材料。所述步驟(1)中的堿性溶液為濃度為10 30wt%的NaOH水溶液或濃度為5 ^wt %的氨水。所述步驟(1)中的洗滌過程為用去離子水洗3 8次，然后用無水乙醇洗2 4 次。所述步驟(1)中混合溶液的體積為反應(yīng)釜容積的1/2 4/5。所述步驟O)中紡織品質(zhì)量為前驅(qū)體溶液質(zhì)量的18 25%。所述步驟O)中的紡織品為棉布或無紡布。所述步驟O)中的抽真空環(huán)境，其真空泵壓力為0. 07 0. IMPa0所述步驟( 中的浸泡，其條件為每次浸泡時間2 他；干燥，其條件為每次干燥溫度為50 80°C，每次干燥時間為20 40min。所述步驟(3)中的PDMS (含配套固化劑)型號為Sylgard 184(道康寧公司，購買時提供主劑/固化劑雙組份液態(tài)包裝)。本發(fā)明所得銦錫氧化物/PDMS樹脂復(fù)合導(dǎo)電材料的電導(dǎo)率為8 X 10_3 4X 10_2S/ cm0采用紡織品作為模板，通過模板法制備得到ITO的規(guī)則導(dǎo)電材料，并與有機樹脂基底進(jìn)行復(fù)合，既有良好的導(dǎo)電性能，又具有較佳的可折疊性，使得無機材料的剛性、尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性與有機基底的易加工性、韌性等很好融合，從而得到導(dǎo)電性能優(yōu)異、生產(chǎn)工藝簡單、成本低廉，且具有良好力學(xué)性能的銦錫氧化物/有機樹脂復(fù)合柔性導(dǎo)電材料。有益效果1、本發(fā)明的制備工藝簡單，成本低廉，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。2、本發(fā)明制得的銦錫氧化物/PDMS樹脂復(fù)合柔性導(dǎo)電材料結(jié)構(gòu)致密，且有良好的導(dǎo)電性，可折疊性能，具有廣闊的市場前景。


圖1.棉織物模板制備的銦錫氧化物導(dǎo)電材料X射線衍射圖。圖2.棉織物模板制備的銦錫氧化物導(dǎo)電材料場發(fā)射掃描電鏡圖。圖3.銦錫氧化物/PDMS樹脂復(fù)合柔性導(dǎo)電材料數(shù)碼照片。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例1稱取0. 5330g四水氯化銦、0. 0652g五水氯化錫在燒杯中溶解于15ml去離子水，加入NaOHdOwt^ )調(diào)節(jié)溶液pH= 10. 5，混合均勻后，把該反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于80°C 下反應(yīng)12h，自然冷卻至室溫，用去離子水反復(fù)洗3次，無水乙醇反復(fù)洗3次，得到銦錫氧化物前驅(qū)體溶液。將前驅(qū)體溶液放入培養(yǎng)皿中，在真空泵壓力為0. OSMPa的抽真空環(huán)境下， 取2. 5g棉布反復(fù)在其中浸泡并干燥3次，每次浸泡他，65°C下干燥20min，再在馬弗爐中 450°C下煅燒12h，得到銦錫氧化物導(dǎo)電材料。將PDMS與配套的固化劑以10 1的質(zhì)量比混合均勻，再將銦錫氧化物導(dǎo)電材料平鋪在上面，在120°C下固化lOmin，制得銦錫氧化物/ PDMS樹脂復(fù)合柔性導(dǎo)電材料。圖1為本實施例制備的銦錫氧化物導(dǎo)電材料XRD圖，可以看到非常明顯的銦錫氧化物立方晶相特征峰，無任何其他雜質(zhì)相存在；圖2為本實施例制備的銦錫氧化物導(dǎo)電材料FE-SEM照片，可以看到粒徑為20 30nm的銦錫氧化物顆粒按照棉纖維織物結(jié)構(gòu)堆積成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)致密；圖3為本實施例制備的銦錫氧化物/PDMS樹脂復(fù)合柔性導(dǎo)電材料數(shù)碼照片，可以看到明顯的可折疊效果。電性能測試表明最終所制備的復(fù)合柔性導(dǎo)電材料電導(dǎo)率為3. 48X 10_2S/cm。實施例2稱取2. 4202g四水氯化銦、0. 2980g五水氯化錫在燒杯中溶解于50ml去離子水，加入氨水)調(diào)節(jié)溶液pH = 8.5，混合均勻后，把該反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于60°C 下反應(yīng)15h，自然冷卻至室溫，用去離子水反復(fù)洗4次，無水乙醇反復(fù)洗2次，得到銦錫氧化物前驅(qū)體溶液。將前驅(qū)體溶液放入培養(yǎng)皿中，在真空泵壓力為0. IMPa的抽真空環(huán)境下，取 1. Sg無紡布反復(fù)在其中浸泡并干燥3次，每次浸泡4h，80°C下干燥20min，再在馬弗爐中 500°C下煅燒10h，得到銦錫氧化物導(dǎo)電材料。將PDMS與配套的固化劑以10 1的質(zhì)量比混合均勻，再將銦錫氧化物導(dǎo)電材料平鋪在上面，在120°C下固化15min，制得銦錫氧化物/ PDMS樹脂復(fù)合柔性導(dǎo)電材料。電性能測試表明最終所制備的復(fù)合柔性導(dǎo)電材料電導(dǎo)率為 8. 51Xl(T3S/cm。實施例3稱取1. 9127g四水氯化銦、0. 2632g五水氯化錫在燒杯中溶解于40ml去離子水，加入Na0H(30Wt% )調(diào)節(jié)溶液pH = 11，混合均勻后，把該反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于90°C 下反應(yīng)8h，自然冷卻至室溫，用去離子水反復(fù)洗8次，無水乙醇反復(fù)洗2次，得到銦錫氧化物前驅(qū)體溶液。將前驅(qū)體溶液放入培養(yǎng)皿中，在真空泵壓力為0. 07MPa的抽真空環(huán)境下， 取2. Ig無紡布反復(fù)在其中浸泡并干燥2次，每次浸泡6h，50°C下干燥40min，再在馬弗爐中 550°C下煅燒10h，得到銦錫氧化物導(dǎo)電材料。將PDMS與配套的固化劑以10 1的質(zhì)量比混合均勻，再將銦錫氧化物導(dǎo)電材料平鋪在上面，在110°C下固化20min，制得銦錫氧化物/ PDMS樹脂復(fù)合柔性導(dǎo)電材料。電性能測試表明最終所制備的復(fù)合柔性導(dǎo)電材料電導(dǎo)率為 8. 96X10_3S/cm。實施例4稱取1. 7958g四水氯化銦、0. 1981g五水氯化錫在燒杯中溶解于40ml去離子水，加入氨水(5wt%)調(diào)節(jié)溶液pH = 8，混合均勻后，把該反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于70°C下反應(yīng)20h，自然冷卻至室溫，用去離子水反復(fù)洗5次，無水乙醇反復(fù)洗4次，得到銦錫氧化物前驅(qū)體溶液。將前驅(qū)體溶液放入培養(yǎng)皿中，在真空泵壓力為0. OSMPa的抽真空環(huán)境下，取22g 棉布反復(fù)在其中浸泡并干燥5次，每次浸泡2h，70°C下干燥25min，再在馬弗爐中350°C下煅燒Mh，得到銦錫氧化物導(dǎo)電材料。將PDMS與配套的固化劑以10 1的質(zhì)量比混合均勻， 再將銦錫氧化物導(dǎo)電材料平鋪在上面，在100°C下固化20min，制得銦錫氧化物/PDMS樹脂復(fù)合柔性導(dǎo)電材料。電性能測試表明最終所制備的復(fù)合柔性導(dǎo)電材料電導(dǎo)率為114X IO-2S/ cm0
權(quán)利要求
1.一種基于紡織品模板制備銦錫氧化物/聚二甲基硅氧烷樹脂導(dǎo)電材料的方法，包括(1)在室溫下，按照h203/Sr^2質(zhì)量比為8 10.5 1稱取將氯化銦和氯化錫，并用去離子水溶解，再加入堿性溶液，得到PH值為8 11的混合溶液；在60 90°C，使所述混合溶液在反應(yīng)釜中反應(yīng)8 20h后，自然冷卻至室溫，然后洗滌，得到銦錫氧化物前驅(qū)體溶液；(2)在抽真空環(huán)境下，將紡織品浸泡在上述前驅(qū)體溶液中，然后取出并干燥，最后在馬弗爐中350 550°C下煅燒10 Mh，得到銦錫氧化物導(dǎo)電材料；(3)將聚二甲基硅氧烷與固化劑以10 1的質(zhì)量比混合均勻，然后將步驟( 所得的銦錫氧化物導(dǎo)電材料平鋪在上面，在100 120°C下固化10 20min，制得銦錫氧化物/聚二甲基硅氧烷樹脂復(fù)合導(dǎo)電材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紡織品模板制備銦錫氧化物/聚二甲基硅氧烷樹脂導(dǎo)電材料的方法，其特征在于步驟(1)中的堿性溶液為濃度為10 30wt%的NaOH水溶液或濃度為5 ^wt %的氨水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紡織品模板制備銦錫氧化物/聚二甲基硅氧烷樹脂導(dǎo)電材料的方法，其特征在于步驟(1)中的洗滌過程為用去離子水洗3 8次，然后用無水乙醇洗2 4次。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紡織品模板制備銦錫氧化物/聚二甲基硅氧烷樹脂導(dǎo)電材料的方法，其特征在于步驟(1)中的混合溶液的體積為反應(yīng)釜容積的1/2 4/5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紡織品模板制備銦錫氧化物/聚二甲基硅氧烷樹脂導(dǎo)電材料的方法，其特征在于步驟O)中紡織品質(zhì)量為前驅(qū)體溶液質(zhì)量的18 25%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紡織品模板制備銦錫氧化物/聚二甲基硅氧烷樹脂導(dǎo)電材料的方法，其特征在于步驟O)中將浸泡后的紡織品干燥后，重復(fù)浸泡并干燥2 5次。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紡織品模板制備銦錫氧化物/聚二甲基硅氧烷樹脂導(dǎo)電材料的方法，其特征在于步驟(2)紡織品為棉布或無紡布。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紡織品模板制備銦錫氧化物/聚二甲基硅氧烷樹脂導(dǎo)電材料的方法，其特征在于步驟O)中的抽真空環(huán)境，其真空泵壓力為0.07 0. IMPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種基于紡織品模板制備銦錫氧化物/聚二甲基硅氧烷樹脂導(dǎo)電材料的方法，其特征在于步驟O)中的浸泡，其條件為每次浸泡時間2 他；干燥，其條件為每次干燥溫度為50 80°C，每次干燥時間為20 40min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種基于紡織品模板制備銦錫氧化物/聚二甲基硅氧烷樹脂導(dǎo)電材料的方法，其特征在于該方法所得導(dǎo)電材料的電導(dǎo)率為8 X 10"3 4 X 10-2S/ cm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于紡織品模板的銦錫氧化物/PDMS樹脂導(dǎo)電材料的制備方法，包括(1)制備銦錫氧化物前驅(qū)體溶液；(2)在抽真空環(huán)境下，將紡織品浸泡在上述前驅(qū)體溶液中，然后取出并干燥，煅燒得到銦錫氧化物導(dǎo)電材料；(3)將PDMS與固化劑以10∶1的質(zhì)量比混合均勻，然后將步驟(2)所得的銦錫氧化物導(dǎo)電材料平鋪在上面，在100～120℃下固化10～20min，制得銦錫氧化物/PDMS樹脂復(fù)合導(dǎo)電材料。本發(fā)明的制備工藝簡單，成本低廉，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；制得的銦錫氧化物/PDMS樹脂復(fù)合柔性導(dǎo)電材料結(jié)構(gòu)致密，且有良好的導(dǎo)電性，可折疊性能，具有廣闊的市場前景。
文檔編號H01B1/08GK102176348SQ20111000401
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者張青紅, 李耀剛, 王宏志, 胡沛然 申請人:東華大學(xué)