导电聚合物组合物与膜的制作方法
【专利说明】导电聚合物组合物与膜
[0001] 相关申请 本申请要求2012年8月29日提交的题为"导电聚合物组合物与膜"的美国临时专利 申请系列号61/694,570在35U.S.C. § 119(e)下的优先权权益，其全部公开内容经此引 用并入本文。
【背景技术】
[0002] 1.技术领域 本发明通常涉及导电聚合物组合物以及它们在涂层、薄膜和电子器件中的用途。更特 别地，本发明通常涉及含有导电聚合物和UV固化树脂的导电聚合物组合物。
[0003] 2.相关技术描述 众所周知的是，各种电子器件常在其结构中采用导电涂层和膜。此类电子器件可以包 括例如电致发光器件、电子纸、电池、燃料电池、节能照明设备、太阳能电池板和其它照明显 示装置(例如有机发光二极管（"OLED"）、LCD和触摸屏装置)。该导电涂层和膜可以在这 些电子器件中提供多种功能。例如，该导电涂层和膜可以用作透明屏幕并允许光穿过到达 其下方的活性材料，在其中生成载流子。该导电涂层和膜还可以充当用于载流子传输离开 该活性材料的欧姆接触和/或充当触摸屏和各种其它电子显示器中的导电层或电极层。因 此，导电涂层和膜常常需要高可见光透射率、低雾度、高耐久性以及宽范围的电阻。
[0004] 一些最常用的导电涂层和膜由透明导电氧化物("TCO"）构造，铟锡氧化物 ("ITO"）是最常用的金属氧化物之一。但是，TCO存在许多缺陷和限制。首先，由于TCO所 需真空溅射的高成本以及用于构造TCO的金属的供给多变，TCO非常昂贵。其次，ITO-一 最常见的TCO-一略带黄色，这在许多应用中对消费者来说通常是不合意的。第三，TCO极 具刚性和脆性，这使它们容易开裂。柔性和触摸屏显示器尤其关心这些特性。最后，TCO通 常具有非常有限范围的电阻，例如在大约15Q/平方至500Q/平方的量级。
[0005] 由于与TCO相关的所有缺陷和问题，导电涂层和膜行业的那些已经开始寻找TCO 的替代品。透明导电聚合物("TCP"）如聚苯胺("PANI"）和聚（3, 4-乙撑二氧噻吩）-聚 (苯乙烯磺酸盐）（"PEDOT-PSS"）已经浮现作为某些应用中TCO的替代和代用品。该TCP 涂层和膜与TCO相比更具成本效益，因为加工经由大气卷对卷涂布发生，而非真空溅射。此 外，由于它们基于聚合物的组成，该TCP涂层与膜更灵活和可弯曲，能更容易地用于日益增 长的触摸屏与柔性显示器装置领域。
[0006] 尽管存在TCP的上述优点，由于与其应用和构造相关的一些限制，它们在导电涂 层和膜行业的接受程度有限。尽管TCP通常比TC0廉价，但TCP远不如TC0导电。结果，为 了使TCP涂层和膜达到所需较低的电阻率值(例如100至300Q/平方)，TCP涂层和膜的应 用成本最终接近由TC0制得的涂层和膜。此外，目前使用的TCP膜具有更高的雾度、更低的 可见光透射率并表现出对光、热、湿度和通常使用的化学品如，举例来说，醇类、水、皂类和 有机溶剂的较低耐受性。因此，在本领域需要改善的导电聚合物组合物和与之相关的膜。
[0007] 发明概述 在一个或多个实施方案中，本发明涉及由导电组合物构成的膜。该导电组合物通常包 含本征导电聚合物；UV固化树脂；以及光引发剂。该膜表现出低于3, 000Q/平方的电阻率 并在根据AATCC测试方法165施以溶剂磨耗试验（solventabrasiontest)后表现出小于 10%的电阻变化。
[0008] 在一个或多个实施方案中，本发明涉及一种导电组合物。该导电组合物通常包含 按干基计至少0. 1和不超过10质量％的本征导电聚合物；至少10和不超过80质量％的至 少一种溶剂；至少1和不超过20质量％的UV固化树脂；以及光引发剂。
[0009] 在一个或多个实施方案中，本发明涉及由导电组合物形成的膜。该导电组合物通 常包含本征导电聚合物；UV固化树脂；以及光引发剂。该导电组合物具有至少大约5:1和 不超过大约50:1的单体-聚合物比。该膜表现出至少100和不超过100, 000Q/平方的电 阻率。
[0010] 在一个或多个实施方案中，本发明涉及在基底上形成膜的方法。该方法包括（a)在 基底上施加导电组合物以形成初始涂层；和（b)固化至少一部分该初始涂层以便在该基底 上形成膜。该导电组合物包含本征导电聚合物、至少一种溶剂、UV固化树脂和光引发剂，且 单体-聚合物比为至少大约5:1和不超过大约50:1。此外，该膜表现出至少100和不超过 100,000Q/平方的电阻率。
[0011] 发明详述 本发明通常涉及导电聚合物组合物和由其制得的透明膜，其可以表现出显著改善的可 湿性和对化学品如醇类、水、皂类和有机溶剂的耐受性。此外，本文中描述的透明膜和涂层 可以表现出高可见光透射率水平、低雾度水平和低电阻率水平。在本文中描述的各种实施 方案中，这些有利性质可以通过由包含本征导电聚合物、UV固化树脂、至少一种溶剂和光引 发剂的导电聚合物组合物制造膜和涂层来获得。
[0012] 本征导电聚合物 本文中描述的导电聚合物组合物可以包含至少一种本征导电聚合物。本文中所用的术 语"聚合物"指的是具有至少一种重复的单体单元的材料，包括均聚物和共聚物。术语"本 征导电"指的是在不添加炭黑或导电金属粒子的情况下能够导电的材料。在各种实施方案 中，该本征导电聚合物可以具有至少大约1〇、25或75和/或不超过大约500、300或150西 门子/厘米的电导率。更特别地，该本征导电聚合物可以具有大约10至500、25至300或 75至150西门子/厘米的电导率。在某些实施方案中，该本征导电聚合物可以具有大约100 西门子/厘米的电导率，并能够形成具有小于每平方3, 000Q的薄层电阻率的薄膜或涂层。
[0013] 使用本文中所述的本征导电聚合物能提供表现出所需电阻率水平的膜和涂层。在 各种实施方案中，该本征导电聚合物可以包含直链骨架共轭聚合物，包括例如聚噻吩、聚乙 炔、聚吡咯、聚苯胺及其组合。特定本征导电聚合物的实例包括例如聚（对苯撑乙烯）；聚 (3, 4-乙撑二氧噻吩）；聚苯胺；聚乙炔；和聚（3, 4-乙撑二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸盐） ("PED0T-PSS"）。
[0014] 如下面进一步讨论的那样，该导电聚合物组合物可以是"湿组合物"或"干组合物" 形式。本文中所用的"湿组合物"指的是当其含有至少一种溶剂时在干燥或固化前的组合 物。相反，"干组合物"指的是一旦已经被施以某些形式的固化和/或干燥并且其中所有或 基本所有溶剂已经从中蒸发的组合物。应当指出，干组合物也可以根据如何固化或干燥该 组合物而被称为"膜"或"涂层"。因此，本文中涉及干组合物的任何公开内容也可应用于由 该导电聚合物组合物制成的膜和/或涂层。
[0015] 如本领域普通技术人员容易理解的那样，该导电聚合物组合物可以包含不同量的 根据溶剂的存在处于其湿和干状态的本征导电聚合物。作为湿组合物，该导电聚合物组合 物可以包含按干基计至少大约〇.l、〇. 25、0. 40或0. 48和/或不超过大约20、10、4或1质 量％的一种或多种本征导电聚合物。更特别地，湿组合物形式的该导电聚合物组合物可以 包含按干基计大约〇. 1至20、0. 25至10、0. 40至4、或0. 48至1质量％的一种或多种本征 导电聚合物。在某些实施方案中，湿组合物形式的该导电聚合物组合物可以包含按干基计 大约0. 92%质量％的本征导电聚合物。应当指出，上述这些质量百分比考虑到了添加溶剂， 并可以根据所用溶剂的量和类型而变化。由此，该质量百分比可以随着下文讨论的添加剂 的添加而