CN102993856B

CN102993856B - 一种水性抗静电涂料的制备方法

Info

Publication number: CN102993856B
Application number: CN201110272613.7A
Authority: CN
Inventors: 吴娟娟; 殷天惠; 赵斌; 何丹农
Original assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Current assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2031-09-15
Also published as: CN102993856A

Abstract

本发明涉及一种水性抗静电涂料，由聚乙烯醇或一定交联度的聚乙烯醇、正硅酸乙酯、盐酸、水组成，其特征在于该复合材料各组分及其重量份数为：聚乙烯醇或一定交联度的聚100，正硅酸乙酯5-20盐酸0.04-8.76水667-2000。本发明涉及一种水性抗静电涂料的制备方法，其特征在于包扩以下步骤：聚乙烯醇溶液的制备、聚乙烯醇的交联，硅酸乙酯的水解，得到水性抗静电涂料。该涂料经涂覆到薄膜、片材或者玻璃等表面，新制备的基材表面阻抗在10⁹～10¹⁰Ω/□，经过一个多月的放置，仍保持在10⁹～10¹⁰Ω/□。另外，此水性体系干燥后所得的涂层透明，具有较低雾度，雾度小于6％。

Description

一种水性抗静电涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种抗静电涂料的制备方法，特别是涉及一种水性抗静电涂料的制备方法。

背景技术

目前，市场上用于抗静电方面的水性体系一般有：表面活性剂系列水性涂布液。Teijin公司在这方面申请了大量的专利，包括磺酸盐类，磷酸酯盐类产品，聚丙烯酰胺季铵盐类的抗静电剂，此类水性体系涂料便宜，但实际生产中，喷涂在聚酯片材表面会泛油花，而且抗静电的有效期较短。导电型高分子水性体系。一般地，常规的导电聚合物不易大量生产，并且具有低溶解度、低透光、低热稳定性等缺点。Bayer开发的聚乙烯二氧噻吩(PEDT)是一种导电聚合物，其克服了上述缺点，改善了加工性能，透光性和防潮性。Bayer公司由此推出了一系列的聚乙烯二氧噻吩(PEDT)水性涂布液产品，这类产品自身是水分散溶液，很低的固含量，价格较高，为深蓝色。另有一种导电高分子涂布液，导电物质是水溶性聚苯乙烯磺酸掺杂聚苯胺，成膜物质是2，4-甲苯二异氰酸酯交联改性聚乙烯醇。

此外，还有一些其他类别的抗静电水性体系，例如，抗静电的主要成分为亲水性高分子，此类的抗静电水性涂料的水溶性强，但成膜后，易受湿度影响。

另一大类为纳米导电粉体、碳纳米管、纳米导电纤维材料、以及纳米无机/有机复合导电材料，等等。如氧化锡铟，氧化锡锑，氧化铝等，此类牵涉到粉体在树脂体系的分散性的问题，分散性能不佳会导致抗静电性能较差，而且产品的雾度上升。因此，衍生出氧化物溶胶，溶胶能均匀稳定地分散到溶剂型或者水性成膜树脂中，形成均相体系。生产中聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜或者片材均为卷筒式，经过合适的涂布工艺涂布到片材上，热风干燥后，在片材表面形成透明均匀的膜。抗静电改性除了要考虑表面阻抗外，同时，需要考虑涂层的持久抗静电性、雾度、涂层附着力、摩擦系数。本发明中的该抗静电涂料具有低气味，水溶性特征，在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材上涂布成膜后与聚酯有良好的结合力，经涂覆过的薄膜或片材在低相对湿度下仍呈现低的表面电阻率，低雾度。在放置近两个月后，表面阻抗基本保持不变。

发明内容

本发明的目的是制备一种水性抗静电涂料，涂覆于聚酯薄膜、片材、纸张、玻璃表面，或用于处理纤维，以起到静电消散作用。

本发明提供一种水性抗静电涂料，由聚乙烯醇或一定交联度的聚乙烯醇、正硅酸乙酯、盐酸、水组成，其特征在于该复合材料各组分及其重量份数为：

本发明提供一种水性抗静电涂料的制备方法，其特征在于包扩以下步骤：

(1)聚乙烯醇溶液的制备

在不超过30℃的去离子水中，边搅拌，边慢慢加入聚乙烯醇，搅拌15-30分钟后，缓慢将温度升到95℃，保温至聚乙烯醇完全溶解，制得5％～15％的聚乙烯醇水溶液；

(2)聚乙烯醇的交联

在步骤(1)制得的聚乙烯醇水溶液中，加入占聚乙烯醇量0～20％的交联剂，混合1～3小时，直至形成均相溶液；

(3)硅酸乙酯的水解

室温下，将步骤(1)制得的聚乙烯醇水溶液或步骤(2)制得有一定交联的聚乙烯醇水溶液，在300～600rpm的搅拌状态下，逐滴加入盐酸/硅酸乙酯的混合液；其中，硅酸乙酯的量为聚乙烯醇量的5％～20％，硅酸乙酯与盐酸的摩尔比范围为0.4～20.0，滴加完毕，搅拌1～2小时，陈放24小时，得到水性抗静电涂料。

所述聚乙烯醇的分子量为74000～146000，醇解度为99％/。

所述交联剂为磺基琥珀酸，或聚丙烯酸，或硼酸钠溶液，其中聚丙烯酸分子量为30000～50000，磺基琥珀酸，或硼酸钠溶液均为1～10％的水溶液。

涂膜及烘干：采用凹版涂布法，逆转辊涂布法，线棒涂布法，气刀涂布法，浸渍法，旋涂法等等涂布方法，将此水性体系均匀地涂到薄膜或者片材或纸张或者玻璃表面上或者将纤维经此水性体系浸涂，涂布的克重控制在1.2～2g/m²。涂好的基材立即烘干，烘干温度为80～110℃，烘干时间为6s～30s。

经过以上步骤，烘干后所得即抗静电基材。用以下方法进行评估。

1、抗静电性能

在室温条件下，将试样在室温条件下平衡超过40h后，将试样用超高电阻表(HIOKISM8220)进行测试。

2、雾度

使用日本电色的NDH5000进行检测，测试样品大于25.4mm的圆形入射孔。测试HAZE，依照标准为ASTMD1003。

将此种共混物经过凹版涂布法或逆转辊涂布法或线棒涂布法或气刀涂布法或浸渍法或旋涂法进行涂敷，控制涂布的克重为1.2～2g/m²。该涂料经涂覆到薄膜、片材或者玻璃等表面，新制备的基材表面阻抗在10⁹～10¹⁰Ω/□，经过一个多月的放置，仍保持在10⁹～10¹⁰Ω/□。另外，此水性体系干燥后所得的涂层透明，具有较低雾度，雾度小于6％。

附图说明

图1本发明中所得的PVA/SiO₂溶胶体系红外图谱。

图2PVA/SiO₂涂膜的TEM

TEOS的水解后的溶胶在PVA中的分布情况。

具体实施方式

下面通过实施例和对比例进一步说明本发明，在不违反本发明的宗旨条件下，本发明应不限于以下实施例具体明示内容。

实施例

加入定量水温不应超过30℃的去离子水，开动搅拌器。慢慢将PVA(分子量为74000～80000，醇解度为99％)加入容器中，在不升温的情况下搅拌15-30分钟，缓慢将温度升高到95℃。保温4小时至PVA完全溶解，制备10％的PVA水溶液。降温到50℃，加入占PVA含量10％的SSA溶液，混合成均相溶液。

在400rpm的搅拌状态下，逐滴加入HCl/TEOS的混合液。其中，TEOS的量分别为PVA量的5％、10％、15％、20％。HCL浓度为1M，加入量分别为1ml、5ml、10ml。滴加速度为3～5秒/滴。滴加完毕，搅拌2h。陈放24h后涂膜。将涂好的薄膜或片材立即烘干，烘干温度为80～110℃，烘干时间为6～30s。烘干后测试其表面阻抗、片材雾度。

表1各样品性能测试对比

Claims

1.一种水性抗静电涂料，由一定交联度的聚乙烯醇、正硅酸乙酯、盐酸、水组成，其特征在于该复合材料各组分及其重量份数为：

一定交联度的聚乙烯醇100

正硅酸乙酯5～20

盐酸0.04～8.76

水667～2000；

该水性抗静电涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）聚乙烯醇溶液的制备

在不超过30℃的去离子水中，边搅拌，边慢慢加入聚乙烯醇，搅拌15～30分钟后，缓慢将温度升到95℃，保温至聚乙烯醇完全溶解，制得5%～15%的聚乙烯醇水溶液；

（2）聚乙烯醇的交联

在步骤（1）制得的聚乙烯醇水溶液中，加入占聚乙烯醇量10～20%的交联剂，混合1～3小时，直至形成均相溶液；

（3）硅酸乙酯的水解

室温下，将步骤（2）制得有一定交联的聚乙烯醇水溶液，在300～600rpm的搅拌状态下，逐滴加入盐酸/硅酸乙酯的混合液；其中，硅酸乙酯的量为聚乙烯醇量的5%～20%，硅酸乙酯与盐酸的摩尔比范围为0.4～20.0，滴加完毕，搅拌1～2小时，陈放24小时，得到水性抗静电涂料；

所述聚乙烯醇的分子量为74000～146000，醇解度为99%；

所述交联剂为磺基琥珀酸，或聚丙烯酸，或硼酸钠溶液，其中聚丙烯酸分子量为30000～50000，磺基琥珀酸，或硼酸钠溶液均为1～10%的水溶液。