丙烯酸树脂涂层对透明导电薄膜整体性能的影响.pdf

　４８　　　材料工程／２０１１年８期　　　　丙烯酸树脂涂层对透明导电　薄膜整体性能的影响　　　　ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　　　　　ＦｉｌｍｗｉｔｈＡｃｒｙｌｉｃＲｅｓｉｎＣｏａｔｉｎｇ　　　　　　　张官理，伍建华，霍钟祺，张晓锋　　　　　　　（北京航空材料研究院，北京１０００９５）　—　　—　—　—　ＺＨＡＮＧＧｕａｎｌｉ，ＷＵＪｉａｎｈｕａ，ＨＵＯＺｈｏｎｇｑｉ，ＺＨＡＮＧｉａｏｆｅｎｇ　　　　　　（ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９５，Ｃｈｉｎａ）　　　　　　　　　　　　　　　摘要：在有机玻璃（ＰｏｌｙｍｅｔｈｙｌＭｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＰＭＭＡ）上磁控溅射透明导电金属薄膜，并引入丙烯酸树脂底涂层和面涂　　　　　　　　　　　　　　　层，以期提高透明导电薄膜的耐环境性能，研究了涂层的引入对透明导电膜整体性能的影响。结果表明：引入丙烯酸树　　　　　　　　　　　　脂涂层后，透明导电薄膜的耐环境性能有了明显提高，且丙烯酸树脂涂层由于具有较低折射率，还可作为光学增透层使　　　　　用；丙烯酸树脂涂层的引入对成膜质量也有一定的改善。　　　　　关键词：透明导电膜；丙烯酸树脂；耐环境性能　　中图分类号：ＴＢ３２４　　文献标识码：Ａ　———　文章编号：１００１４３８１（２０１１）０８００４８０４　　　　　　　　　　　　　—　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｃｒｙｌｉｃｒｅｓｉｎｃｏａｔｉｎｇｗａｓｕｓｅｄｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｍａｇｎｅｔｉｃｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇｏｆｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｃｏｎ　　　　　　　　　　　　　　　—　ｄｕｃｔｉｖｅｆｉｌｍｏｎｔｈｅＰＭＭＡｔｏｉｍｐｒｏｖｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｃｏｎ　　　　　　　　　　　　　　ｄｕｃｔｉｖｅｆｉｌｍｗｉｔｈａｃｒｙｌｉｃｒｅｓｉｎｃｏａｔｉｎｇｗｅｒｅｉｎｑｕｉｒｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　　　　　　　　　　　　　　　ｏｆｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｉｌｍｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄａｆｔｅｒｕｓｉｎｇｔｈｅａｃｒｙｌｉｃｒｅｓｉｎｃｏａｔｉｎｇ．Ｔｈｅａｃｒｙｌｉｃｒｅｓｉｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｃｏａｔｉｎｇｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄａｓａａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｌａｙｅｒｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｌｏｗｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘ．Ｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｆｉｌｍｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ　　　　　　　　　　　　　　ｏｎｔｈｅａｃｒｙｌｉｃｒｅｓｉｎｃｏａｔｉｎｇｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄａｓｔｈｅｕｓｉｎｇｏｆａｃｒｙｌｉｃｒｅｓｉｎｃｏａｔｉｎｇ．　　　　　　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｉｌｍ；ａｃｒｙｌｉｃｒｅｓｉｎ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　　　　　　　　　　　　　透明导电薄膜因为具有导电和透明的特性，被广　范应用于电磁屏蔽、场致发光器件、平面液晶显示以及　电致变色显示器件中的电极材料等，而柔性衬底透明　导电薄膜的开发使其潜在用途扩大到制造柔性发光器　　　　件、塑料液晶显示、太阳能电池等［１］。　　　为了使透明导电薄膜能够长期可靠、稳定地工作，　　　　　　　　　　　　　　必须对其进行防护以抵御不同工作环境，目前透明导　　　　　　　　　　　　　　　电薄膜的主要保护方法是采用夹心结构，在透明导电　薄膜上再粘附一层透明材料或再镀上一层阻隔防护薄　　　膜，使其与工作环境隔离。　　　　　　本实验以ＴｉＯ／Ａｕ／ＴｉＯ为透明导电薄膜，以有　　　机玻璃为基底，通过在镀膜前后分别引入丙烯酸树脂　　底涂层和面涂层，以期提高透明导电金属薄膜的耐环　　境性能，并对未加丙烯酸树脂涂层和引入丙烯酸树脂　　　　后试样的光、电性能进行了综合的对比。　　　　１实验材料与方法　　　　　　　　采用锦西化工研究院３ｍｍ光学级有机玻璃板　　　　材，涂层采用北方涂料研究院提供的Ｔｕ一４１型热固性　　　　丙烯酸树脂涂料。　　　　　　　　　　　　　涂层涂覆采用流涂工艺，涂料用乙酸乙酯溶剂稀　　　　　　　　　　　　　　　　释，经３次过滤后涂覆于有机玻璃试样。底涂层采用℃　　　　　　　　　　　８０固化６ｈ，面涂层采用常温固化２４ｈ。整个涂覆和　　　　℃　　　　　　　　　固化过程在恒温（２２）恒湿（５５）净化间（１０万级）　　　中进行。　　　　　　　　　　　　　　　　　　透明导电薄膜制备采用磁控溅射真空镀膜工　　　　　　　　　　　　　　　　　　艺。洗净烘干后的试样和带底涂层试样装入真空室　　　　　　　　　　　之前先用等离子体喷枪去除试样表面的灰尘和静　　　　　　　电。试样放入真空室后，抽至本底真空３．０×　１０　　Ｐａ。ＴｉＯ。镀膜参数为：工作真空１．０×　　１０～Ｐａ，功率　　　　　　　　　　２００Ｗ，镀膜时间１８ｍｉｎ，Ａｒ和Ｏｚ流量分别为２５，　　　　　　　１５ｃｍ。／ｍｉｎ。Ａｕ镀膜参数为：工作真空１．０×　１０　　　　　　　　　　　Ｐａ，功率５０～ｌＯＯＷ，镀膜时间０．１ｍｉｎ，Ａｒ流量为　　　　３０ｃｍ。・ｍｉｎ～。　　—　试样的透光率、雾度采用ＷＧＴＳ型透光率雾度　　　　—　测定仪检测，均为带基片测量；分光光谱图由ＣＡＲＹ　　　　　丙烯酸树脂涂层对透明导电薄膜整体性能的影响　５１　　　　　ｆｉｌｍ）以及引入底涂层和面涂层的透明导电薄膜试样　（ＰＭＭＡ／Ｄ／ｆｉｌｍ／Ｍ）在可见光波段的平均透过率（Ｔ）　　　　　　　　　　　　　　　　　和雾度（Ｈ），如表２所示。检测了带保护涂层和不带　　　　保护涂层的透明导电薄膜试样在３８０～１２００ｎｍ波段　　　　　的分光光谱，如图４所示。　　　　　　表２三种试样的光学性能　　　　　　　　　Ｔａｂｌｅ２Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｖｉｔｙａｎｄｈａｚｅｏｆｔｈｒｅｅｓａｍｐｌｅｓ　：三　磊　星　　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ／ｎｍ　　　　图４两种试样的分光光谱　　—　　　　Ｆｉｇ．４ＨＧＳＰｏｆｔｗｏｓａｍｐｌｅｓ　　　　表２中各试样的可见光透过率显示，在相同的镀　　　膜工艺下，带有底涂层和面涂层试样的可见光平均透　　过率明显高于未带涂层的试样。用分光光度计检测两　　　　　　　　种试样在３８０～１２００ｎｍ波长范围内的分光光谱（图　　　　　　　　　　　　　　４），发现底涂层和面涂层在４００～７５０ｎｍ的可见光波　长范围内对透明导电膜均有明显的增透作用。而在近　　　　　　　　　　　　　　红外波段处（８００～１２００ｎｍ），带涂层和不带涂层试样　　　　　　　　　　　　　　　　的透过率相差不大，这是由于影响红外透过率的主要　　　因素是透明导电膜层的厚度及电导率。　　　经椭偏仪检测，底涂层和面涂层在５５０ｎｍ波长处　　　　　　　　　　　　　折射率为１．５２，远低于ＴｉＯ的２．３，这说明作为保护　　　层的面涂层，还可代替低折射率的氧化物薄膜作为光　　　　　　　　　　　　　　学增透层参与最优化膜系设计，起到了简化膜系，提高　　　　　　　　镀膜效率的作用。由于底涂层折射率与ＰＭＭＡ的　　１．５左右相接近，故没有底涂层的两种镀膜试样可见　　　　　　光透过率无明显差别。　　　　　表２中各试样的雾度值显示，在相同的镀膜工艺　　　　下，未涂底涂层的透明导电膜试样的雾度值较带底涂　　　　　　　　　　　　层试样有明显的增加。这是由于雾度的大小是由透明　　　　　　材料的内部或表面的光漫射通量决定的。由图３可　　知，带底涂层的试样在镀膜前和镀膜后的表面粗糙度　　　　都明显低于未带底涂层试样，从而降低了表面的漫反　　　　　　　　　　　　　　　　　射，由于镀膜和涂层涂覆均未影响ＰＭＭＡ基底材料　　　　的内部性质，所以雾度值的变化是由于底涂后表面质　　量和镀膜质量的改善引起的。　　　　　　　　　　　　　　　　实验说明，采用丙烯酸树脂涂层作为保护涂层不　　　　　　　　　　　　　　　仅没有对透明导电薄膜的光学性能产生不良影响，而　　且可以作为光学增透层提高透明导电膜的整体可见光　透过率，降低雾度。　　　３结论　　　　　　　　　　　　　（１）引入丙烯酸树脂涂层的镀透明导电膜试样的　　　　　　　　　　耐湿热环境性能得到了根本性的提高。　　　（２）丙烯酸树脂的引入不仅不会对透明导电薄膜　　　　的光学性能产生不良影响，还能作为光学增透层提高　　　试样可见光透过率，降低试样雾度。　　　　　　　　　　　　　　　（３）丙烯酸树脂的引入能够有效改善镀膜表面质　　　量，提高透明导电薄膜的电学性能。　　参考文献　　　　　　　　　　Ｅ１］贾芳，乔学亮，陈建国，等．金属基复合透明导电膜的研究ＥＪ］．稀　　　—　　有金属，２００６，３Ｏ（４）：５０６５０９．　　　　　　　　　　　　Ｅ２］蔡殉，王振国．透明导电薄膜材料的研究与发展趋势ＥＪ］．功能材　—　料，２００４，３５（增刊）：７６８２．　　　　　　　［３］周宏明，易丹青，杨小玲．ＩＴＯ薄膜的生产技术概况及发展趋势探　　—　讨［Ｊ］．表面技术，２００６，３５（１）：１４．　　　　　　　　　　　ｒ４３王华．透明导电氧化物薄膜及其制备方法ＥＪ］．材料工程，２００５，—　　（９）：５９６３．　　　　　　　　　　　［５］张东平，齐红基，方明，等．微缺陷对薄膜滤光片环境稳定性的影　　—　响ＥＪ］．光子学报，２００５，３４（６）：８７３８７６．　　　　　　　—　［６］ＰＵＬＫＥＲＨＫ．Ｓｔｒｅｓｓ，ａｄｈｅｒｅｎｃｅ，ｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｄｅｎｓｉｔｙｏｆｏｐｔｉ　　　　　—　　ｃａｌｔｈｉｎｆｉｌｍｓ［Ａ］．ＴｈｅＳｏｃｉｅｔｙｏｆＰｈｏｔｏＯｐｔｉｃａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　　　—　—　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ［Ｃ］．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ：ＴｈｅＳｏｃｉｅｔｙｏｆＰｈｏｔｏＯｐｔｉｃａｌＩｎｓｔｒｕ　—　　ｍｅｎｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｓ，１９８２．８４９２．　　　　　　　　　［７］ＭＡＣＩＥＯＤＨＡ，ＲＩＣＨＭＯＮＤｎＭｏｉｓｔｕｒｅｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓ　　　　—　ｉｎｔｈｉｎｆｉ１ｍｓ［Ｊ］．ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ，１９７６，３７（２）：１６３１６９．　　　　—　　　　　　　　　　　　　［８］蔡琪．新型ＡｇＩＴＯ复合薄膜的制备、微结构及光电性质表征　　　　　—　［Ｄ］．合肥：安徽大学物理与材料科学学院，２００７．７３７６．　　　　　　　　［９］唐龙，邓龙江，徐可为，等．金属薄膜电阻率与表面粗糙度、残余应　　—　力的关系［Ｊ］．稀有金属材料与工程，２００８，３７（４）：６１７６２０．　　　　　　　　［１Ｏ］ＰＡＬＡＳＡＮＴＺＡＳＧ，ＺＨＡＯＹＰ，ＷＡＮＧＧＣ，ｅｔａ１．Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　　　　　　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｔｈｉｎ－ｆｉｌｍｇｒｏｗｔｈｄｙｎａｍｉｃｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ—　　Ｂ，２００７，６１（１６）：ｌ１１Ｏ９１１１１７．　　　基金项目：航空基金资助项目（ＫＦ５３０９０９１０）　　——　　—　收稿日期：２０１００９１６；修订日期：２０ｌ１一Ｏ４２１　　　　　　　作者简介：张官理（１９６６一），男，高级工程师，主要从事透明材料研制工　　　　　　　—　　作，联系地址：北京市８１信箱９分箱（１０００９５），Ｅｍａｉｌ：ｗｉｈｓｋｙ６＠１２６．　　ｃｏｍ