CN103707588B

CN103707588B - 一种抗静电薄膜及其制备方法

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Publication number: CN103707588B
Application number: CN201310729296.6A
Authority: CN
Inventors: 张原�; 管映亭; 邓青山; 许云丽; 黄水龙
Original assignee: Xinlun Technology Changzhou Co ltd
Current assignee: Xinlun New Material Co.,Ltd.
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: CN103707588A

Abstract

本发明提供了一种抗静电薄膜，聚酯薄膜的至少一电晕面上具有抗静电涂层，所述抗静电涂层含通式（Ⅰ）所示结构的吉米奇季铵盐，其中，式（Ⅰ）中p=12~16，q=12~16，y=2~3，X^—为BF₄ ^—。本发明抗静电薄膜涂层烘干速度快、粘连力低、且具有优异的耐摩擦性能，薄膜制造工艺简单、抗静电性能优良、洁净度较高。

Description

一种抗静电薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种抗静电薄膜及其制备方法。

背景技术

绝缘材料摩擦时，容易产生静电。塑料制品通常属于高绝缘类物质，特别是包装薄膜大量使用的各种塑料，如聚酯薄膜。用高绝缘类物质制成的包装薄膜，在加工、应用中产生静电并造成种种弊端的事例屡见不鲜，例如因为热封合面的静电吸尘，导致封合强度大幅度下降，引起商品包装严重破损；又如透明塑料包装袋因静电吸尘降低了包装的透明性；特别需要提到的是，近年来随着IT行业的迅速发展，集成电路、组件及其制品也大量采用薄膜类材料包装，如果采用容易产生静电的薄膜包装，薄膜会因电磁感应和摩擦产生的静电积累，对各种敏感性电子元件、仪器仪表等产生高压放电，使所包装的商品遭到破坏，造成经济损失。因此，抗静电薄膜作为功能性塑料包装薄膜的一个实用品种，倍受人们关注，得到了很快的发展。

利用抗静电剂制造抗静电薄膜，具有价格低廉的明显优势，是目前生产抗静电薄膜应用最为广泛的方法。这种方法分为内部添加抗静电和外部涂布抗静电剂。其中外部涂布的抗静电剂有表面活性剂、抗静电涂料等，表面活性剂烘干速度较快，但涂层不耐摩擦，而且由于表面活性剂在薄膜表面不能很好铺展润湿，涂布后表面活性剂容易积聚成滴，因此涂布液中必须添加流平剂，但这类流平剂多为有机硅型，不能应用于对硅含量有严格限制的IT洁净环境中。抗静电涂料添加有树脂和大量溶剂，烘干速度慢，生产效率低。

发明内容

针对现有技术中抗静电薄膜存在的缺点，本发明的目的在于提供一种抗静电薄膜及其制备方法，其抗静电涂层烘干速度快、粘连力低且具有优异的耐摩擦性能，无需添加流平剂、防粘剂等助剂。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题。

一种抗静电薄膜，聚酯薄膜的至少一电晕面上具有抗静电涂层（a），所述抗静电涂层（a）含具有以下通式（Ⅰ）所示结构的吉米奇（Gemini）季铵盐：

（Ⅰ）

式(Ⅰ)中，p=12~16，q=12~16，y=2~3，X^—为BF₄ ^—。

上述通式(Ⅰ)所示吉米奇季铵盐，可以列举如下：乙撑基双（十二烷基二甲基四氟硼酸铵）、乙撑基双（十四烷基二甲基四氟硼酸铵）、乙撑基（十二烷基二甲基四氟硼酸铵/十四烷基二甲基四氟硼酸铵）、丙撑基双（十六烷基二甲基四氟硼酸铵）、丙撑基（十二烷基二甲基四氟硼酸铵/十六烷基二甲基四氟硼酸铵）等等。

所述阴离子为四氟硼酸根的吉米奇季铵盐可以阴离子为卤素离子的吉米奇季铵盐和四氟硼酸钠为原料，通过离子交换法反应获得。

当p和/或q小于12，涂敷时抗静电剂在薄膜上无法达到最佳的铺展和润湿，容易聚成液滴；当p和/或q大于16时，抗静电涂层发粘，连续性生产收卷时薄膜容易黏在一起。优选式(Ⅰ)中p=q=12，效果为最佳。

所述电晕面为聚酯薄膜采用常规电晕处理技术处理后的表面，处理后的表面形成醛基、羧基、羟基等含氧官能团。

所述抗静电薄膜还包括粘合剂层和聚烯烃薄膜层，所述粘合剂层设置于聚酯薄膜和聚烯烃薄膜之间，所述聚酯薄膜外表面为抗静电涂层（a）。

所述粘合剂为聚氨酯胶黏剂。

所述聚烯烃薄膜外表面还可涂覆抗静电剂。

所述聚烯烃薄膜为聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜。

上述抗静电薄膜的制备方法，包括以下步骤：（1）涂布：在聚酯薄膜的至少一电晕面上涂布含上述通式(Ⅰ)所示吉米奇季铵盐和有机溶剂的抗静电涂布液，涂布克重为1.2~1.5g/m²；（2）烘干：将步骤（1）薄膜在温度60~70℃、风速13~15m/s的条件下烘干，烘干时间为3~4s。

优选所述有机溶剂为乙醇或异丙醇，有机溶剂在烘干时除去。

优选所述抗静电涂布液中吉米奇季铵盐的质量为有机溶剂质量的0.1~0.5%。吉米奇季铵盐含量的增加可以提高抗静电性能，但含量太高会导致涂层发粘。

本发明抗静电薄膜在薄膜的电晕面上涂布含具有四氟硼酸根离子的吉米奇季铵盐的抗静电涂布液，其中四氟硼酸根离子的氟原子因具有强极性，可与电晕处理后薄膜表面的醛基、羧基、羟基等含氧官能团形成氢键，增强了涂层与薄膜的附着力，提高涂层的耐摩擦性；本发明结构通式(Ⅰ)所示的吉米奇季铵盐两端的长碳链碳原子数在12~16时可与非极性聚酯链段良好结合，无需流平剂就可实现抗静电剂在薄膜表面的铺展和润湿，解决了洁净室用屏蔽袋不能含硅的问题；而且本发明的涂层不发粘，避免了薄膜收卷时粘连在一起；本发明抗静电涂层烘干速度快，极大地提高了抗静电薄膜的生产效率，尤其适合工业化连续性生产。本发明抗静电薄膜制造工艺简单，外观透明，且抗静电性能优良。另外，由于没有添加任何助剂，有机溶剂也在烘干时去除，因此本发明抗静电薄膜符合洁净室要求。

具体实施例

下面通过具体实施例进一步阐述本发明。

表面电阻测试采用SJ/T10694-2006电子产品制造与应用系统防静电检测通用规范。

耐摩擦性能采用以下方法检测：采用GB/T7706-2008凸版装潢印刷品的摩擦试验机对实施例中的涂层进行摩擦试验，其中摩擦体改为一块60mm×60mm的橡胶，摩擦纸宽度为60mm，行程为120mm，摩擦次数为20±2次/分钟，荷重10±0.2N，摩擦一分钟后测试摩擦区域的表面电阻。

粘连性测试采用GB/T16276-1996塑料薄膜粘连性试验方法。

外观测试采用目测，薄膜涂层色泽均匀透明记为“○”，薄膜涂层色泽有深浅、不均匀记为“△”。

LPC(Liquidparticlecounts)测试方法参考IEST-RP-CC004.3第6章的单轴摇床试验法，不同之处是前处理部分将托盘换成1000ml烧杯，加入600ml去离子水，加入一片10cm×10cm的薄膜并置于单轴振荡器上以150rpm的速度振荡5min，然后用液体粒子计数器测试。

卤素离子含量的测试方法如下：夹一片10cm×10cm的薄膜置于含有200ml去离子水的烧杯中，浸泡一小时，间歇摇动烧杯。使用干净的镊子取出测试样品，并用离子色谱仪器检测。

有机硅含量的测试方法如下：夹一片10cm×10cm的薄膜放入含有100ml正己烷溶液的烧杯中，室温浸泡10分钟后用不锈钢镊子将样品取出，用傅里叶红外光谱仪测试有机硅含量。

实施例中四氟硼酸根阴离子的吉米奇季铵盐采用以下方法自制：阴离子为卤素离子的吉米奇季铵盐和四氟硼酸钠为原料，加入丙酮作溶剂，室温下搅拌12h，过滤出沉淀，向滤液中加入二氯乙烷，有白色晶体析出，过滤并收集滤液，再经减压蒸馏除去丙酮和二氯乙烷。在真空干燥箱里干燥24h即得四氟硼酸根阴离子的吉米奇季铵盐。

实施例中“PET‖PE”表示包括PET薄膜层、粘合剂层和PE薄膜层，并按顺序复合形成的薄膜。

实施例1：（1）抗静电涂布液配置：取0.1g乙撑基双（十二烷基二甲基四氟硼酸铵）加入到100g的无水乙醇中，搅拌溶解制得抗静电涂布液；（2）涂布：取1.2g上述抗静电涂布液，采用刮涂法将其均匀涂布在1m×1m聚酯薄膜的电晕面上；（3）烘干：涂布完成后，立即在60℃、风速13m/s的条件下烘干，烘干时间为4s。

实施例2：（1）抗静电涂布液配置：取0.1g乙撑基双（十四烷基二甲基四氟硼酸铵）加入到100g的无水乙醇中，搅拌溶解制得抗静电涂布液；（2）涂布：取1.2g上述抗静电涂布液，采用刮涂法将其均匀涂布在1m×1m聚酯薄膜的电晕面上；（3）烘干：涂布完成后，立即在60℃、风速13m/s的条件下烘干，烘干时间为4s。

实施例3：（1）抗静电涂布液配置：取0.1g乙撑基双（十六烷基二甲基四氟硼酸铵）加入到100g的无水乙醇中，搅拌溶解制得抗静电涂布液；（2）涂布：取1.2g上述抗静电涂布液，采用刮涂法将其均匀涂布在1m×1mPET‖PE薄膜的PET电晕面上；（3）烘干：涂布完成后，立即在60℃、风速13m/s的条件下烘干，烘干时间为4s。

实施例4：（1）抗静电涂布液配置：取0.1g乙撑基（十二烷基二甲基四氟硼酸铵/十四烷基二甲基四氟硼酸铵）加入到100g的无水乙醇中，搅拌溶解制得抗静电涂布液；（2）涂布：取1.2g上述抗静电涂布液，采用刮涂法将其均匀涂布在1m×1mPET‖PE薄膜的PET电晕面上；（3）烘干：涂布完成后，立即在60℃、风速13m/s的条件下烘干，烘干时间为4s。

实施例5：（1）抗静电涂布液配置：取0.3g乙撑基双（十二烷基二甲基四氟硼酸铵）加入到100g的无水乙醇中，搅拌溶解制得抗静电涂布液；（2）涂布：取1.2g上述抗静电涂布液，采用刮涂法将其均匀涂布在1m×1mPET‖PE薄膜的PET电晕面上；（3）烘干：涂布完成后，立即在60℃、风速13m/s的条件下烘干，烘干时间为4s。

实施例6：（1）抗静电涂布液配置：取0.5g乙撑基双（十二烷基二甲基四氟硼酸铵）加入到100g的无水乙醇中，搅拌溶解制得抗静电涂布液；（2）涂布：取1.2g上述抗静电涂布液，采用刮涂法将其均匀涂布在1m×1mPET‖PE薄膜的PET电晕面上；（3）烘干：涂布完成后，立即在60℃、风速13m/s的条件下烘干，烘干时间为4s。

实施例7：（1）抗静电涂布液配置：取0.3g丙撑基双（十二烷基二甲基四氟硼酸铵）加入到100g的无水异丙醇中，搅拌溶解制得抗静电涂布液；（2）涂布：取1.5g上述抗静电涂布液，采用刮涂法将其均匀涂布在1m×1mPET‖PE薄膜的PET电晕面上；（3）烘干：涂布完成后，立即在70℃、风速14m/s的条件下烘干，烘干时间为3s。

实施例8：（1）抗静电涂布液配置：取0.3g丙撑基（十二烷基二甲基四氟硼酸铵/十四烷基二甲基四氟硼酸铵）加入到100g的无水异丙醇中，搅拌溶解制得抗静电涂布液；（2）涂布：取1.5g上述抗静电涂布液，采用刮涂法将其均匀涂布在1m×1mPET‖PE薄膜的PET电晕面上；（3）烘干：涂布完成后，立即在70℃、风速14m/s的条件下烘干，烘干时间为3s。

实施例9：（1）抗静电涂布液配置：取0.5g丙撑基双（十六烷基二甲基四氟硼酸铵）加入到100g的无水乙醇中，搅拌溶解制得抗静电涂布液；（2）涂布：取1.5g上述抗静电涂布液，采用刮涂法将其均匀涂布在1m×1mPET‖PE薄膜的PET电晕面上；（3）烘干：涂布完成后，立即在70℃、风速15m/s的条件下烘干，烘干时间为3s。

对比实施例1：（1）抗静电涂布液配置：取0.1g乙撑基双（十二烷基二甲基四氟硼酸铵）加入到100g的无水乙醇中，搅拌溶解制得抗静电涂布液；（2）涂布：取1.2g上述抗静电涂布液，采用刮涂法将其均匀涂布在1m×1mPET‖PE薄膜的PET面上，PET表面未经过电晕处理；（3）烘干：涂布完成后，立即在60℃、风速13m/s的条件下烘干，烘干时间为4s。

对比实施例2：（1）抗静电涂布液配置：取0.1g乙撑基双（辛烷基二甲基四氟硼酸铵）加入到100g的无水乙醇中，搅拌溶解制得抗静电涂布液；（2）涂布：取1.2g上述抗静电涂布液，采用刮涂法将其均匀涂布在1m×1mPET‖PE薄膜的PET电晕面上；（3）烘干：涂布完成后，立即在60℃、风速13m/s的条件下烘干，烘干时间为4s。

对比实施例3：（1）抗静电涂布液配置：取0.1g乙撑基双（十八烷基二甲基四氟硼酸铵）加入到100g的无水乙醇中，搅拌溶解制得抗静电涂布液；（2）涂布：取1.2g上述抗静电涂布液，采用刮涂法将其均匀涂布在1m×1mPET‖PE薄膜的PET电晕面上；（3）烘干：涂布完成后，立即在60℃、风速13m/s的条件下烘干，烘干时间为4s。

对比实施例4：（1）抗静电涂布液配置：取0.1g十二烷基三甲基氯化铵加入到100g的无水乙醇中，搅拌溶解制得抗静电涂布液；（2）涂布：取1.2g上述抗静电涂布液，采用刮涂法将其均匀涂布在1m×1mPET‖PE薄膜的PET电晕面上；（3）烘干：涂布完成后，立即在60℃、风速13m/s的条件下烘干，烘干时间为4s。

对比实施例5：（1）抗静电涂布液配置：取0.1g乙撑基双（十二烷基二甲基四氟硼酸铵）加入到100g的无水乙醇中，搅拌溶解制得抗静电涂布液；（2）涂布：取1.2g上述抗静电涂布液，采用刮涂法将其均匀涂布在1m×1mPET‖PE薄膜的PET电晕面上；（3）烘干：涂布完成后，立即在60℃、风速13m/s的条件下烘干，烘干时间为4s。

对比实施例6：（1）抗静电涂料组分：聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚（苯乙烯磺酸）20.9%、N,N-二甲基乙醇胺0.17%、聚氨酯分散液20.9%、硅烷偶联剂（KH560）0.24%、异丙醇溶剂57.69%、有机氟表面活性剂（Silok-100）0.1%。将上述组分混合搅拌均匀后制得抗静电涂料；（2）涂布：取1.2g上述抗静电涂料，采用刮涂法将其均匀涂布于1m×1mPET‖PE薄膜的PET电晕面上；（3）烘干：涂布完成后，立即在60℃、风速13m/s的条件下烘干，烘干时间为15min。

根据检测的需要截取一定尺寸上述制得的抗静电薄膜，测试其各种性能，结果如表1、表2所示。

表1。

表2。

由实施例、表1和表2的测试结果可以看出，本发明抗静电薄膜具有优良的抗静电性能和耐摩擦性能，而且涂层粘连力低，烘干速度快。利用抗静电剂中阴离子所含的氟原子与电晕处理后的醛基、羧基、羟基等含氧官能团形成氢键可有效提高涂层的耐摩擦性能。吉米奇季铵盐双长碳链碳原子数为12~16时，可与聚酯碳链良好结合，在无需流平剂的情况下实现抗静电剂在薄膜表面的铺展和润湿；经过涂布后的薄膜表面均匀透明，而且在抗静电剂添加量少的同时具有非常好的抗静电效果，其中又以碳原子数为12时最佳。吉米奇季铵盐的含量也会影响粘连力的大小，考虑抗静电性能和粘连力两方面的效果，优选吉米奇季铵盐的含量为0.1~0.5%。由于没有添加任何助剂，有机溶剂也在烘干时去除，因此本发明抗静电聚酯薄膜的洁净度较高。

Claims

1.一种抗静电薄膜，其特征在于，聚酯薄膜的至少一电晕面上具有抗静电涂层(a)，所述抗静电涂层(a)含具有以下通式(Ⅰ)所示结构的吉米奇季铵盐：

式(Ⅰ)中，p＝12～16，q＝12～16，y＝2～3，X^—为BF₄ ^—。

2.根据权利要求1所述的抗静电薄膜，其特征在于，所述通式(Ⅰ)中p＝q＝12。

3.根据权利要求1所述的抗静电薄膜，其特征在于，所述抗静电薄膜还包括粘合剂层和聚烯烃薄膜层，所述粘合剂层设置于聚酯薄膜和聚烯烃薄膜之间，所述聚酯薄膜外表面为抗静电涂层(a)。

4.根据权利要求3所述的抗静电薄膜，其特征在于，所述聚烯烃薄膜为聚乙烯薄膜。

5.一种如权利要求1所述的抗静电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在聚酯薄膜的至少一电晕面上涂布含如通式(Ⅰ)所示吉米奇季铵盐和有机溶剂的抗静电涂布液，涂布克重为1.2～1.5g/m²；

(2)将步骤(1)中涂布了抗静电涂布液的聚酯薄膜在温度为60～70℃、风速为13～15m/s的条件下烘干，烘干时间为3～4s。

6.根据权利要求5所述的抗静电薄膜的制备方法，其特征在于，所述通式(Ⅰ)中p＝q＝12。

7.根据权利要求5所述的抗静电薄膜的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇或异丙醇。

8.根据权利要求5所述的抗静电薄膜的制备方法，其特征在于，所述吉米奇季铵盐的质量为有机溶剂质量的0.1～0.5％。