導(dǎo)電聚合物組合物與膜的制作方法
【專利說明】導(dǎo)電聚合物組合物與膜
[0001] 相關(guān)申請 本申請要求2012年8月29日提交的題為"導(dǎo)電聚合物組合物與膜"的美國臨時專利 申請系列號61/694,570在35U.S.C. § 119(e)下的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其全部公開內(nèi)容經(jīng)此引 用并入本文。
【背景技術(shù)】
[0002] 1.技術(shù)領(lǐng)域 本發(fā)明通常涉及導(dǎo)電聚合物組合物以及它們在涂層、薄膜和電子器件中的用途。更特 別地，本發(fā)明通常涉及含有導(dǎo)電聚合物和UV固化樹脂的導(dǎo)電聚合物組合物。
[0003] 2.相關(guān)技術(shù)描述 眾所周知的是，各種電子器件常在其結(jié)構(gòu)中采用導(dǎo)電涂層和膜。此類電子器件可以包 括例如電致發(fā)光器件、電子紙、電池、燃料電池、節(jié)能照明設(shè)備、太陽能電池板和其它照明顯 示裝置(例如有機發(fā)光二極管（"OLED"）、LCD和觸摸屏裝置)。該導(dǎo)電涂層和膜可以在這 些電子器件中提供多種功能。例如，該導(dǎo)電涂層和膜可以用作透明屏幕并允許光穿過到達 其下方的活性材料，在其中生成載流子。該導(dǎo)電涂層和膜還可以充當用于載流子傳輸離開 該活性材料的歐姆接觸和/或充當觸摸屏和各種其它電子顯示器中的導(dǎo)電層或電極層。因 此，導(dǎo)電涂層和膜常常需要高可見光透射率、低霧度、高耐久性以及寬范圍的電阻。
[0004] 一些最常用的導(dǎo)電涂層和膜由透明導(dǎo)電氧化物("TCO"）構(gòu)造，銦錫氧化物 ("ITO"）是最常用的金屬氧化物之一。但是，TCO存在許多缺陷和限制。首先，由于TCO所 需真空濺射的高成本以及用于構(gòu)造TCO的金屬的供給多變，TCO非常昂貴。其次，ITO-一 最常見的TCO-一略帶黃色，這在許多應(yīng)用中對消費者來說通常是不合意的。第三，TCO極 具剛性和脆性，這使它們?nèi)菀组_裂。柔性和觸摸屏顯示器尤其關(guān)心這些特性。最后，TCO通 常具有非常有限范圍的電阻，例如在大約15Q/平方至500Q/平方的量級。
[0005] 由于與TCO相關(guān)的所有缺陷和問題，導(dǎo)電涂層和膜行業(yè)的那些已經(jīng)開始尋找TCO 的替代品。透明導(dǎo)電聚合物("TCP"）如聚苯胺("PANI"）和聚（3, 4-乙撐二氧噻吩）-聚 (苯乙烯磺酸鹽）（"PEDOT-PSS"）已經(jīng)浮現(xiàn)作為某些應(yīng)用中TCO的替代和代用品。該TCP 涂層和膜與TCO相比更具成本效益，因為加工經(jīng)由大氣卷對卷涂布發(fā)生，而非真空濺射。此 外，由于它們基于聚合物的組成，該TCP涂層與膜更靈活和可彎曲，能更容易地用于日益增 長的觸摸屏與柔性顯示器裝置領(lǐng)域。
[0006] 盡管存在TCP的上述優(yōu)點，由于與其應(yīng)用和構(gòu)造相關(guān)的一些限制，它們在導(dǎo)電涂 層和膜行業(yè)的接受程度有限。盡管TCP通常比TC0廉價，但TCP遠不如TC0導(dǎo)電。結(jié)果，為 了使TCP涂層和膜達到所需較低的電阻率值(例如100至300Q/平方)，TCP涂層和膜的應(yīng) 用成本最終接近由TC0制得的涂層和膜。此外，目前使用的TCP膜具有更高的霧度、更低的 可見光透射率并表現(xiàn)出對光、熱、濕度和通常使用的化學(xué)品如，舉例來說，醇類、水、皂類和 有機溶劑的較低耐受性。因此，在本領(lǐng)域需要改善的導(dǎo)電聚合物組合物和與之相關(guān)的膜。
[0007] 發(fā)明概述 在一個或多個實施方案中，本發(fā)明涉及由導(dǎo)電組合物構(gòu)成的膜。該導(dǎo)電組合物通常包 含本征導(dǎo)電聚合物；UV固化樹脂；以及光引發(fā)劑。該膜表現(xiàn)出低于3, 000Q/平方的電阻率 并在根據(jù)AATCC測試方法165施以溶劑磨耗試驗（solventabrasiontest)后表現(xiàn)出小于 10%的電阻變化。
[0008] 在一個或多個實施方案中，本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電組合物。該導(dǎo)電組合物通常包含 按干基計至少0. 1和不超過10質(zhì)量％的本征導(dǎo)電聚合物；至少10和不超過80質(zhì)量％的至 少一種溶劑；至少1和不超過20質(zhì)量％的UV固化樹脂；以及光引發(fā)劑。
[0009] 在一個或多個實施方案中，本發(fā)明涉及由導(dǎo)電組合物形成的膜。該導(dǎo)電組合物通 常包含本征導(dǎo)電聚合物；UV固化樹脂；以及光引發(fā)劑。該導(dǎo)電組合物具有至少大約5:1和 不超過大約50:1的單體-聚合物比。該膜表現(xiàn)出至少100和不超過100, 000Q/平方的電 阻率。
[0010] 在一個或多個實施方案中，本發(fā)明涉及在基底上形成膜的方法。該方法包括（a)在 基底上施加導(dǎo)電組合物以形成初始涂層；和（b)固化至少一部分該初始涂層以便在該基底 上形成膜。該導(dǎo)電組合物包含本征導(dǎo)電聚合物、至少一種溶劑、UV固化樹脂和光引發(fā)劑，且 單體-聚合物比為至少大約5:1和不超過大約50:1。此外，該膜表現(xiàn)出至少100和不超過 100,000Q/平方的電阻率。
[0011] 發(fā)明詳述 本發(fā)明通常涉及導(dǎo)電聚合物組合物和由其制得的透明膜，其可以表現(xiàn)出顯著改善的可 濕性和對化學(xué)品如醇類、水、皂類和有機溶劑的耐受性。此外，本文中描述的透明膜和涂層 可以表現(xiàn)出高可見光透射率水平、低霧度水平和低電阻率水平。在本文中描述的各種實施 方案中，這些有利性質(zhì)可以通過由包含本征導(dǎo)電聚合物、UV固化樹脂、至少一種溶劑和光引 發(fā)劑的導(dǎo)電聚合物組合物制造膜和涂層來獲得。
[0012] 本征導(dǎo)電聚合物 本文中描述的導(dǎo)電聚合物組合物可以包含至少一種本征導(dǎo)電聚合物。本文中所用的術(shù) 語"聚合物"指的是具有至少一種重復(fù)的單體單元的材料，包括均聚物和共聚物。術(shù)語"本 征導(dǎo)電"指的是在不添加炭黑或?qū)щ娊饘倭Ｗ拥那闆r下能夠?qū)щ姷牟牧稀Ｔ诟鞣N實施方案 中，該本征導(dǎo)電聚合物可以具有至少大約1〇、25或75和/或不超過大約500、300或150西 門子/厘米的電導(dǎo)率。更特別地，該本征導(dǎo)電聚合物可以具有大約10至500、25至300或 75至150西門子/厘米的電導(dǎo)率。在某些實施方案中，該本征導(dǎo)電聚合物可以具有大約100 西門子/厘米的電導(dǎo)率，并能夠形成具有小于每平方3, 000Q的薄層電阻率的薄膜或涂層。
[0013] 使用本文中所述的本征導(dǎo)電聚合物能提供表現(xiàn)出所需電阻率水平的膜和涂層。在 各種實施方案中，該本征導(dǎo)電聚合物可以包含直鏈骨架共軛聚合物，包括例如聚噻吩、聚乙 炔、聚吡咯、聚苯胺及其組合。特定本征導(dǎo)電聚合物的實例包括例如聚（對苯撐乙烯）；聚 (3, 4-乙撐二氧噻吩）；聚苯胺；聚乙炔；和聚（3, 4-乙撐二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸鹽） ("PED0T-PSS"）。
[0014] 如下面進一步討論的那樣，該導(dǎo)電聚合物組合物可以是"濕組合物"或"干組合物" 形式。本文中所用的"濕組合物"指的是當其含有至少一種溶劑時在干燥或固化前的組合 物。相反，"干組合物"指的是一旦已經(jīng)被施以某些形式的固化和/或干燥并且其中所有或 基本所有溶劑已經(jīng)從中蒸發(fā)的組合物。應(yīng)當指出，干組合物也可以根據(jù)如何固化或干燥該 組合物而被稱為"膜"或"涂層"。因此，本文中涉及干組合物的任何公開內(nèi)容也可應(yīng)用于由 該導(dǎo)電聚合物組合物制成的膜和/或涂層。
[0015] 如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易理解的那樣，該導(dǎo)電聚合物組合物可以包含不同量的 根據(jù)溶劑的存在處于其濕和干狀態(tài)的本征導(dǎo)電聚合物。作為濕組合物，該導(dǎo)電聚合物組合 物可以包含按干基計至少大約〇.l、〇. 25、0. 40或0. 48和/或不超過大約20、10、4或1質(zhì) 量％的一種或多種本征導(dǎo)電聚合物。更特別地，濕組合物形式的該導(dǎo)電聚合物組合物可以 包含按干基計大約〇. 1至20、0. 25至10、0. 40至4、或0. 48至1質(zhì)量％的一種或多種本征 導(dǎo)電聚合物。在某些實施方案中，濕組合物形式的該導(dǎo)電聚合物組合物可以包含按干基計 大約0. 92%質(zhì)量％的本征導(dǎo)電聚合物。應(yīng)當指出，上述這些質(zhì)量百分比考慮到了添加溶劑， 并可以根據(jù)所用溶劑的量和類型而變化。由此，該質(zhì)量百分比可以隨著下文討論的添加劑 的添加而