纳米银线导电膜的电加热玻璃及其制备方法与流程

本发明涉及一种电加热玻璃及其制备方法，特别是涉及一种纳米银线导电膜的电加热玻璃及其制备方法。

背景技术：

目前，市场上汽车后挡风玻璃通常为电加热玻璃，电加热玻璃可在其通电时发热，除去凝结在汽车后挡风玻璃上霜、雾。

现有技术的电加热玻璃的结构通常包括内层玻璃、外层玻璃、乙烯醇缩丁醛(pvb)膜及钨丝，pvb膜设置在内层玻璃与外层玻璃之间，钨丝布置在pvb膜上，通过给钨丝通电发热达到加热除霜、除雾的效果。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术的电加热玻璃存在质量大、视野差、款式单一且冬季加热慢等缺陷，不符合当前汽车轻量化、节能减排的趋势。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明实施例提供了一种纳米银线导电膜的电加热玻璃及其制备方法。具体的技术方案如下：

第一方面，提供一种纳米银线导电膜的电加热玻璃的制备方法，其中包括以下步骤：

步骤(a)，取一聚碳酸酯板材，将聚碳酸酯板材呈水平放置且固定；

步骤(b)，取纳米银线溶液，将纳米银线溶液倒在网板上，并经网板涂覆于聚碳酸酯板材的表面；

步骤(c)，表干纳米银线溶液，在聚碳酸酯板材上形成纳米银线区域；

步骤(d)，测试聚碳酸酯板材的表面电阻，判断其是否在10-15欧姆之间；

步骤(e)，若聚碳酸酯板材的表面电阻在10-15欧姆之间，则对聚碳酸酯板材进行热弯工艺，将聚碳酸酯板材热弯成型；

步骤(f)，于热弯成型后的聚碳酸酯板材上的纳米银线区域布置银浆及电极；

步骤(g)，于聚碳酸酯板材的表面淋涂有机硅氧烷类涂层，并表干及固化；以及

步骤(h)，检验聚碳酸酯板材是否合格。

在第一方面的第一种可能实现方式中，在步骤(a)中，聚碳酸酯板材是呈水平放置于丝印机的台面上且经真空吸附固定在台面上。

结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，在步骤(b)中，纳米银线溶液经网板涂覆于聚碳酸酯板材的表面的方法包括以步骤：

将网板与聚碳酸酯板材对应固定在丝印机上；

将纳米银线溶液倒在网板的非丝印区域；以及

涂抹纳米银线溶液，使其均匀涂覆在聚碳酸酯板材的表面上，并除去多余的纳米银线溶液。

结合第一方面的第二种可能实现方式，在第一方面的第三种可能实现方式中，在步骤(c)中，表干纳米银线溶液的方法包括以步骤：

将与丝印机配套的传动带加热至120摄氏度；以及

将聚碳酸酯板材放置在传送带上传送，控制其传送时间为3-5分钟，通过传送带加热纳米银线溶液，而加速纳米银线溶液中的溶剂挥发，表干纳米银线溶液。

在第一方面的第四种可能实现方式中，在步骤(d)中，若聚碳酸酯板材的表面电阻不在10-15欧姆之间，则聚碳酸酯板材不符合设计要求，判定为不合格，重新进行步骤(a)-步骤(c)操作。

在第一方面的第五种可能实现方式中，在步骤(e)中，对聚碳酸酯板材进行热弯工艺时，热弯温度为125-130摄氏度，升温时间为1小时，保温时间为2小时。

在第一方面的第六种可能实现方式中，在步骤(g)中，有机硅氧烷类涂层在固化时的固化温度为130摄氏度，固化时间为4小时。

在第一方面的第七种可能实现方式中，在步骤(h)中，检验聚碳酸酯板材是否合格的检测项目包括检测聚碳酸酯板材的表面附着力的粘接强度是否为1或0级、聚碳酸酯板材的透光率是否大于80％、雾度是否小于2％及聚碳酸酯板材的加热效果是否符合设计要求。

在第一方面的第八种可能实现方式中，纳米银线溶液中的溶剂是重量百分比为1％的环己醇，且环己醇的平均直径为25nm，平均长度为15μm；和/或网板的目数为250-350目；和/或有机硅氧烷类涂层中的有机硅氧烷类固含量为17％-19％。

第二方面，提供一种根据第一方面中任意一项的纳米银线导电膜的电加热玻璃的制备方法所制备的纳米银线导电膜的电加热玻璃，其中纳米银线导电膜的电加热玻璃包括：

聚碳酸酯板材，聚碳酸酯板材具有纳米银线区域；

纳米银线，纳米银线设置于聚碳酸酯板材上且位于纳米银线区域内；

电极，电极设置于聚碳酸酯板材上且位于纳米银线区域内，并与纳米银线连接；以及

有机硅氧烷类涂层，有机硅氧烷类涂层涂覆于聚碳酸酯板材上且覆盖纳米银线及电极。

本发明与现有技术相比具有的优点有：

本实施例的纳米银线导电膜的电加热玻璃的制备方法，通过将纳米银线丝印在聚碳酸酯板材表面上，再将板材放入对应的模具内，热弯成型，获得所需要的单曲/双曲形状，然后连接电极，最后使用有机硅氧烷类涂层进行表面硬化，获得纳米银线导电膜的电加热玻璃，相对于现有技术的电加热玻璃，能够有效减重50％以上，且具备视野清晰度高、设计自由度高、加热快、加热均匀性好等特点，同时还拥有良好的隔音性能和安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例的纳米银线导电膜的电加热玻璃的制备方法的步骤流程示意图。

图2是本发明二实施例的纳米银线导电膜的电加热玻璃的示意图

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明的一实施例中，图1是本发明一实施例的纳米银线导电膜的电加热玻璃的制备方法1的步骤流程示意图。如图1所示，纳米银线导电膜的电加热玻璃的制备方法1包括以下步骤101-109，其中：

步骤101，安装固定聚碳酸酯板材。取一聚碳酸酯板材，将聚碳酸酯板材呈水平放置且固定。

具体的，由于聚碳酸酯板材主要是做为汽车后挡风玻璃，故聚碳酸酯板材的尺寸可以根据实际的汽车后挡风玻璃需求的尺寸进行选择，在选取聚碳酸酯板材后，将聚碳酸酯板材呈水平放置在丝印机的台面上，并经丝印机上的真空吸附装置真空吸附固定在台面上。优选的，在将聚碳酸酯板材呈水平放置且固定之前，采用酒精、无纺布等工具，将聚碳酸酯板材的表面擦拭干净，以防止聚碳酸酯板材上存在杂质影响后续纳米银线的制作。

步骤102，涂覆纳米银线。取纳米银线溶液，将纳米银线溶液倒在网板上，并经网板涂覆于聚碳酸酯板材的表面。

具体的，所选取的纳米银线溶液中的溶剂是重量百分比为1％的环己醇，且环己醇的平均直径为25nm，平均长度为15μm，但并不以此为限，本领域技术人员也可以根据实际需求选择其他合适溶剂的纳米银线溶液。纳米银线溶液在涂覆中所使用的网板的目数优选为250-350目，例如为250目、300目或350目，但并不以此为限，本领域技术人员也可以根据实际涂覆需求选择其他目数的网板。

纳米银线溶液在涂覆时，先将网板与聚碳酸酯板材对应固定在丝印机上，然后将纳米银线溶液倒在网板的非丝印区域，涂抹纳米银线溶液，涂抹方式可以使用刮刀，由右向左轻抹纳米银线溶液，使纳米银线溶液均匀涂覆在聚碳酸酯板材的丝印区域表面，但并不以此为限。在涂抹完成后，除去多余的纳米银线溶液，除去方式可以将刮刀压紧，由左向右用力刮去多余的纳米银线，但并不以此为限。

步骤103，表干纳米银线溶液。表干纳米银线溶液，在聚碳酸酯板材上形成纳米银线区域。

具体的，将与丝印机配套的传动带加热至120摄氏度，由于刮好的纳米银线溶液类似于一层薄膜覆盖在聚碳酸酯板材的表面，且120摄氏度可以加速溶剂挥发，故将聚碳酸酯板材放置在传送带上传送，可以通过传送带加热纳米银线溶液，加速纳米银线溶液中的溶剂挥发，进而表干纳米银线溶液，形成导电膜。

同时，控制聚碳酸酯板材的传送时间为3-5分钟，例如为3分钟、4分钟或5分钟，以保证纳米银线溶液完全表干，防止在后续移动及操作过程中对导电膜外观的造成破坏。需要说明的是，现有技术的丝印机配套传送带传送时间一般为3-5分钟。

步骤104，检测表面电阻。测试聚碳酸酯板材的表面电阻，判断其是否在10-15欧姆之间。

具体的，此步骤为第一道检测步骤，测试聚碳酸酯板材的表面电阻，判断其是否在10-15欧姆之间，若在10-15欧姆之间，则聚碳酸酯板材符合设计要求，判定为合格，继续进行后续步骤操作。若不在10-15欧姆之间，则聚碳酸酯板材不符合设计要求，判定为不合格，避免继续流转到后道工序，造成不必要的成本浪费，此时可以选择重新进行步骤101-步骤103操作，也可以选择将该聚碳酸酯板材的表面处理干净后重新进行上述操作，本申请对此可以没有特殊要求。

至于聚碳酸酯板材的表面电阻测试过程为本领域技术的常规技术手段，本申请在此不进行赘述。

步骤105，热弯成型。若聚碳酸酯板材的表面电阻在10-15欧姆之间，则对聚碳酸酯板材进行热弯工艺，将聚碳酸酯板材热弯成型。

具体的，将聚碳酸酯板材送入烘箱且放置在模具内，通过烘箱加热聚碳酸酯板材，使其热弯成型。优选的，烘箱的热弯温度为125-130摄氏度，例如为125摄氏度、128摄氏度或130摄氏度，升温时间为1小时，通过缓慢升温，避免升温过快对导电膜及聚碳酸酯板材的造成破坏，产生银纹等，且在升温完成后，保温时间为2小时，以确保聚碳酸酯板材完全贴合模具，获得预期的形状，例如可以为单曲面形状，也可以为双曲面形状。更优选的，在热弯成型后，还包括取出聚碳酸酯板材观察分析，并再次测量其表面电阻，应该是与前一次测量结果几乎无变化才符合要求，但并不以此为限。

步骤106，布置银浆及电极。于热弯成型后的聚碳酸酯板材上的纳米银线区域布置银浆及电极。

具体的，于热弯成型后的聚碳酸酯板材上的纳米银线区域布置银浆及电极，电极的材质可以选择为铜，以通过铜电极为导电膜通电，使导电膜发热。至于银浆及电极的布置方法为本领域技术的常规技术手段，本申请在此不进行赘述。

步骤107，淋涂有机硅氧烷类涂层。于聚碳酸酯板材的表面淋涂有机硅氧烷类涂层，并表干及固化。

具体的，于聚碳酸酯板材的表面淋涂有机硅氧烷类涂层，优选的，有机硅氧烷类涂层中的有机硅氧烷类固含量为17％-19％，例如为17％，18％或19％，但并不以此为限。将聚碳酸酯板材的表面表干后，送入烘箱固化，使有机硅氧烷类涂层完全贴附在聚碳酸酯板材的表面，以增加聚碳酸酯板材的表面硬度，保护聚碳酸酯板材。优选的，设置烘箱的固化温度为130摄氏度，固化时间为4小时，但并不以此为限。

步骤108，检验是否合格。检验聚碳酸酯板材是否合格。

具体的，检测聚碳酸酯板材的表面附着力的粘接强度是否为1或0级，若是，则检测聚碳酸酯板材的表面附着力合格，若不是，则判定聚碳酸酯板材的表面附着力不合格。

检测聚碳酸酯板材的透光率是否大于80％、雾度是否小于2％，若是，则聚碳酸酯板材的透光率及雾度合格，若不是，则可能是在步骤102中涂覆纳米银线的效果差，或者是在步骤107中淋涂有机硅氧烷类涂层的过程中出现问题，其安装在车体后挡风玻璃时会影响视野，故判定聚碳酸酯板材的透光率及雾度不合格。

将聚碳酸酯板材接通电源，记录工作电压、电流，使用红外热像仪测试加热效果，判定其加热效果(包括但不限于速度、均匀性等)是否符合设计要求，避免不合格品继续流转到后道工序，造成不必要的成本浪费。

本实施例的纳米银线导电膜的电加热玻璃的制备方法1，通过将纳米银线丝印在聚碳酸酯板材的表面上，再将板材放入对应的模具内，热弯成型，获得所需要的单曲/双曲形状，然后连接电极，最后使用有机硅氧烷类涂层进行表面硬化，获得纳米银线导电膜的电加热玻璃。

由于本实施例所使用的聚碳酸酯板材的密度约为传统玻璃的一半，相对于现有技术的电加热玻璃，能够有效减重50％以上，且具备视野清晰度高、设计自由度高、加热快、加热均匀性好等特点，同时还拥有良好的隔音性能和安全性能。

本发明的二实施例中，图2是本发明二实施例的纳米银线导电膜的电加热玻璃2的示意图。本实施例所示的纳米银线导电膜的电加热玻璃2，是根据上述一实施例中所示的纳米银线导电膜的电加热玻璃的制备方法1所制备的，纳米银线导电膜的电加热玻璃2包括聚碳酸酯板材201、纳米银线202、电极203和有机硅氧烷类涂层204，其中：

聚碳酸酯板材201具有纳米银线区域，纳米银线202设置于聚碳酸酯板材201上且位于纳米银线区域内，电极203设置于聚碳酸酯板材201上且位于纳米银线区域内，并与纳米银线202连接，电极203优选为铜电极，但并不以此为限。有机硅氧烷类涂层204涂覆于聚碳酸酯板材201上且覆盖纳米银线202及电极203，以增加聚碳酸酯板材201的表面硬度，保护聚碳酸酯板材201。

可选地，聚碳酸酯板材201可以为单曲面形状，也可以为双曲面形状，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择，本申请对此可以没有特殊要求。

以下将结合具体实施例和对照例进一步说明本发明纳米银线导电膜的电加热玻璃及其制备方法的有益效果。

对照例

按照现有技术的常规方法制备纳米银线导电膜的电加热玻璃，包括以下步骤：

步骤s1、取一尺寸为350*350mm的聚碳酸酯板材及一网板，并将其清理干净；

步骤s2、将聚碳酸酯板材呈水平放置且用胶带固定，将网板压在聚碳酸酯板材上，使丝印区域在聚碳酸酯板材的表面居中位置，网板边框压实，丝印区域的尺寸为300*300mm；

步骤s3、倒入适量纳米银线在网板的非丝印区域，用刮刀轻抹，使纳米银线均匀涂覆在丝印区域表面；

步骤s4、将刮刀压紧，用力刮去多余的纳米银线，用灰刀回收到玻璃罐中备用；

步骤s5、小心取下网板，擦拭干净，观察纳米银线丝印情况，将聚碳酸酯板材放入硬化室内，55℃加热环境等待表干；

步骤s6、取出聚碳酸酯板材，放入80℃烘箱内，烘烤5min；

步骤s7、固化完成后，取出聚碳酸酯板材观察分析；

步骤s8、测试聚碳酸酯板材透光率、雾度及表面电阻。

实验现象描述及总结：

1、外观：纳米银线涂层厚度偏大，且不够均匀；

2、透光率平均值为75.09％，雾度平均值为4.67％，雾度偏大；

3、表面电阻为108ω，无加热作用。

实施例

按照上述一实施例中所示的纳米银线导电膜的电加热玻璃的制备方法1制备纳米银线导电膜的电加热玻璃，包括以下步骤：

1、取一尺寸为350*350mm的聚碳酸酯板材及一网板，并将其清理干净；

2、将聚碳酸酯板材呈水平放置且固定在丝印机台面上，将网板与聚碳酸酯板材对应固定在丝印机上；

3、丝印机设备操作流程：

①倒入适量纳米银线溶液在网板的非丝印区域，用刮刀由右向左轻抹，使纳米银线溶液均匀涂覆在丝印区域表面；

②将刮刀压紧，由左向右用力刮去多余的纳米银线；

③使聚碳酸酯板材在120℃的传送带上传送，表干；

4、固化完成后(溶剂型，120℃，15min/水性，150℃，30min)，取出聚碳酸酯板材观察分析；

5、测试聚碳酸酯板材透光率、雾度及表面电阻；

6、在纳米银线区域布置银浆、电极等；

7、在板材表面淋涂一种有机硅氧烷类涂层(固含量18％±1％)，表干后，送入烘箱固化，固化温度为130℃，固化时间为4h；

8、测试其表面附着力，粘接强度为1级。

实验现象描述及总结：

1、溶剂型纳米银线：丝印外观相对均匀，存在杂质、流挂等缺陷，表干后120℃、15min再次固化后测试其面阻，12欧姆，透光率、雾度分别为80.25％、1.49％。

2、加热测试结果如下：

r＝rs*l/w＝12*300/300＝12

p＝e2/r＝(12v)2/12＝12w

在12v的电压下，解热五分钟，表面温度可达到40℃，具有加热作用。结合上述对照例及实施例中的实验现象描述及总结可知，本发明纳米银线导电膜的电加热玻璃的制备方法所制备的纳米银线导电膜的电加热玻璃，透光率在80％左右，雾度在1.5％左右，光学基本满足要求。

同时，结合本发明的制备过程可知，本发明设计自由，单曲、双曲等大曲率聚碳酸酯有机玻璃均可，且由于本发明所使用的聚碳酸酯有机玻璃密度约为传统玻璃的一半，针对小型汽车后窗玻璃，同等厚度下，可以减重2kg左右。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。