一种柔性改性高分子复合导电薄膜及其制备方法与流程

本发明涉及复合导电薄膜，具体涉及一种柔性改性高分子复合导电薄膜及其制备方法。

背景技术：

1、随着科技的发展，人类的信息化程度不断提高，电子工业的发展也同样愈发高端、快速，从而使电子器件也愈发微型化、集成化，传统的焊接和导线连接手段已经无法满足目前电子发展的需求。

2、使用导电薄膜来取代导线，来连接微型电子器件已经成为一种首选的方式，这种方式具有操作简便、连接过程一次成型，并且粘结厚度等参数可控性大等诸多优势。但是，目前的导电薄膜普遍存在韧性、导电性较差、质量较重等问题。专利号cn111863345a公开了一种多层结构的复合柔性导电薄膜，采用磁控溅射的方式沉积了金属氧化物-金属-金属氧化物的多层结构导电薄膜，其工艺较为复杂，而且磁控溅射仪器成本较高，电导率的提高依旧不够理想。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种柔性改性高分子复合导电薄膜及其制备方法，制备的导电薄膜导电性、机械强度优良，且工艺简单、成本较低。

2、本发明为实现上述的目的所采取的技术方案为：

3、本发明提供了一种柔性改性高分子复合导电薄膜，包括高分子基膜、涂覆于高分子基膜上下表面的改性聚吡咯以及沉积在外表面的金属层。

4、优选地，所述高分子基膜的厚度为4-7μm；改性聚吡咯厚度为0.01-1.0μm；金属层厚度为0.01-1.0μm。

5、更优选地，所述高分子基膜的材料包括聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚酰亚胺(pi)、聚萘二甲酸乙二酯(pen)；所述金属层的材质包括cu、al、ni、ti、cr、w、mo、zn一种或一种以上合金。

6、本发明还提供了一种柔性改性高分子复合导电薄膜的制备方法，包括如下步骤：

7、(1)将单壁碳纳米管与吡咯溶液混合，并充氮气密封后，摇床进行8-12小时，倒掉上层液体；

8、(2)将氯化铁水溶液加入到步骤(1)中的密封容器中，再充氮气密封，摇床进行6-12小时，在摇床过程中，加入苯磺酸钠；

9、(3)倒掉摇床后的上层液体，过滤，清洗，然后干燥至粘稠状；

10、(4)将步骤(3)得到的改性聚吡咯涂覆在高分子基膜上下表面，然后再将待用金属靶沉积在薄膜的表面，从而得到柔性改性高分子复合导电薄膜。

11、优选地，步骤(1)中，所述单壁碳纳米管的直径：<2nm，长度：5-30μm；所述吡咯溶液的浓度为1-2mol/l；所述单壁碳纳米管与吡咯溶液的固液比为2mg：(1-2)ml。

12、更优选地，步骤(1)还包括对单壁碳纳米管预处理：选取一定量单壁碳纳米管，用超纯水清洗多次后，在50-60℃的干燥箱里干燥至恒重。

13、优选地，步骤(2)中，所述氯化铁水溶液的浓度为1-5mol/l；吡咯与氯化铁的摩尔比为1：(2-5)；单壁碳纳米管与氯化铁水溶液的固液比为2mg：(1-2)ml。

14、优选地，步骤(2)中，摇床进行6-12小时得到的溶液中，苯磺酸钠的终浓度为0.0005-0.02mol/l。

15、优选地，步骤(3)中，采用去离子水-无水乙醇-去离子水的流程清洗。

16、优选地，步骤(4)中，通过真空蒸镀的方式将待用金属靶沉积在薄膜的表面进行孔洞的填充和修饰。

17、本发明具有以下有益效果：

18、本发明通过在高分子基膜表面涂覆导电材料和金属蒸镀填充的方式制备复合导电薄膜，所述的导电材料通过高分子导电材料的碳纳米管掺杂和改性处理所得，并通过金属蒸镀填充的方式修饰材料的孔洞部分，对比非复合导电薄膜大大增加了整体材料作为导电薄膜的导电性能和机械强度，尤其是这种金属蒸镀填充会使薄膜材料均匀性加强，可以展现出更加稳定的导电性能。并对比纯金属导电材料，廉价的非金属物质取代大部分的金属材料，在导电性能基本不变的同时尤其降低了原料成本，制备过程简单，便于规模化生产，具有很好的应用前景。

技术特征：

1.一种柔性改性高分子复合导电薄膜，包括高分子基膜、涂覆于高分子基膜上下表面的改性聚吡咯以及沉积在外表面的金属层。

2.根据权利要求1所述的一种柔性改性高分子复合导电薄膜，其特征在于，所述高分子基膜的厚度为4-7μm；改性聚吡咯厚度为0.01-1.0μm；金属层厚度为0.01-1.0μm。

3.根据权利要求1所述的一种柔性改性高分子复合导电薄膜，其特征在于，所述高分子基膜的材料包括聚丙烯pp、聚对苯二甲酸乙二酯pet、聚酰亚胺pi、聚萘二甲酸乙二酯pen；所述金属层的材质包括cu、al、ni、ti、cr、w、mo、zn一种或一种以上合金。

4.一种柔性改性高分子复合导电薄膜的制备方法，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种柔性改性高分子复合导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述单壁碳纳米管的直径：<2nm，长度：5-30μm；所述吡咯溶液的浓度为1-2mol/l；所述单壁碳纳米管与吡咯溶液的固液比为2mg：1-2ml。

6.根据权利要求4或5所述的一种柔性改性高分子复合导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)还包括对单壁碳纳米管预处理：选取一定量单壁碳纳米管，用超纯水清洗多次后，在50-60℃的干燥箱里干燥至恒重。

7.根据权利要求4所述的一种柔性改性高分子复合导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氯化铁水溶液的浓度为1-5mol/l；吡咯与氯化铁的摩尔比为1：2-5；单壁碳纳米管与氯化铁水溶液的固液比为2mg：1-2ml。

8.根据权利要求4或7所述的一种柔性改性高分子复合导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，摇床进行6-12小时得到的溶液中，苯磺酸钠的终浓度为0.0005-0.02mol/l。

9.根据权利要求4所述的一种柔性改性高分子复合导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，采用去离子水-无水乙醇-去离子水的流程清洗。

10.根据权利要求4所述的一种柔性改性高分子复合导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，通过真空蒸镀的方式将待用金属靶沉积在薄膜的表面进行孔洞的填充和修饰。

技术总结
本发明提供了一种柔性改性高分子复合导电薄膜及其制备方法，一种柔性改性高分子复合导电薄膜，包括高分子基膜、涂覆于高分子基膜上下表面的改性聚吡咯以及沉积在外表面的金属层。本发明通过在高分子基材的表面涂覆改性功能化聚吡咯后再通过蒸镀的方式沉积金属，从而得到所述的柔性改性高分子复合导电薄膜。制备的导电薄膜微观结构具有较高的均匀性和有序性，同时由于掺杂单壁碳纳米管的聚吡咯成分存在，使材料整体在保持柔性的同时拉伸强度不低于90MPa，电导率不低于8×10<supgt;4</supgt;S/m，耐弯折次数达到350次以上，并且，本发明工艺简单、成本较低。

技术研发人员：刘志康,伽龙,吴明忠,马骥
受保护的技术使用者：浙江柔震科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13