本发明涉及环保膜材料,具体为一种电子器件用环保膜材料及其制备方法。
背景技术:
1、在现有柔性电子器件中,一般使用的柔性基板材料为塑料基板或金属薄片,但是高温制程中容易使柔性基板变形,则很难确保形成在其上的显示元件的质量,因此,都是采用基板转印方法,即在刚性基板上形成显示元件后,再将柔性基板附接到显示元件上,然后去除刚性基板;或者,在刚性基板上依次形成柔性基板和显示元件,最后去除刚性基板。众多柔性电子器件中,以柔性oled显示器件为例。柔性oled选用何种柔性材质基板是一个关键技术点,现有采用的pi(聚酰亚胺)膜基板具有耐高温,透过率佳,耐弯曲特性好,cte(热膨胀系数)低等特点,但其防水能力较差。柔性oled选用其作为柔性基板时,为了提升其防水能力,通常需要在pi膜柔性基板上制备防水膜,以提高pi膜柔性基板的防水能力。
2、例如公告号为cn108368398a的发明专利公开了有机电子器件用黏合膜及包括其的有机电子器件用封装材料,该封装材料可以去除并阻断水分和杂质等缺陷原因物质,使得水分和杂质等缺陷原因物质不能接近有机电子器件,且在除去水分时不会发生层间剥离现象,具有很好的耐湿性和耐热性;但是该封装材料不具有很好的柔韧性,在受到外力作用时,容易破损,从而对水分和杂质能缺陷原因物质的阻断效果变差,从而导致防水能力的下降,影响电子器件的正常使用。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种电子器件用环保膜材料及其制备方法。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、一种电子器件用环保膜材料,包括基底膜,所述基底膜上构建有疏水层;
4、所述基底膜以复合型聚氨酯平滑膜作为衬底,通过交替沉积碳纳米管和氧化石墨烯,经复合组装形成;
5、所述疏水层通过均匀喷涂聚合物乳液形成。
6、作为本发明的进一步优选方案,复合型聚氨酯平滑膜的制备方法如下:
7、1)将聚氨酯和含硅聚氨酯分别溶于混合溶剂中,充分混合后,加入氯化锂,室温下磁力搅拌12-16h,得到纺丝液;
8、2)用滴管吸取制备好的纺丝液,将其滴在干净的载玻片上,过程中手动倾斜载玻片,使纺丝液平整的铺满载玻片表面,重复操作10-20次,然后将其置于80-90℃烘箱中干燥5-8h,即可得到复合型聚氨酯平滑膜。
9、作为本发明的进一步优选方案,所述聚氨酯、混合溶剂的质量比为(7-10):50;
10、所述含硅聚氨酯、混合溶剂的质量比为(2-5):50;
11、所述混合溶剂由n,n-二甲基乙酰胺和丙酮按照体积比2:(3-4)组成;
12、所述氯化锂占溶液总质量的0.01-0.03%。
13、作为本发明的进一步优选方案,所述基底膜的具体制备方法如下:
14、1)将氧化石墨烯气凝胶溶解于由乙醇和去离子水等体积组成的溶剂中,超声处理20-30min,得到氧化石墨烯悬浮液,然后用由乙醇和去离子水等体积组成的溶液完全润湿复合型聚氨酯平滑膜,以氩气作为保护气氛,将碳纳米管气凝胶均匀吹涂在复合型聚氨酯平滑膜,然后再均匀喷涂氧化石墨烯悬浮液,不断重复此过程10-20次;
15、2)待操作完成后,从复合型聚氨酯平滑膜上剥离产物,在室温下,将其浸入到氢碘酸中,浸泡10-15min,随后将其取出,用乙醇反复洗涤,烘干后移入到管式炉中,在高纯氮气气氛下,从室温加热至300-320℃,热处理2-5h,自然冷却至室温,即可得到基底膜。
16、作为本发明的进一步优选方案,步骤1)中,所述超声处理的功率为1000-1500w;
17、所述氧化石墨烯悬浮液的固含量为0.5-0.8mg/ml;
18、所述碳纳米管和氧化石墨烯的质量比为3:(1.5-2.0)。
19、作为本发明的进一步优选方案,步骤2)中,所述氢碘酸的浓度为55-60wt%;
20、所述加热的升温速率为10-13℃/min。
21、作为本发明的进一步优选方案,所述聚合物乳液的制备方法如下:
22、1)将硅酸四乙酯和无水乙醇加入到容器中,滴加氨水,加热至50-53℃,加入去离子水,保温反应4-6h,然后用乙酸调节ph值至中性,滴加入硅烷偶联剂kh-560,搅拌均匀后,继续保温反应4-6h,将得到的产物用无水乙醇反复洗涤后烘干,得到改性二氧化硅纳米颗粒;
23、2)将十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚依次加入到去离子水中,得到复配乳化剂溶液,将过硫酸钾溶于去离子水中,得到引发剂溶液,将甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和乙烯基三甲氧基硅烷加入到复配乳化剂溶液中,充分搅拌均匀,得到预乳化液;
24、3)将改性二氧化硅纳米颗粒、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、去离子水以及碳酸氢钠,依次加入到预乳化液中,超声分散30-50min,然后加入至50-55℃,保温20-30min后,滴加入引发剂溶液,继续保温反应1-2h,待反应结束后冷却至室温,经筛网过滤出料,即可得到聚合物乳液。
25、作为本发明的进一步优选方案,所述硅酸四乙酯、无水乙醇、氨水、去离子水、硅烷偶联剂kh-560的质量比为(8-13):(105-120):(5.5-6.3):(2.5-3.2):(7.4-8.0);
26、所述氨水的浓度为25-28wt%;
27、所述复配乳化剂溶液中,十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、去离子水的质量比为(3-5):(2-3):(36-45);
28、所述引发剂溶液中,过硫酸钾、去离子水的质量比为(0.1-0.3):(9-25);
29、所述预乳化液中,甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基三甲氧基硅烷、复配乳化剂溶液的质量比为(1-2):(4.5-5.5):(1.5-2.5):(0.7-1.2):(40-50)。
30、作为本发明的进一步优选方案,所述改性二氧化硅纳米颗粒、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、去离子水、碳酸氢钠、复配乳化剂溶液、引发剂溶液的质量比为(0.1-0.2):(4.5-5.3):(4.5-5.3):(2-3):(10-15):(0.5-1.0):(40-50):(3-8);
31、所述超声分散的功率为100-160w。
32、所述筛网的孔径为75-90μm。
33、一种电子器件用环保膜材料的制备方法,具体包括如下步骤:
34、采用喷涂的方式,将聚合物乳液均匀喷涂在基底膜两侧,喷涂厚度为120-150μm,烘干后,再次喷涂聚合物乳液,重复操作3-6次,即可。
35、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
36、本发明中,通过向聚氨酯中引入疏水型含硅聚氨酯,形成具有防水透湿性的复合型聚氨酯平滑膜,该平滑膜的内部呈现由大量纤维交联形成的典型的三维立体多孔结构,具有很好的稳定性,并且柔韧性好,对外力具有很好的抵抗能力,不易破损;同时,以该复合型聚氨酯平滑膜作为基材,通过交替沉积碳纳米管和氧化石墨烯,二者经过复合组装,并经过弱氢碘酸化学还原和低温热还原,从而得到基底膜,该基底膜中,碳纳米管束之间相互缠绕形成了三维的网络状,而氧化石墨烯分布在碳纳米管的三维网络中,碳纳米管束将其紧紧包裹住,形成的网状结构,使其具有很好的柔韧性,同时还可以起到支撑骨架的作用,提高了基底膜的结构稳定性,包裹的氧化石墨烯呈现片状的层层结合,层与层之间相互搭接在一起,从而构建形成多片层结构,可以对外界的液体物质的侵入实现多层次的阻碍,极大的减缓和抑制液体物质的渗透,从而具有很好的防水效果,而且在低温热还原过程中,氧化石墨烯表面的含氧官能团发生断键,生成二氧化碳、一氧化碳等气体,这些气体由于没有施加压力,不会从基底膜中逸出,而是逗留在基底膜内部,从而将基底膜撑开,在其内部产生多孔层状结构,从而在其表面以隆起存在,从而使得基底膜表面粗糙度大大提高,从而有利于后续聚合物乳液可以更加牢固的附着在基底膜上。
37、本发明中,采用溶胶-凝胶法合成了纳米二氧化硅,并用硅烷偶联剂kh-560对其进行了接枝改性,从而改善了分散性,得到改性纳米二氧化硅,再将有机氟、有机硅、改性纳米二氧化硅以及甲基丙烯酸羟乙酯,作为功能性单体,与丙烯酸酯类反应单体进行乳液聚合,从而得到聚合物乳液,通过多次反复喷涂的方式,将其均匀喷涂在基底膜上,从而形成保护层,聚合物乳液在基底膜表面形成保护层时,氟、硅链段会在基底膜表面发生迁移,使基底膜的表面张力下降,具有良好的疏水性能,同时,添加的交联剂,使得基底膜的耐静水压力和耐水性能力得到显著提升,使其在雨水等水流的冲击下,依然可以保持结构的完整性以及优异的疏水性能,从而使得形成的环保膜材料具有更加优异的防水性能。
38、本发明中的环保膜材料,具有很好的防水性以及柔韧性,应用在电子器件上,可以起到很好的防水作用,阻止外界水分等液体物质对电子器件的侵入,从而有助于提高电子器件表面的干爽,避免电气器件受潮从而影响使用。
1.一种电子器件用环保膜材料,其特征在于,包括基底膜,所述基底膜上构建有疏水层;
2.根据权利要求1所述的一种电子器件用环保膜材料,其特征在于,所述复合型聚氨酯平滑膜的制备方法如下:
3.根据权利要求2所述的一种电子器件用环保膜材料,其特征在于,所述聚氨酯、混合溶剂的质量比为(7-10):50;
4.根据权利要求1所述的一种电子器件用环保膜材料,其特征在于,所述基底膜的具体制备方法如下:
5.根据权利要求4所述的一种电子器件用环保膜材料,其特征在于,步骤1)中,所述超声处理的功率为1000-1500w;
6.根据权利要求4所述的一种电子器件用环保膜材料,其特征在于,步骤2)中,所述氢碘酸的浓度为55-60wt%;
7.根据权利要求1所述的一种电子器件用环保膜材料,其特征在于,所述聚合物乳液的制备方法如下:
8.根据权利要求7所述的一种电子器件用环保膜材料,其特征在于,所述硅酸四乙酯、无水乙醇、氨水、去离子水、硅烷偶联剂kh-560的质量比为(8-13):(105-120):(5.5-6.3):(2.5-3.2):(7.4-8.0);
9.根据权利要求7所述的一种电子器件用环保膜材料,其特征在于,所述改性二氧化硅纳米颗粒、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、去离子水、碳酸氢钠、复配乳化剂溶液、引发剂溶液的质量比为(0.1-0.2):(4.5-5.3):(4.5-5.3):(2-3):(10-15):(0.5-1.0):(40-50):(3-8);
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种电子器件用环保膜材料的制备方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
