一种复合导电薄膜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种导电薄膜，尤其涉及一种复合导电薄膜。
【背景技术】
[0002]复合型导电薄膜是将导电填料加入单一或者多相聚合物中制备的一种具有导电功能的聚合物薄膜。复合型导电薄膜因为同时具有金属的导电性和高分子材料的一系列优点而得到广泛的研究和应用。
[0003]现有的导电薄膜通常是将具有导电功能的填充物加入到树脂基体中，通过流延成型和吹塑成型的方式获得导电薄膜。此类型的薄膜由于导电填料不能在树脂基体中均匀的分散，因此薄膜的电导率相对较低，一般低于0.1S.cm 此外，由于采用单一的高分子树脂为原料，导致薄膜的耐碱腐蚀性和耐久性也相对较差。现有的导电薄膜常常因为导电填料的含量过高而失去基体的一些特有性质，或者牺牲导电薄膜的导电性为代价来保持较好的力学性能和耐腐蚀性能。
[0004]因此，开发出一种具有优异耐腐蚀性能和导电性能的复合导电薄膜具有十分重要的现实意义。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种复合导电薄膜。
[0006]为达到以上目的，本发明提供一种复合导电薄膜，其通过以下步骤制得:
制备改性导电聚合物分散液:将导电聚合物加入到聚对苯乙烯磺酸钠水溶液中，经超声振荡后形成胶体分散液，再向所述分散液中加入带氨基基团的有机溶剂，经搅拌后获得改性导电聚合物分散液；
制备改性导电填料:使用具有一定导电性能的聚合物包覆ΑΤ0纳米粒子，得到改性导电填料；
制备复合导电树脂:将具有一定导电性能的聚合物与具有一定成膜能力的聚合物基材复合，获得复合导电树脂；
制备复合导电薄膜:将所述复合导电树脂溶于有机溶剂，然后向溶液中加入所述改性导电聚合物分散液、所述改性导电填充料以及其他助剂，将搅拌均匀的前述溶液涂布于表面光洁的基体，干燥后得到所述导电薄膜。
[0007]优选地，在制备改性导电聚合物分散液时，所述导电聚合物为聚噻吩或聚噻吩衍生物，所述带氨基基团的有机溶剂为Ν-Ν 二甲基乙酰胺。
[0008]优选地，所述导电聚合物为聚3，4-乙撑二氧噻吩。
[0009]优选地，在制备改性导电填料时，所述具有一定导电性能的聚合物为聚苯胺，聚苯胺包覆ΑΤ0纳米粒子的方法为:将一定量的引发剂、ph值调节剂和去离子水配制成溶液，然后向前述溶液中加入一定量的ΑΤ0纳米粒子，充分搅拌上述混合溶液，然后向混合溶液中加入一定量的苯胺，在一定温度下搅拌混合溶液，使苯胺发生聚合反应，反应完成后，通过离心分离、洗涤、烘干、研磨获得聚苯胺包覆ΑΤΟ纳米粒子。
[0010]优选地，在制备复合导电树脂时，所述具有一定成膜能力的聚合物基材为聚甲基丙烯酸甲酯，用于生成所述具有一定导电性能的聚合物的单体为吡咯，制备所述复合导电树脂的方法为:将聚甲基丙烯酸甲酯溶解于溶剂中形成溶液，然后将氧化剂以及吡咯单体加入前述溶液中，吡咯发生原位化学氧化聚合物，最终获得聚吡咯/聚甲基丙烯酸甲酯复合导电树脂。
[0011]优选地，在制备复合导电薄膜时，所述有机溶剂为甲醇和四氢呋喃的质量比1:1的混合液，所述助剂包括耐腐蚀助剂、分散剂、增韧剂、消泡剂和硅烷偶联剂。
[0012]优选地，所述耐腐蚀助剂为三氟氯乙烯-烷氧基乙烯基醚共聚物。
[0013]本发明的上述优选实施例具有以下有益效果:本发明制备得到的复合导电薄膜的具有优异的导电性能，与传统的导电薄膜的电导率相比有极大的提高；通过选用三氟氯乙烯-烷氧基乙烯基醚共聚物为薄膜的耐腐蚀助剂，使得薄膜具有优异的耐腐蚀性能。
【具体实施方式】
[0014]以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
[0015]本发明的复合导电薄膜的制备包括以下步骤:
(一)制备改性导电聚合物分散液:将导电聚合物加入到聚对苯乙烯磺酸钠水溶液中，经超声振荡后形成胶体分散液，再向所述分散液中加入带氨基基团的有机溶剂，经搅拌后获得改性导电聚合物分散液；
(二)制备导电聚合物包覆的ΑΤ0(掺锑二氧化锡)纳米粒子；
(三)制备复合导电树脂:将具有一定导电性能的聚合物与具有一定成膜能力的聚合物基材复合，获得复合导电树脂；
(四)制备复合导电薄膜:将所述复合导电树脂溶于有机溶剂，然后向溶液中加入所述改性导电聚合物分散液、所述改性导电填充料以及其他助剂，将搅拌均匀的前述溶液涂布于表面光洁的基体，干燥后得到所述导电薄膜。
[0016]优选地，步骤(一)中的导电聚合物为聚噻吩或聚噻吩衍生物，如聚3，4-乙撑二氧噻吩。所述带氨基基团的有机溶剂为Ν-Ν 二甲基乙酰胺。值得一提的是，步骤(一)中，选择聚对苯乙烯磺酸钠对导电聚合物进行改性的目的是进一步提高导电聚合物的导电性能，同时选择带氨基基团的有机溶剂作为溶剂也是为了提高导电聚合物的导电性能。
[0017]步骤(一)具体的为:将一定量的聚对苯乙烯磺酸钠溶于去离子水中，然后将一定量的聚3，4-乙撑二氧噻吩溶于上述溶液中，超声振荡一定时间后形成胶体分散液，然后向所述分散液中加入一定量的Ν-Ν 二甲基乙酰胺，在一定的温度下搅拌一定时间后获得改性导电聚合物分散液。
[0018]优选地，步骤(二 )中选用聚苯胺包覆ΑΤ0纳米粒子。聚苯胺具有优良的电性能，使用聚苯胺包覆ΑΤ0纳米粒子一方面可以提高ΑΤ0纳米粒子与聚合物中的相容性，另一方面也有利于提高导电填充料的导电性能。优选地，ΑΤ0纳米粒子的粒径为50-60nm。
[0019]具体的包覆ΑΤ0纳米粒子的方法为:将一定量的引发剂、ph值调节剂和去离子水配制成溶液，然后向前述溶液中加入一定量的ΑΤ0纳米粒子，充分搅拌上述混合溶液，然后向混合溶液中加入一定量的苯胺，在一定温度下搅拌混合溶液，使苯胺发生聚合反应，反应完成后，通过离心分离、洗涤、烘干、研磨等步骤获得聚苯胺包覆ΑΤΟ纳米粒子。
[0020]具体的，在步骤(三)中，是将具有成膜能力的聚合物基材溶解于溶剂中形成溶液，然后向上述溶液中加入氧化剂以及用于生成具有导电性能的聚合物的单体，通过原位化学氧化聚合法，形成导电聚合物与基材复合的导电树脂。在一个优选实施例中，具有成膜能力的聚合物基材选用聚甲基丙烯酸甲酯，用于生成具有导电性能的聚合物的单体为吡咯。制备复合导电树脂具体的为:将聚甲基丙烯酸甲酯溶解于溶剂中形成溶液，然后将氧化剂以及吡咯单体加入前述溶液中，吡咯发生原位化学氧化聚合物，最终获得聚吡咯/聚甲基丙烯酸甲酯复合导电树脂。
[0021]步骤(四)中其他助剂包括耐腐蚀助剂、分散剂、增韧剂、消泡剂和硅烷偶联剂。通过在混合溶液中添加耐腐蚀助剂，赋予了复合导电薄膜一定的耐腐蚀性，优选地，耐腐蚀助剂选用三氟氯乙烯-烷氧基乙烯基醚共聚物
[0022]实施例1
[0023](一 )制备改性导电聚合物分散液:
[0024]首先称取5.8g的聚对苯乙稀磺酸钠溶于100g的去离子水中，然后称取4.6g的聚3，4-乙撑二氧噻吩溶于上述溶液中，超声振荡lOmin形成胶体分散液；然后加入0.54g的N-N 二甲基乙酰胺于上述分散液中，在30°C下、500r/min转速下搅拌3h即可获得有机改性的聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚对苯乙烯磺酸钠导电聚合物分散液。
[0025]( 二)制备改性导电填料:
[0026]首先称取5.7g六水三氯化铁、1.5g水杨酸、500g去离子水配制成溶液，然后加入8g的纳米ΑΤ0粒子于上述溶液中，在500r/min下搅拌lOmin形成均勾的混合液，最后加入0.93g的苯胺于上述混合液中，在25°C、500r/min搅拌速度下保持反应24h ;反应完成后，通过离心分离、去离子水和甲醇洗涤，70°C烘干、研磨后获得聚苯胺包覆纳米ΑΤ0粒子。
[0027](三)制备复合导电树脂:
[0028]首先称取6.2g的聚甲基丙烯酸甲酯溶于100g的乙酸乙酯溶液，然后加入(λ 57g的三氯化铁于上述溶液中，在500r/min速度下搅拌均勾，加入0.67g的卩比略于上述溶液中发生原位化学氧化聚合反应，反应在25°C、500r/min搅拌速度下保持反应10h，最后获得聚吡咯/聚甲基丙烯酸甲酯复合导电树脂。
[0029](四)制备复合导电薄膜:
[0030]首先将8g步骤(三)中得到的复合导电树脂溶于40mL有机溶剂中，其中有机溶剂为甲醇和四氢呋喃的质量比1:1的混合液，然后加入10mL步骤(一)中得到的改性导电聚合物分散液和4g步骤(二 )中得到的导电填充料，500r/min转速下搅拌30min后，依次加入0.2g分散剂、0.15g增韧剂和0.lg消泡剂在同样转速下再继续搅拌lh，搅拌均匀后加入0.05g硅烷偶联剂搅拌均匀，完成后涂布于表面光洁的玻璃基体上，在25°C下静置干燥3h，然后采用5mL的表面处理剂对表面进行清洗处理，最后在65°C下烘干成膜。其中分散剂为(2-乙基己酯)琥珀磺酸钠，增韧剂为乙酰柠檬酸三丁酯，消泡剂为5%重量