CN103173107A

CN103173107A - 一种耐洗涤防静电涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN103173107A
Application number: CN2011104347826A
Authority: CN
Inventors: 刘德龙; 张斌
Original assignee: SHENZHEN BTREE INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: Guangdong Guanglin Caiyao New Energy Materials Co ltd
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2031-12-22
Also published as: CN103173107B

Abstract

本发明涉及防静电涂料、并公开了一种耐洗涤防静电涂料，其中，该防静电涂料包括以下质量百分比的组分：成膜物15-25％、导电填料2-5％、分散剂0.5-1％、偶联剂0.5-1％、消泡剂0.2-0.5％、流平剂0.3-0.6％、防沉剂0.5-1％以及溶剂补足至100％。实施本发明的耐洗涤防静电涂料及其制备方法，可以获得高效低毒、附着力强、耐水和有机溶剂洗涤、使用方便且制备加工便利的防静电涂料。本发明中防静电涂料的组分均为来源广泛的原料，因此可有效降低所制备的防静电涂料的成本。本发明的制备方法在常温常压下进行，制备工艺所需的条件易达到，制备流程简单、可操作性强。

Description

一种耐洗涤防静电涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种防静电涂料，更具体地，涉及一种耐洗涤防静电涂料及其制备方法。

背景技术

静电是一种客观的自然现象，可通过接触或摩擦等多种方式产生。其特点在于电压高、电量低、电流小且作用时间短。静电是一个不动的带电电荷，不论是导体还是绝缘体，在静电的作用下都带电荷。静电在我们的日常生活中普遍存在，人走过化纤地毯的静电大约是35000伏，翻阅塑料说明书的静电大约是7000伏。虽然平时可能体会不到这些静电，但对于一些敏感仪器来讲，这些静电电压可能造成较大危害。

高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料等。以高分子化合物为基础的高分子材料大多数都是绝缘体，但在静电的作用下也会带有电荷。PET是聚对苯二甲酸乙二醇酯的英文名称的缩写，也是塑料的一种。

高分子材料等非金属制件表面的静电积累达到一定程度就会放电，致使各种精密仪器、精密电子元器件击穿而报废，甚至引起易燃易爆物起火或爆炸，造成巨大的生命和财产损失。另外，积累在塑料制品表面的静电由于吸尘严重而难于净化，从而影响塑料制品的外观和在超净环境(如手术室、计算机室、精密仪器等)中的应用。

为了防止高分子材料表面附有静电，现有技术有两种方法来处理：一种是外涂型，一种为内添加型。外涂型则是利用防静电涂料在塑料表面形成一层涂膜来防止产生或积累静电。陈战利等人以丙烯酸树脂为基料，加入一些导电材料如石墨等可使涂料的表面电阻率为10^6-9欧姆/平方厘米。但通过这种添加导电材料的方法得到的涂料大多附着力和耐油性差，且成本比较高。由于一些导电涂料可用于防静电，因此也可以在塑料表面直接涂布导电涂料形成防静电层来起到防静电的作用，例如导电性聚苯胺复合纳米涂料可直接喷涂或刷涂在塑料基材上。但是这类材料的操作性不好，难于加工。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中通过添加导电材料的方法制得的防静电涂料附着力和耐油性差且成本高、以及可直接涂布的导电材料的操作性不佳且难于加工的缺点，提供一种附着力强、耐洗涤、成本低、加工容易且使用方便的耐洗涤防静电涂料及其制备方法。

本发明解决其技术问题通过以下技术方案得以实现：一种耐洗涤防静电涂料，其中，所述涂料包括以下质量百分比的组分：

在上述耐洗涤防静电涂料中，所述成膜物是饱和聚酯树脂或聚氨酯树脂。

在上述耐洗涤防静电涂料中，所述导电填料是导电石墨和导电碳黑的至少一种。

在上述耐洗涤防静电涂料中，所述消泡剂是有机硅树脂类消泡剂、改性有机硅树脂类消泡剂和二氧化硅与有机硅树脂的混合物类消泡剂的至少两种；所述防沉剂是蜡类防沉剂、二氧化硅类防沉剂和聚脲类防沉剂的至少一种；所述流平剂是溶剂类流平剂、丙烯酸类流平剂和有机硅类流平剂的至少一种。

在上述耐洗涤防静电涂料中，所述分散剂是天然高分子类分散剂、合成高分子类分散剂、多价羧酸类分散剂、嵌段高分子共聚物类分散剂和特殊乙烯类聚合物类分散剂的至少一种；所述偶联剂是有机硅偶联剂和钛酸酯偶联剂的至少一种。

在上述耐洗涤防静电涂料中，所述溶剂为酯类溶剂与酮类溶剂的混合物，所述酯类溶剂是醋酸乙酯或醋酸丁酯，所述酮类溶剂是环已酮、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮或甲基异丁基酮。

在上述耐洗涤防静电涂料中，所述酯类溶剂与所述酮类溶剂的质量比为1∶2～1∶9。

根据本发明的另一方面，提供一种权利要求1-7中任一权利要求的耐洗涤防静电涂料的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：

S1.将成膜物溶解于溶剂中，混合均匀后制得成膜物溶液；

S2.在步骤S1的所述成膜物溶液中按比例加入导电填料、分散剂和偶联剂，高速分散均匀后制得分散均匀的混合物；

S3.在步骤S2的分散均匀的混合物中按比例加入消泡剂、流平剂和防沉剂，并补充溶剂，高速分散均匀后制得所述耐洗涤防静电涂料。

在上述耐洗涤防静电涂料的制备方法中，在所述步骤S2中，高速分散的速度为1800～2000转/小时，高速分散的时间为1～3h。

在上述耐洗涤防静电涂料的制备方法中，在所述步骤S3中，高速分散的速度为1800～2000转/小时，高速分散的时间为0.5～1h。

实施本发明的耐洗涤防静电涂料及其制备方法，可以获得高效低毒、附着力强、耐水和有机溶剂洗涤、使用方便(常规涂覆即可)且制备加工便利的防静电涂料。本发明中防静电涂料的组分均为来源广泛的原料，因此可有效降低所制备的防静电涂料的成本。本发明的制备方法在常温常压下进行，制备工艺所需的条件易达到，制备流程简单、可操作性强。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种耐洗涤防静电涂料，并具体公开了该防静电涂料各组分的质量百分比为：成膜物15-25％、导电填料2-5％、分散剂0.5-1％、偶联剂0.5-1％、消泡剂0.2-0.5％、流平剂0.3-0.6％、防沉剂0.5-1％以及溶剂补足至100％。

在本发明中，成膜物的作用在于保证所制备的涂料的附着力，其可以是饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、纤维素树脂或环氧树脂等，优选使用饱和聚酯树脂(如L411、L205和L952)和聚氨酯树脂(如2460M和PVC-SG5)的一种或两种的混合物。其中，L411、L205、L952、2460M和PVC-SG5均为商品牌号。本领域技术人员可以根据需要，选择任何适合的成膜物。

在本发明中，导电填料的作用在于使所制备的涂料有导电性从而起到防静电的作用，其可以是导电石墨、导电碳黑或碳纤维等，优选使用导电碳黑和导电石墨的一种或两种的混合物。本领域技术人员可以根据需要，选择任何适合的导电填料。

在本发明中，分散剂的作用在于提高和改善固体或液体物料分散性能，具体地使导电填料均匀地分散于所制备的涂料中，其可以是天然高分子类分散剂(如卵磷脂)、合成高分子类分散剂(如DA-168碳黑分散剂)、多价羧酸类分散剂(如LBD-1)、嵌段高分子共聚物类分散剂(如TRM2400)和特殊乙烯类聚合物类分散剂(德谦201)的至少一种。其中，DA-168、LBD-1、TRM2400和德谦201均为商品牌号。本领域技术人员可以根据需要，选择任何适合的分散剂。

在本发明中，偶联剂的作用在于进一步提高分散剂的效果，从而使导电填料更均匀地分散于所制备的涂料中，其可以是有机硅偶联剂(如美国道康宁Z-6040、Z-6020、Z-6030有机硅偶联剂)或钛酸酯偶联剂(如TG-27、YB-403钛酸酯偶联剂)等，优选使用钛酸酯偶联剂。其中，Z-6040、Z-6020、Z-6030、TG-27和YB-403均为商品牌号。本领域技术人员可以根据需要，选择任何适合的偶联剂。

在本发明中，消泡剂、流平剂和防沉剂可统称为所制备的防静电涂料的助剂，其作用在于进一步优化涂料的性能。消泡剂可以是有机硅树脂类消泡剂(如TEGO ADDID900)、改性有机硅树脂类消泡剂(如TEGO Airex900)和二氧化硅与有机硅树脂的混合物类消泡剂(如TEGO Airex901W)的至少两种，或者消泡剂可以为有机高分子的聚合物和齐聚物的衍生物的消泡剂(如EFKA2720)，优选使用有机高分子的聚合物和齐聚物的衍生物的消泡剂。流平剂可以是溶剂类流平剂(如PC57、SG-306和JU-307等)、丙烯酸类流平剂(如LA-3088)和有机硅类流平剂(如BYK-333、BYK-358、樱花SKR-333)的至少一种，优选使用丙烯酸类流平剂。防沉剂可以是蜡类防沉剂(如P200X、MT6900-20X)、二氧化硅类防沉剂(R972)和聚脲类防沉剂(BYK-410)的至少一种，优选使用聚脲类防沉剂。其中，TEGO ADDID900、TEGO Airex900、TEGO Airex901W、EFKA2720、PC57、SG-306、JU-307、LA-3088、BYK-333、BYK-358、樱花SKR-333、P200X、MT6900-20X、R972和BYK-410均为商品牌号。本领域技术人员可以根据需要，选择任何适合的消泡剂、防沉剂和流平剂。

在本发明中，溶剂的作用在于提高涂料的均匀性，其可以是酮类溶剂和酯类溶剂的混合物。酯类溶剂可选用醋酸乙酯或醋酸丁酯，酮类溶剂可选用环已酮、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮或甲基异丁基酮。本领域技术人员可以根据需要，选择任何适合的酮类溶剂和酯类溶剂。

本发明的防静电涂料可采用常规涂覆方法应用于塑料材料(PET片材)表面，例如，通过辊涂、喷涂或刷涂等方法即可将上述防静电涂料均匀涂覆于PET片材表面。再经80-130℃温度的烘烤即可形成涂层，起到优良的防静电效果。优选地，烘烤形成的涂层的平均厚度大约为1-5μm。

以下将通过具体实施例对本发明作进一步详细说明，并结合对比例充分阐述本发明的有益效果。以下实施例和对比例中，采用表面电阻值(kΩ/cm²)衡量使用防静电涂料形成的涂层的防静电性；表面电阻值越低，涂层的防静电性越好。采用洗涤次数衡量上述涂层的耐洗涤性；这一数值越高，说明涂层的耐洗涤性越好。采用百格测试法(具体测试方法参照《GBT 9286-1998色漆和清漆漆膜的划痕实验》衡量上述涂层对PET片材的附着力，这一数值越高，说明涂层的附着力越好。

实施例1：

将质量百分比为15％的饱和聚酯树脂L411(饱和度为100％)溶解于质量百分比为17.7％的醋酸丁酯和5％的环己酮中，混合均匀后制得饱和聚酯树脂溶液；在该溶液中分别加入质量百分比为4％、0.8％和0.5％的导电碳黑、分散剂(DA-168)和偶联剂(TG-27)，在2000r/h高速分散均匀2h，制得分散均匀的混合物；在上述分散均匀的混合物中依次加入质量百分比为0.4％、0.5％和0.5％的消泡剂(0.2％的TEGO ADDID900和0.2％的TEGO Airex900)、流平剂(LA-3088)和防沉剂(0.2％的D200X和0.3％的R972)，并补充质量百分比为9％和46.6％的N-甲基吡咯烷酮和醋酸乙酯，1800r/h高速分散均匀0.5h后制得所需要的耐洗涤防静电涂料。

实施例2：

将质量百分比为23％的饱和聚酯树脂L952(饱和度为100％)溶解于质量百分比为21％的醋酸乙酯和3％的N-甲基吡咯烷酮中，混合均匀后制得饱和聚酯树脂溶液；在该溶液中分别加入质量百分比为3％、2％、1％和1％的导电碳黑、导电石墨、分散剂(0.5％的德谦201、0.2％的卵磷脂和0.3％的LBD-1)和偶联剂(0.5％的Z-6040和0.5％的YB-403)，在1800r/h高速分散均匀1h，制得分散均匀的混合物；在上述分散均匀的混合物中依次加入质量百分比为0.5％、0.5％和1％的消泡剂(EFKA2720)、流平剂(0.4％的SG-306和0.1％的BYK-333)和防沉剂(0.5％的MT6900-20X和0.5％的BYK-410)，并补充质量百分比为4％和40％的N-甲基吡咯烷酮和醋酸丁酯，1900r/h高速分散均匀1h后制得所需要的耐洗涤防静电涂料。

实施例3：

将质量百分比为22％的羟基丙烯酸树脂SIADD-525溶解于质量百分比为18％的醋酸乙酯和9％的环己酮中，混合均匀后制得羟基丙烯酸树脂溶液；在该溶液中分别加入质量百分比为4％、1％和1％的导电碳黑、分散剂(0.5％的TRM2400和0.5％的德谦201)和偶联剂(0.3％的Z-6040和0.7％的TG-27)，在1900r/h高速分散均匀3h，制得分散均匀的混合物；在上述分散均匀的混合物中依次加入质量百分比为0.4％、0.6％和0.5％的消泡剂(0.2％的TEGOAirex901W、0.1％的TEGO ADDID900和0.1％的TEGO Airex900)、流平剂(0.3％的樱花SKR-333和0.3％的LA-3088)和防沉剂(0.3％的R972和0.2％的BYK-410)，并补充质量百分比为29％和14.5％的环己酮和醋酸丁酯，2000r/h高速分散均匀0.7h后制得所需要的耐洗涤防静电涂料。

实施例4：

将质量百分比为25％的聚氨酯树脂2460M溶解于质量百分比为18％的醋酸乙酯和2％的甲乙酮中，混合均匀后制得聚氨酯溶液；在该溶液中分别加入质量百分比为2％、0.5％和0.7％的导电碳黑、分散剂(0.2％的德谦201和0.3％的LBD-1)和偶联剂(TG-27)，在2000r/h高速分散均匀2h，制得分散均匀的混合物；在上述分散均匀的混合物中依次加入质量百分比为0.2％、0.3％和0.7％的消泡剂(EFKA2720)、流平剂(0.1％的PC57、0.1％的LA-3088和0.1％的BYK-358)和防沉剂(0.3％的R972和0.4％的MT6900-20X)，并补充质量百分比为45.5％和5.1％的醋酸丁酯和甲基异丁基酮，2000r/h高速分散均匀0.5h后制得所需要的耐洗涤防静电涂料。

以下提供对比例1和2以进一步说明本发明的防静电涂料可取得的有益效果。

对比例1：

将质量百分比为19％和40％的1/4硝化棉(饱和度为70％)和饱和聚酯树脂(饱和度为40％)溶解于质量百分比为10％的醋酸乙酯和5％的甲乙酮中，混合均匀后制得硝化棉和饱和聚酯树脂的混合溶液；在该混合溶液中分别加入质量百分比为5％、0.5％和0.5％的导电碳黑、分散剂(DA-168)和偶联剂(TG-27)，在2000r/h高速分散均匀2h，制得分散均匀的混合物；在上述分散均匀的混合物中依次加入质量百分比为0.4％、0.5％和0.5％的消泡剂(0.2％的TEGO ADDID900和0.2％的TEGO Airex900)、流平剂(LA-3088)和防沉剂(0.3％的D200X和0.2％的R972)，并补充质量百分比为12.4％和6.2％的醋酸丁酯和甲基异丁基酮，2000r/h高速分散均匀0.5h后制得耐洗涤防静电涂料。

对比例2：

将质量百分比为19％和40％的醋酸丁酸纤维素和饱和醇酸树脂溶解于质量百分比为10％的醋酸乙酯和5％的甲乙酮中，混合均匀后制得醋酸丁酸纤维素和饱和醇酸树脂的混合溶液；在该混合溶液中分别加入质量百分比为5％、0.5％和0.5％的导电碳黑、分散剂(0.3％的TRM2400和0.2％的德谦201)和偶联剂(0.3％的Z-6040和0.2％的TG-27)，在2000r/h高速分散均匀2h，制得分散均匀的混合物；在上述分散均匀的混合物中依次加入质量百分比为0.4％、0.5％和0.5％的消泡剂(0.2％的TEGO Airex901W和0.2％的TEGOADDID900)、流平剂(0.3％的樱花SKR-333和0.2％的LA-3088)和防沉剂(0.3％的R972和0.2％的BYK-410)，并补充质量百分比为12.4％和6.2％的醋酸丁酯和环己酮，2000r/h高速分散均匀0.5h后制得耐洗涤防静电涂料。

表面电阻值测量试验：

将实施例1-4和对比例1-2中的防静电涂料涂覆于PET片材表面并形成涂层后，采用表面电阻测试仪(斯耐德SL-030表面电阻测试仪)测量涂层的表面电阻值；具体测量结果见表1。

试样

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

对比例1

对比例2

表面电阻值(kΩ/cm²)

10⁶

10⁷

根据防静电产品的定义，电阻值小于10¹¹Ω的产品即为防静电产品，电阻值为10⁶Ω至10⁹Ω的防静电产品则因表面电阻值较低，具有更好的导电功能、即防静电功能。从表1的测量结果可看出，相比对比例1和2的防静电涂料，本发明所制备得到的防静电涂料表面电阻值更低，因此有理由认为本发明的防静电涂料具有更好的防静电效果。

耐洗涤测试：

将实施例1-4和对比例1-2的防静电涂料涂布在PET片材表面，经烘箱烘干后制得防静电薄膜。然后将具有该层薄膜的PET片材浸泡在水或者醇类溶剂(例如乙醇)中，超声波清洗6次，每次10分钟，烘干后测试涂膜的表面电阻率变化。测试结果如下：

表2耐洗涤测试表

测试样本	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例1	对比例2
							水洗洗涤次数	5	5	5	5	5	5
酒精洗洗涤次数	5	5	5	5	3	3

从以上测试结果可看出，通过本发明的方法制备得到的防静电涂料具有明显改善的耐油性，具体应用时可采用有机溶剂(例如酒精)擦拭PET片材表面的上述涂层，便于涂层的清洁与处理。

百格测试：

本发明的百格测试以《GBT 9286-1998色漆和清漆漆膜的划痕实验》为参考标准，具体测试流程如下：

用百格刀在测试样本表面划10×10个(100个)1mm×1mm的小网格，每一条划线应深及油漆的底层；用毛刷将测试区域的碎片刷干净；用3M600号胶纸或等同效力的胶纸牢牢粘住被测试小网格，并用橡皮擦用力擦拭胶带，以加大胶带与被测区域的接触面积及力度；用手抓住胶带一端，在垂直方向(90°)迅速扯下胶纸，同一位置进行2次相同试验。其中，被胶带黏起的数量占百格数量的百分比(即脱落百分比)为百格测试的结果。

百格测试仪根据ISO2409-1992标准设计制造；测试样本按ISO1514及ISO2808的规定制备，为125mm×50mm的长方形试样；所用的胶带为25mm宽的胶带。

表3百格测试表

测试样本

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

对比例1

对比例2

脱落百分比

0％

40％

30％

从表3的数据中可以看出，本发明所制备的防静电涂料对PET片材的附着力强，通过常规涂覆技术可牢固地涂覆在PET片材表面，很好地解决了现有技术中防静电涂料附着力弱、易脱落的问题，有助于其推广应用。

综上所述，采用本发明的方法可制备得到附着力强、耐水和有机溶剂洗涤、且防静电效果显著的防静电涂料。本发明中防静电涂料的组分均为来源广泛的原料，因此可有效降低所制备的防静电涂料的成本。本发明未使用任何有毒物质作为防静电涂料的组分，所制得的最终产品低毒无害。可采用常规的涂覆技术应用本发明的防静电涂料，其可操作性强、使用方便。本发明的制备方法在常温常压下进行，制备工艺所需的条件易达到，制备流程简单、可操作性强。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种耐洗涤防静电涂料，其特征在于，所述涂料包括以下质量百分比的组分：

成膜物 15-25%

导电填料 2-5%

分散剂 0.5-1%

偶联剂 0.5-1%

消泡剂 0.2-0.5%

流平剂 0.3-0.6%

防沉剂 0.5-1%

溶剂补足至100%。

2.根据权利要求1所述的耐洗涤防静电涂料，其特征在于，所述成膜物是饱和聚酯树脂或聚氨酯树脂。

3.根据权利要求1所述的耐洗涤防静电涂料，其特征在于，所述导电填料是导电石墨和导电碳黑的至少一种。

4.根据权利要求1所述的耐洗涤防静电涂料，其特征在于，所述消泡剂是有机硅树脂类消泡剂、改性有机硅树脂类消泡剂和二氧化硅与有机硅树脂的混合物类消泡剂的至少两种；所述防沉剂是蜡类防沉剂、二氧化硅类防沉剂和聚脲类防沉剂的至少一种；所述流平剂是溶剂类流平剂、丙烯酸类流平剂和有机硅类流平剂的至少一种。

5.根据权利要求1所述的耐洗涤防静电涂料，其特征在于，所述分散剂是天然高分子类分散剂、合成高分子类分散剂、多价羧酸类分散剂、嵌段高分子共聚物类分散剂和特殊乙烯类聚合物类分散剂的至少一种；所述偶联剂是有机硅偶联剂和钛酸酯偶联剂的至少一种。

6.根据权利要求1所述的耐洗涤防静电涂料，其特征在于，所述溶剂为酯类溶剂与酮类溶剂的混合物，所述酯类溶剂是醋酸乙酯或醋酸丁酯，所述酮类溶剂是环已酮、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮或甲基异丁基酮。

7.根据权利要求6所述的耐洗涤防静电涂料，其特征在于，所述酯类溶剂与所述酮类溶剂的质量比为1:2~1:9。

8.一种权利要求1-7中任一权利要求的耐洗涤防静电涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1. 将成膜物溶解于溶剂中，混合均匀后制得成膜物溶液；

S2. 在步骤S1的所述成膜物溶液中按比例加入导电填料、分散剂和偶联剂，高速分散均匀后制得分散均匀的混合物；

S3. 在步骤S2的分散均匀的混合物中按比例加入消泡剂、流平剂和防沉剂，并补充溶剂，高速分散均匀后制得所述耐洗涤防静电涂料。

9.根据权利要求8所述的耐洗涤防静电涂料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，高速分散的速度为1800~2000转/小时，高速分散的时间为1~3h。

10.根据权利要求8所述的耐洗涤防静电涂料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S3中，高速分散的速度为1800~2000转/小时，高速分散的时间为0.5~1h。