CN102786875A - 抗静电硬化薄膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抗静电硬化薄膜，包括薄膜基材和涂覆在其上的紫外光固化抗静电硬化涂料层，所述薄膜基材选自PET薄膜、PC薄膜或PMMA薄膜，所紫外光抗静电硬化涂料层是由按重量百分数计的以下组分经过紫外光固化后制成：多官能度聚氨酯丙烯酸酯20～40%、醇类和/或醚类试剂50～70%、UV固化活性单体5～10%、有机表面活性剂型抗静电剂1～20%、光引发剂1～10%、涂料助剂0.1～0.5%。本发明所述薄膜抗静电效果好，并同时具有高透光率、高硬度以及良好的耐磨性，膜表面无发白和起雾现象。
Description
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种抗静电硬化薄膜。
背景技术
在现代工业生产中，已知制备硬化膜的方法是在PET、PC、PMMA等薄膜基材上涂覆硬化液并经固化形成硬化层，使其具备一定的硬度和耐磨性，已被广泛应用于手机屏、触摸显示屏、液晶显示屏、电器铭板、IMD模内装饰、仪表面板、导光板、平板显示器等表面抗刮擦保护。另一方面，在为上述面板提供硬化层保护的同时，也希望其表面有抗静电防尘效果由静电所致危害主要有：（1）严重干扰具有较大表面积的塑料制品如薄膜、纤维或粉料的加工过程，阻碍薄膜或纤维的正常缠绕，粉料在运输过程中会因为静电而发生结团或架桥现象；（2）极大影响商品的外观、卫生性和功能性，如农膜表面会因静电吸附灰尘而影响其透光性，进而影响棚内作物生长；（3）由于静电而引起的放电过程可能会损坏包装于塑料薄膜中的电子产品。一般可通过测定材料的表面电阻率来评价其抗静电性能的优劣。
目前，制备抗静电薄膜的方法通常是在薄膜内添加或在其表面涂覆抗静电剂成分。内添加抗静电剂一般为一些导电填料如金属系、碳系或复合填料等，上述填料与薄膜中的树脂粒子掺杂后共挤制成抗静电薄膜。这种薄膜一般有颜色且表面雾度高，达不到光学级薄膜的要求。现有技术也使用表面活性剂型抗静电剂内填到薄膜中，但存在抗静电剂消耗量大、表面容易起雾的缺点。表面涂覆法中常用的抗静电剂种类按其作用机理可以分为永久性抗静电剂、本征导电性有机化合物抗静电剂和无机抗静电剂，永久性抗静电剂和本征导电性有机化合物抗静电剂一般为有机导电聚合物、炭系石墨、炭黑、碳纤维、金属氧化物等，其电阻值不受环境湿度影响，导电性较好，但是此类抗静电剂颜色深，分散度差，与树脂的相容性差，在透光率方面存在较多的限制；无机抗静电剂为无机金属氧化物粉体，如氧化锑和二氧化锡粉体的混合物，但此类抗静电剂对粉体粒径有一定要求，一般需达到30nm左右，并且必须经过表面处理后才能达到理想的抗静电效果。专利CN 101851466A公开的一种抗静电耐磨UV涂料中使用了类似于本征导电性有机化合物抗静电剂的凹凸棒石，所制涂料透明性较差；专利CN 101327480公开了一种液晶屏保护用透明抗静电聚酯薄膜的生产方法，该专利采用了锑掺杂二氧化锡纳米粉体作为抗静电剂，经过纳米分散处理的粉体其透明性有了很大提高，但所制薄膜未能达到光学级薄膜标准（透光率大于90%）。
总之，通过上述现有技术方法制备的抗静电薄膜存在如下缺点：或者不具备高硬度和优良的耐磨性；或者虽具备一定的硬度和耐磨性但其透光率达不到光学级薄膜标准，易起雾。
发明内容
针对现有技术中抗静电薄膜存在的上述不足，申请人经过研究改进，提供一种抗静电硬化薄膜，该薄膜抗静电效果好，并同时具有高透光率、高硬度以及良好的耐磨性。
本发明的技术方案如下：
一种抗静电硬化薄膜，包括薄膜基材和涂覆在其上的紫外光固化抗静电硬化涂料层，所述薄膜基材选自PET薄膜、PC薄膜或PMMA薄膜，所述紫外光抗静电硬化涂料层是由按重量百分数计的以下组分经过紫外光固化后制成：
多官能度聚氨酯丙烯酸酯 20～40%
醇类和醚类试剂 50～70%
UV固化活性单体 5～10%
有机表面活性剂型抗静电剂 1～20%
光引发剂 1～10%
涂料助剂 0.1～0.5%
其进一步的技术方案为：
所述紫外光抗静电硬化涂料层厚度为4～5μm。
所述多官能聚氨酯丙烯酸酯为二官能度聚氨酯丙烯酸酯、二官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、三官能度聚氨酯丙烯酸酯、六官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯中的一种或几种。
所述醇类和/或醚类试剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚中的一种或几种。
所述UV固化活性单体为二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化三羟基甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟基甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或几种。
所述有机表面活性剂型抗静电剂为含氟的有机表面活性剂、含金属离子的有机表面活性剂、烷基磺酸钠、有机磷酸酯或盐、吐温、脂肪酸-环氧乙烷加成物、脂肪醇-环氧乙烷加成物、烷基酚-环氧乙烷加成物、季铵盐类长碳链表面活性剂、双亲性交替聚合物季铵盐中的一种或几种。
所述光引发剂为二苯甲酮、丙烯酸酯化二苯甲酮、三级胺助引发剂、1-羟基环己基苯基甲酮中的一种或几种。
所述涂料助剂为平流剂或基材润湿剂，包括德国毕克化学(BYK)的BYK-302、BYK-358N、 BYK-373、BYK-377、 BYK-UV 3500、BYK-UV 3510、 BYK-307，德国德固赛公司的Tego Wet 265、Tego Wet 260、Tego Wet 250、Tego Wet KL245，美国空气化学的Dynol 604、Dynol 607中的一种或几种。
本发明的有益技术效果是：
本发明选用有机表面活性剂（如含氟的有机表面活性剂、含金属离子的有机表面活性剂、烷基磺酸钠、有机磷酸酯或盐等）作为所述硬化涂料中的抗静电剂，通过表面涂覆的方法制得抗静电硬化薄膜成品，此类抗静电剂本身多为透明液体，另外，从结构上来看，由于其亲油链段含较长碳链，增加了该类抗静电剂与所述硬化涂料中UV固化活性单体和多官能度聚氨酯丙烯酸酯树脂的相容性，克服了现有技术中由于在薄膜中添加或在其表面涂覆抗静电成分而导致薄膜透光率下降的问题，所制薄膜具有高透光率，膜表面无发白和起雾现象，完全符合光学级薄膜的标准（透光率大于90%）。
本发明选用经紫外光固化后其本身硬度和耐磨性能优异的多官能度聚氨酯丙烯酸酯树脂和UV固化活性单体作为所述硬化涂料中的组分，使得所制薄膜具有高硬度和良好的耐磨性。
表1为本发明薄膜的性能测试结果。综上所述，本发明薄膜抗静电效果好，表面电阻率为109~1011 Ω/m2（25℃/60%RH），并同时具有高透光率、高硬度以及良好的耐磨性，膜表面无发白和起雾现象，可广泛应用于手机屏、触摸显示屏、液晶显示屏、电器铭板、IMD模内饰片、仪表面板、导光板、平板显示器等表面抗刮擦保护。
表1
附图说明
图1为本发明抗静电硬化薄膜的组成示意图。
具体实施方式
以下结合附图，并通过实施例对本发明进行具体说明。
如图1所示，本发明抗静电硬化薄膜包括薄膜基材(基材)和涂覆于在其上的紫外光固化抗静电硬化涂料层（硬化层），当基材上涂覆紫外光固化抗静电硬化涂料后，经紫外光固化形成硬化层，其表面的抗静电成分形成一种特定的分子（Carrier分子—载体分子）排布，并伴有游离的R+离子，特定排布在外端分子可与空气中的水分子形成亲水层，静电离子溶解在该水层中形成微电解质溶液，以达到抗静电的效果。
所述抗静电硬化薄膜的性能采用以下方法来进行测试和评价：
透光率和雾度：按照ASTM D1003中相关条目来测试。
铅笔硬度：按照ASTM D3363-00 涂层铅笔硬度的相关条目来测定，使用的铅笔是日本三菱铅笔。
耐磨性：按照GB 1768-79(89)漆膜耐磨性测定法来测试，所使用仪器为耐磨耗试验机339，用#0000号钢丝绒球在薄膜硬化涂料层表面进行往复摩擦，负重为200 g/cm2，摩擦距离为5 cm，20次，测试薄膜前后雾度的变化值ΔH，当ΔH<1%视为通过。
附着力：按照ASTM D3359-08 涂层胶带测试条目测定附着力等级，所使用的胶带为3M-600压敏胶带。
表面电阻率：使用表面电阻率测试仪SL-030来测试，电压9V，环境温度25℃、湿度RH 60%，表面电阻率显示值范围为103~1012 Ω/m2。
涂层厚度：用CH-1-S型薄膜测厚仪来测试，精度0.001 mm。
实施例1
将20g六官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯（美国沙多玛公司出品，CN968）、5g乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯（长兴化学材料有限公司出品，EM2411）、10g 有机表面活性剂型抗静电剂SN（上海天坛助剂有限公司出品）、1g二苯甲酮（常州华钛化学有限公司出品）以及0.5g 涂料助剂BYK-302（德国毕克化学有限公司出品）加入63.5g正丁醇（上海联试化工试剂有限公司出品）中，搅拌并混合均匀；用12μm线棒涂布器将上述混合物涂覆于PET薄膜基材（韩国SKC薄膜有限公司出品）的一个面上，于80℃在烘干机中烘干1min，再经过紫外光固化（紫外光的照射光亮为600 mj/cm2），制得抗静电硬化薄膜成品。按照上述方法对该成品进行性能测试，测试结果见表2。
实施例2
将20g二官能度聚氨酯丙烯酸酯（美国沙多玛公司出品，CN980）、6g二季戊四醇六丙烯酸酯（长兴化学材料有限公司出品，EM267）、20g有机表面活性剂型抗静电剂pur 200（上海索隆实业有限公司出品）、3.6g丙烯酸酯化二苯甲酮（常州华钛化学有限公司出品）以及0.4g 涂料助剂BYK-358N（德国毕克化学有限公司出品）加入50g异丙醇（上海联试化工试剂有限公司出品）中，搅拌并混合均匀；用12μm线棒涂布器将上述混合物涂覆于PET薄膜基材（韩国SKC薄膜有限公司出品）的一个面上，于80℃在烘干机中烘干1min，再经过紫外光固化（紫外光的照射光亮为600 mj/cm2），制得抗静电硬化薄膜成品。按照上述方法对该成品进行性能测试，测试结果见表2。
实施例3
将20g二官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯（美国沙多玛公司出品，CN980）、7.5g季戊四醇三丙烯酸酯（长兴化学材料有限公司出品，EM235）、4g 有机表面活性剂型抗静电剂JP-518-0（城北化学有限公司出品）、1.2g 1-羟基环己基苯基甲酮（常州华钛化学有限公司出品）以及0.3g 涂料助剂BYK-373（德国毕克化学有限公司出品）加入67g丙二醇甲醚（上海联试化工试剂有限公司出品）中，搅拌并混合均匀；用12μm线棒涂布器将上述混合物涂覆于PC薄膜基材（韩国SKC薄膜有限公司出品）的一个面上，于80℃在烘干机中烘干1min，再经过紫外光固化（紫外光的照射光亮为600 mj/cm2），制得抗静电硬化薄膜成品。按照上述方法对该成品进行性能测试，测试结果见表2。
实施例4
将38.8g二官能度聚氨酯丙烯酸酯（美国沙多玛公司出品，CN959）、5g二季戊四醇六丙烯酸酯（长兴化学材料有限公司出品，EM267）、1g有机表面活性剂型抗静电剂 FC4400（3M中国有限公司出品）、5g二苯甲酮（常州华钛化学有限公司出品）以及0.2g涂料助剂 BYK-377（德国毕克化学有限公司出品）加入50g乙二醇乙醚（上海联试化工试剂有限公司出品）中，搅拌并混合均匀；用12μm线棒涂布器将上述混合物涂覆于PC薄膜基材（韩国SKC薄膜有限公司出品）的一个面上，于80℃在烘干机中烘干1min，再经过紫外光固化（紫外光的照射光亮为600 mj/cm2），制得抗静电硬化薄膜成品。按照上述方法对该成品进行性能测试，测试结果见表2。
实施例5
将28.9g二官能度聚氨酯丙烯酸酯（美国沙多玛公司出品，CN983NS）、10g二季戊四醇六丙烯酸酯（长兴化学材料有限公司出品，CN267）、1g有机表面活性剂型抗静电剂 FC4400（3M中国有限公司出品）、10g二苯甲酮（常州华钛化学有限公司出品）以及0.1g 涂料助剂BYK-377（德国毕克化学有限公司出品）加入由25g异丙醇和25g丙二醇甲醚（上海联试化工试剂有限公司出品）组成的混合溶液中，搅拌并混合均匀；用线棒涂布器将上述混合物涂覆于PC薄膜基材（韩国SKC薄膜有限公司出品）的一个面上，于80℃在烘干机中烘干1min，再经过紫外光固化（紫外光的照射光亮为600 mj/cm2），制得抗静电硬化薄膜成品。按照上述方法对该成品进行性能测试，测试结果见表2。
对比例1
选用一种市售V-941型抗静电薄膜产品，按照上述方法对该产品进行性能测试，测试结果见表2。
表2
表2的测试结果表明，与对比例抗静电薄膜相比，本发明抗静电硬化薄膜具有更低的雾度（≤2%），更优良的耐磨性（ΔH≤0.6%）和抗静电性能（表面电阻率109~1011 Ω/m2），其综合性能优于对比例抗静电薄膜。
上述实施例中所述试验方法如无特殊说明均为本领域常规方法，所述试剂和材料均为市售商品。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种抗静电硬化薄膜，其特征在于：包括薄膜基材和涂覆在其上的紫外光固化抗静电硬化涂料层，所述薄膜基材选自PET薄膜、PC薄膜或PMMA薄膜，所述紫外光抗静电硬化涂料层是由按重量百分数计的以下组分经过紫外光固化后制成：
多官能度聚氨酯丙烯酸酯 20～40%
醇类和/或醚类试剂 50～70%
UV固化活性单体 5～10%
有机表面活性剂型抗静电剂 1～20%
光引发剂 1～10%
涂料助剂 0.1～0.5% 。
2.根据权利要求1所述抗静电硬化薄膜，其特征在于：所述紫外光固化抗静电硬化涂料层厚度为4～5μm。
3.根据权利要求1所述抗静电硬化薄膜，其特征在于：所述多官能聚氨酯丙烯酸酯为二官能度聚氨酯丙烯酸酯、二官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、三官能度聚氨酯丙烯酸酯、六官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述抗静电硬化薄膜，其特征在于：所述醇类和/或醚类试剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述抗静电硬化薄膜，其特征在于：所述UV活性单体为二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化三羟基甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟基甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述抗静电硬化薄膜，其特征在于：所述有机表面活性剂型抗静电剂为含氟的有机表面活性剂、含金属离子的有机表面活性剂、烷基磺酸钠、有机磷酸酯或盐、吐温、脂肪酸-环氧乙烷加成物、脂肪醇-环氧乙烷加成物、烷基酚-环氧乙烷加成物、季铵盐类长碳链表面活性剂、双亲性交替聚合物季铵盐中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述抗静电硬化薄膜，其特征在于：所述光引发剂为二苯甲酮、丙烯酸酯化二苯甲酮、三级胺助引发剂、1-羟基环己基苯基甲酮中的一种或几种。
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Effective date of registration: 20130726 Address after: 315000 Jiangbei Industrial Park, Zhejiang, 1, No. ten, Ningbo Applicant after: NINGBO HUGHSTAR ADVANCED MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 310052, building 225, 2 Chutian Road, Hangzhou, Binjiang District, Zhejiang Applicant before: HANGZHOU HUGHSTAR TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Anti-static hardened film Effective date of registration: 20171114 Granted publication date: 20150624 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Ningbo Jiangbei Branch Pledgor: NINGBO HUGHSTAR ADVANCED MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: 2017990001050 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20191118 Granted publication date: 20150624 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Ningbo Jiangbei Branch Pledgor: NINGBO HUGHSTAR ADVANCED MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: 2017990001050 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Anti-static hardened film Effective date of registration: 20191119 Granted publication date: 20150624 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Ningbo Jiangbei Branch Pledgor: NINGBO HUGHSTAR ADVANCED MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2019330000200 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20200804 Granted publication date: 20150624 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Ningbo Jiangbei Branch Pledgor: NINGBO HUGHSTAR ADVANCED MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2019330000200 |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 315000 building 4, 988 Qingfeng Road, Cicheng Town, Jiangbei District, Ningbo City, Zhejiang Province Patentee after: Ningbo Huizhixing New Material Technology Co.,Ltd. Address before: No. 1, Jingshi Road, Jiangbei Industrial Park, Ningbo, Zhejiang 315000 Patentee before: NINGBO HUGHSTAR ADVANCED MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. |