CN102199305A - 防静电性硬质涂层塑料薄膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种防静电性硬质涂层塑料薄膜的制造方法，主要由下列步骤组成：第一步：在塑料薄膜基材的表面涂覆一层抗静电硬质涂层；第二步：采用紫外线对所述抗静电硬质涂层进行照射，使所述有机硅与所述多官能丙烯酸酯单体在引发剂的作用下进行反应。本发明的抗静电性硬质涂层薄膜，不仅具有优越的抗静电性能，还具有良好的清晰度和耐刮擦性能。因此，可以将这样的抗静电硬质涂层薄膜，作为液晶表示装置，或者可以用于各种显像保护用薄膜等使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种防静电性硬质涂层塑料薄膜的制造方法，特别涉及一种采用涂布方法赋予薄膜抗静电性和硬质特性的方法。
背景技术
塑料薄膜是用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等以及其他树脂制成的薄膜，用于包装，以及用作覆膜层。塑料薄膜是由化合物经聚合、交联形成的大分子体型结构，因此它具有一定的强度，并且是一种产品类型多、易加工、原料丰富、不可缺少的材料。
但是，目前的塑料薄膜介电常数小，一般属于非导体，绝缘性能较高，因此，静电的产生是不能避免的。由于静电电荷积聚在塑料薄膜的表面，易造成表面吸附尘埃，甚至引起放电，造成火灾。
为避免塑料薄膜表面静电的积聚，增加它的抗静电能力，在塑料薄膜中可以加入导电物质，如聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩等，以增加它的导电性能，这样虽然解决了高分子材料的抗静电性能，但是，这样的导电高分子材料在实际应用中，存在易氧化、不稳定、加工性能不好、受光照易老化、耐候性差等缺陷，并且成本高，价格较昂贵。为提高塑料薄膜的抗静电性能，也可在高分子材料中加入炭黑，这样，不仅提高了抗静电性能，也提高了强度和耐磨性能，但是炭黑的使用有一定的局限性，它的加工污染环境，颜色单一，产品硬度大，易老化，而且有的高分子材料如对光线透过率要求较高的材料不宜加入炭黑。
总之，这些使塑料薄膜具有防静电性质，而掺入抗静电材料的常规工艺，由于材料的化学相容性或固溶度的限制，掺杂比例无法人为调节，使聚合物的静电参数不能完全满足实际需要。另外向聚合物材料内部掺杂还受材料物理性能要求的限制，更重要的是这种工艺对于已投入使用或成品材料无法进行非破坏性改性。采用表面涂敷抗静电剂的方法也可以改变聚合物材料的静电性能，如美国专利US5091213中公开的聚合物表面改性工艺。但采用这种工艺改性的材料，防静电性能保持时间短，不是永久性的，特别是当环境湿度变低后，材料的防静电性能会恶化，致使这种改性的适应性差。
发明内容
本发明提供一种防静电性硬质涂层塑料薄膜的制造方法，目的是解决现有薄膜材料的防静电性能保持时间短的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种防静电性硬质涂层塑料薄膜的制造方法，主要由下列步骤组成：
第一步：在塑料薄膜基材的表面涂覆一层抗静电硬质涂层，该抗静电硬质涂层由下列质量百分含量的化合物组成：
有机硅 2～6%；
多官能丙烯酸酯单体 30～50%；
引发剂 0.1～1%；
溶剂 45～66%；
所述有机硅是符合通式（1）的烷基硅醇，
（1）；
式中，R代表碳原子数为1～10的烷基，n大于或等于1；
所述多官能丙烯酸酯单体是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯、甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯、烷氧化丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯、烷氧化壬基苯酚丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、多官能团脂肪族聚氨酯丙烯酸酯中的至少一种；
所述引发剂是二苯甲酮、对甲苯磺酰胺、磷酸三苯酯或安息香双甲醚；
所述溶剂是甲苯、乙酸乙酯或者正丁酮；
第二步：采用紫外线对所述抗静电硬质涂层进行照射，使所述有机硅与所述多官能丙烯酸酯单体在引发剂的作用下进行反应。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，所述抗静电硬质涂层的厚度为2～10微米。
2、上述方案中，所述薄膜基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜或者聚碳酸酯薄膜。
3、上述方案中，所述薄膜基材的厚度为20～250微米。
4、上述方案中，所述紫外线（UV），主要是指UVA，UVB和UVC。
5、上述方案中，甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯（Methoxy Glycol 350 Monoacrylate；Methoxy Polyethylene Glycol 350 Monoacrylate；CH3O（CH2CH2O）nOCCH=CH2 n=8～33）、烷氧化丙烯酸月桂酯（Alkoxylated Lauryl Acrylate）、丙烯酸十八烷基酯（Stearyl Acrylate）、烷氧化壬基苯酚丙烯酸酯（Alkoxylated Nonyl Phenol Acrylate）、环氧丙烯酸酯（Epoxy Acrylate）、聚酯丙烯酸酯（Polyester Acrylate）、多官能团脂肪族聚氨酯丙烯酸酯均可以购自沙多玛（广州）化学有限公司。
6、上述方案中，所述烷基硅醇可以是三甲基硅醇、三乙基硅醇、三丙基硅醇、二甲基硅二醇、乙基硅三醇、三异丙基硅醇。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1、本发明这种改性，无论是物理的，还是化学的，均不改变塑料薄膜基材的内部结构，能保持原材料的基本性能不变。
2、本发明能明显提高塑料薄膜基材的抗静电效果，一般可使处理后的基材表面电阻下降三个数量级以上。
3、在较干燥环境下，经本发明处理的材料，仍能保持良好的抗静电性能，而用一般抗静电剂处理的材料，在干燥时抗静电效果很差，实际情况是越干燥，静电危害越严重。
4、本发明的抗静电耐久性，耐水洗和耐擦洗性均有显著改善，而用一般化学改性剂表面处理过的试样抗静电性能保持时间较短，特别对表面较致密光洁的材料。
5、本发明可降低化学改性剂对被处理材料之间的相容性选择要求。并且成品具有很高的透光率及优越的耐刮擦性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：一种防静电性硬质涂层塑料薄膜的制造方法，主要由下列步骤组成：
首先对100微米厚的塑料薄膜基材聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的表面进行清洁处理，接下来进行下列操作：
第一步：在塑料薄膜基材的表面涂覆一层抗静电硬质涂层，厚度为3微米，该抗静电硬质涂层由下列重量百分含量的化合物组成：
有机硅 4%；
多官能丙烯酸酯单体 39.5%；
引发剂 0.5%；
溶剂 56%；
所述有机硅是三甲基硅醇；
所述多官能丙烯酸酯单体是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和烷氧化丙烯酸月桂酯按照1:1:2的质量比例混合而成；
所述引发剂是二苯甲酮；
所述溶剂是甲苯；
第二步：采用紫外线UVA对所述抗静电硬质涂层进行照射，使所述有机硅与所述多官能丙烯酸酯单体在引发剂的作用下进行反应。反应后生成的产物的通式如下：
RCH（OH）CH2OSiCH2CH（OH）RCH（OH）CH2OCOCH=CH2。
该结构中具有的羟基（-OH）可以吸收空气中的水分形成导电层，因而具有防静电效果。
在选择塑料薄膜基材时，从其广泛使用性能、透明性能和机械强度等优点考虑，以使用由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），或聚碳酸酯组成的透明树脂薄膜为好。塑料薄膜基材的厚度在6～500μm的范围值内为佳。这是因为，当基材薄膜的厚度不足6μm时，其机械强度会明显的下降；另一方面，当基材的厚度超过500μm时，其透光性会下降，清晰度也会降低。因此，从机械强度或透光性的良好平衡考虑，基材薄膜的厚度以在20～250μm的范围值内最佳。
抗静电硬质涂层结构中高分子聚合物是在光引发剂作用下通过紫外线照射有机硅改性多官能丙烯酸酯单体等形成。此共聚物具有 -OH键能在涂层表面吸收水分后具有防静电效果，而且此共聚物是光敏预聚物，在添加光引发剂后，紫外线照射下固化后可形成硬质涂层。通过紫外线辐射后，可提高抗静电硬质涂层与基材的附着力。
硬质涂层的厚度宜在2～10μm内。这是因为，若硬质涂层的厚度不足2μm，其固化效果不佳，交联不完全会引起硬度下降；若硬质涂层的厚度超过10μm，硬度太高，会引起翘曲或卷曲后龟裂，所以硬质涂层的厚度宜在2-10μm内。
评价方法
（1）透过率及雾度测试：
按GB/T 2410-2008采用WGT-S透光率及雾度测定仪测试。
（2）铅笔硬度测试：
按照GB/T 6739-2006评价抗静电硬涂层薄膜的铅笔硬度。
（3）耐刮擦性测试：
在钢丝面（#0000）的500g/cm2的加压下对抗静电硬涂层膜摩擦30次后，对没有伤痕记作O，对有伤痕记作X。
（4）表面电阻值测试：
遵循ASTM标准D-257平行电极测试方法，使用美国Static Solution，Inc.OHM-STAT??RT-1000表面电阻测试仪对抗静电硬涂层的表面测定3处，求出平均值（例如在表1中，将3.0×109Ω／sq记作3.0E+09Ω/sq）。
涂膜前后性能测试比较如下表所示：
| 实施例一 | 普通PET膜 | |
| 全线透光率 | 91.0% | 89.6% |
| 雾度 | 0.4% | 0.6% |
| 铅笔硬度 | 3H | HB |
| 耐刮擦性 | O | X |
| 表面阻抗值 | 3.0E+09Ω/sq | >1012 |
从上表可以看出：本发明的抗静电性硬质涂层薄膜，不仅具有优越的抗静电性能，还具有良好的清晰度和耐刮擦性能。因此，可以将这样的抗静电硬质涂层薄膜，作为液晶表示装置，或者可以用于各种显像保护用薄膜等使用。
实施例二～五：防静电性硬质涂层塑料薄膜的制造方法
一、实施例二～五的处理工艺同实施例一。
二、实施例二～五的抗静电硬质涂层的配方如下表：
| 有机硅 | 多官能丙烯酸酯单体 | 引发剂 | 溶剂 | |
| 实施例二 | 3% | 35% | 0.2% | 61.8% |
| 实施例三 | 5% | 30% | 0.5% | 64.5% |
| 实施例四 | 2% | 43% | 0.7% | 54.3% |
| 实施例五 | 2.5% | 45% | 1% | 51.5% |
注：
1、上表中的百分号表示的质量百分含量。
2、塑料薄膜基材：实施例二、90微米厚的聚碳酸酯；实施例三、150微米厚的聚氯乙烯塑料薄膜；实施例四、80微米厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜；实施例五、200微米后的聚乙烯薄膜。
3、有机硅：实施例二、三丙基硅醇；实施例三、二甲基硅二醇；实施例四、乙基硅三醇；实施例五、三异丙基硅醇。
4、多官能丙烯酸酯单体：实施例二、烷氧化丙烯酸月桂酯；实施例三、丙烯酸乙酯与丙烯酸十八烷基酯两者之间按照一比五的质量比例混合而成；实施例四、聚酯丙烯酸酯；实施例五、烷氧化壬基苯酚丙烯酸酯。
5、引发剂：实施例二、对甲苯磺酰胺；实施例三、磷酸三苯酯；实施例四、安息香双甲醚；实施例五、二苯甲酮。
6、溶剂：实施例二～三、乙酸乙酯；实施例四～五、甲基丙酮。
7、抗静电硬质涂层厚度：实施例二、5微米；实施例三、7微米；实施例四、10微米；实施例五、2微米。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种防静电性硬质涂层塑料薄膜的制造方法，其特征在于：主要由下列步骤组成：
第一步：在塑料薄膜基材的表面涂覆一层抗静电硬质涂层，该抗静电硬质涂层由下列质量百分含量的化合物组成：
有机硅 2～6%；
多官能丙烯酸酯单体 30～50%；
引发剂 0.1～1%；
溶剂 45～66%；
所述有机硅是符合通式（1）的烷基硅醇，
式中，R代表碳原子数为1～10的烷基，n大于或等于1；
所述多官能丙烯酸酯单体是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯、甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯、烷氧化丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯、烷氧化壬基苯酚丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、多官能团脂肪族聚氨酯丙烯酸酯中的至少一种；
所述引发剂是二苯甲酮、对甲苯磺酰胺、磷酸三苯酯或安息香双甲醚；
所述溶剂是甲苯、乙酸乙酯或者正丁酮；
第二步：采用紫外线对所述抗静电硬质涂层进行照射，使所述有机硅与所述多官能丙烯酸酯单体在引发剂的作用下进行反应。
2.根据权利要求1所述的防静电性硬质涂层塑料薄膜的制造方法，其特征在于：所述抗静电硬质涂层的厚度为2～10微米。
3.根据权利要求1所述的防静电性硬质涂层塑料薄膜的制造方法，其特征在于：所述薄膜基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜或者聚碳酸酯薄膜。
4.根据权利要求1所述的防静电性硬质涂层塑料薄膜的制造方法，其特征在于：所述薄膜基材的厚度为20～250微米。
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