CN103788859B - 一种用于紫外固化的抗静电涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种紫外固化抗静电涂料及其制备方法。该涂料以聚3,4-乙撑二氧噻吩为导电组分，以水性聚氨酯丙烯酸酯为基体树脂，以水性聚氨酯为辅助功能树脂，加入单体，光引发剂及流平剂、基材润湿剂、消泡剂等助剂，制得性能优异的抗静电涂料。在PET薄膜上涂覆形成的涂膜表面电阻率为105-108Ω/sq。涂料中不含有甲苯、二甲苯等有害成分，易挥发性有机溶剂含量低，强调绿色环保。固化速度快，具有高效、节能等特征。固化后涂层具有较好的附着力，抗静电效果持久。因此，本发明具有较强的推广前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种紫外固化抗静电涂料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
目前，环境污染成为人类生存最主要的几大问题之一。如何节约资料，保护环境已经成为世界各国所面临的共同问题。涂料作为五大合成材料之一，已经深入到了生产生活的方方面面，也是衡量一个国家化学工业发展水平的重要标志。在发达国家涂料向着“5E”发展，即提高涂膜质量、方便施工、节省资源、节省能源和适应环境。在此背景下，我国也逐步推广绿色环保涂料。
紫外固化是近些年发展起来的新型固化技术。具有低温固化、固化速率快、固化效果优异等优点。近些年随着紫外固化设备的生产技术成熟、固化效率的提高，设备价格的降低，紫外固化越来越应用到各行各业中。同时，紫外固化是无溶剂体系，能够减少挥发性有机溶剂的挥发，满足环保的要求。
紫外固化抗静电涂料是将紫外固化技术和抗静电合成技术相结合产生的新型涂料。中国专利CN102786875A报道了用有机表面活性剂型抗静电剂制备紫外固化抗静电涂料，但是在使用中会大量使用醇和醚类有机溶液，容易挥发造成污染。中国专利CN101955726A报道了用水性导电聚苯胺制备紫外固化抗静电涂料，但是混合后需要加热搅拌数小时，不甚经济。
因此，在3,4-乙撑二氧噻吩合成的抗静电剂的基础上引入紫外固化技术，从而取代原先的热固化，同时减少醇、酯等挥发性有机组分的使用，从而合成出绿色环保、效率更高、性能更优的抗静电涂料。最终通过紫外固化得到表面电阻率较低、透明度较高、耐水性较好等性能优异的抗静电涂层。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种成本低、效率高、绿色环保且抗静电效果持久的抗静电涂料。
一种用于紫外固化的抗静电涂料，主要由聚3,4-乙撑二氧噻吩、水性聚氨酯丙烯酸酯树脂、水性聚氨酯树脂以及单体、光引发剂、助剂等组成，其组分的重量百分比如下：
其中所述的聚3,4-乙撑二氧噻吩，由5-15份3，4-乙撑二氧噻吩、60-120份聚苯乙烯磺酸钠、150-220份过硫酸钠和1份硫酸铁及2000份去离子水组成；
所述的聚氨酯丙烯酸树脂为分子量在2000～7000，固含量约为40%且分子链上含有亲水基团的水性非离子聚氨酯丙烯酸树脂分散液；
聚氨酯树脂为分子量在4000～8000，固含量约为30%的水性非离子聚氨酯树脂分散液；
所述的单体为EM2411、EM2386、EM226的一种或几种；
所述的光引发剂为Irgacure184、Darocur1173、二苯甲酮的一种或几种；
所述的流平剂为BYK348、BYK333、BYK358N的一种或几种；
所述的基材润湿剂为Tego270、Tego265、Tego500的一种或几种；
所述的消泡剂为BYK028、BYK022、BYK024的一种或几种；
所述的水性助剂为丙二醇甲醚、异丙醇、丙酮的一种或几种。
本发明还提供一种用于紫外光固化的抗静电涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）聚3,4-乙撑二氧噻吩的合成：5～15份3，4-乙撑二氧噻吩、60～120份聚苯乙烯磺酸钠、150～220份过硫酸钠和1份硫酸铁，加入2000份去离子水，采用溶液聚合的方法，常温以1000rpm反应24个小时后，加入阴、阳离子交换树脂各200份，降速为600rpm再反应3个小时制得；
（2）混合：将合成好的聚3,4-乙撑二氧噻吩水溶液和水性聚氨酯丙烯酸酯树脂、水性聚氨酯树脂、单体、光引发剂、流平剂、基材润湿剂、消泡剂、水性助剂按所述比例加入烧杯中，常温下搅拌30min，制得所述的抗静电涂料。
有益效果：
本发明提供了一种用于紫外光固化的抗静电涂料及其制备方法。以聚3,4-乙撑二氧噻吩为导电组分，以水性聚氨酯丙烯酸酯为基体树脂，以水性聚氨酯为辅助功能树脂，加入单体，光引发剂及流平剂、基材润湿剂、消泡剂等助剂，制得性能优异的抗静电涂层。在PET薄膜上涂覆形成的涂层表面电阻率为105-108Ω/sq。光固化速率快，固化速率为20-25m/min，具有节能环保的特点。涂料中不含有甲苯、二甲苯等有害成分，易挥发性有机溶剂含量低，强调绿色环保。固化后涂层具有较好的附着力，抗静电效果持久。涂覆在PET薄膜上，在水中浸泡48小时，或是在空气中放置一年，涂层表面电阻率依然保持同一数量级。
具体实施方式
下面实施例进一步描述本发明，但所述实施例仅用于说明本发明而不是限制本发明。
实施例1：
准确称取15份3，4-乙撑二氧噻吩、120份聚苯乙烯磺酸钠、200份过硫酸钠和1份硫酸铁、加入2000份去离子水，采用溶液聚合的方法，常温以1000rpm反应24个小时后，加入阴、阳离子交换树脂各200份，降速为600rpm再反应3个小时，得到深蓝色的聚3，4-乙撑二氧噻吩水溶液。
准确称取60%聚3,4-乙撑二氧噻吩水溶液、20%聚氨酯丙烯酸酯树脂、5%聚氨酯树脂、3%EM2386、6%Irgacure184、0.5%BYK333、0.3%Tego500、0.2%BYK024、5%丙二醇甲醚，加入到烧杯中，常温下搅拌30min，制得所述的抗静电涂料。
将上述混合液用20μm线棒涂覆在PET薄膜上，送入烘箱中干燥10min,再以20m/min的速度在紫外固化机上固化制得涂层。用表面电阻率仪测得表面电阻率为2.04×105Ω/sq。在水中浸泡48小时后，再次测量表面电阻率为6.71×105Ω/sq。在空气中放置一年，涂层表面电阻率为5.36×105Ω/sq。
实施例2：
准确称取10份3，4-乙撑二氧噻吩、100份聚苯乙烯磺酸钠、180份过硫酸钠和1份硫酸铁、加入2000份去离子水，采用溶液聚合的方法，常温以1000rpm反应24个小时后，加入阴、阳离子交换树脂各200份，降速为600rpm再反应3个小时，得到深蓝色的聚3，4-乙撑二氧噻吩水溶液。
准确称取50%聚3,4-乙撑二氧噻吩水溶液、23%聚氨酯丙烯酸酯树脂、10%聚氨酯树脂、6%EM2411、4%Darocur1173、0.4%BYK348、0.3%Tego270、0.3%BYK028、6%异丙醇，加入到烧杯中，常温下搅拌30min，制得所述的抗静电涂料。
将上述混合液用15μm线棒涂覆在PET薄膜上，送入烘箱中干燥10min,再以25m/min的速度在紫外固化机上固化制得涂层。用表面电阻率仪测得表面电阻率为3.76×106Ω/sq。在水中浸泡48小时后，再次测量表面电阻率为5.58×106Ω/sq。在空气中放置一年，涂层表面电阻率为5.29×106Ω/sq。
实施例3：
准确称取8份3，4-乙撑二氧噻吩、80份聚苯乙烯磺酸钠、160份过硫酸钠和1份硫酸铁、加入2000份去离子水，采用溶液聚合的方法，常温以1000rpm反应24个小时后，加入阴、阳离子交换树脂各200份，降速为600rpm再反应3个小时，得到深蓝色的聚3，4-乙撑二氧噻吩水溶液。
准确称取40%聚3,4-乙撑二氧噻吩水溶液、30%聚氨酯丙烯酸酯树脂、10%聚氨酯树脂、8%EM226、4%Irgacure184、0.5%BYK358N、0.3%Tego270、0.2%BYK022、7%丙二醇甲醚，加入到烧杯中，常温下搅拌30min，制得所述的抗静电涂料。
将上述混合液用15μm线棒涂覆在PET薄膜上，送入烘箱中干燥10min,再以25m/min的速度在紫外固化机上固化制得涂层。用表面电阻率仪测得表面电阻率为4.17×108Ω/sq。在水中浸泡48小时后，再次测量表面电阻率为7.58×108Ω/sq。在空气中放置一年，涂层表面电阻率为6.25×108Ω/sq。
Claims (2)
1.一种用于紫外固化的抗静电涂料，主要由聚3,4-乙撑二氧噻吩、聚氨酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂以及单体、光引发剂、助剂组成，其组分的重量百分比如下：
其中所述的聚3,4-乙撑二氧噻吩，由5-15份3，4-乙撑二氧噻吩、60-120份聚苯乙烯磺酸钠、150-220份过硫酸钠和1份硫酸铁、2000份去离子水及阴、阳离子交换树脂各200份制得；
所述的聚氨酯丙烯酸酯树脂为分子量在2000～7000，固含量约为40％且分子链上含有亲水基团的水性非离子聚氨酯丙烯酸酯树脂分散液；
所述的聚氨酯树脂为分子量在4000～8000，固含量约为30％的水性非离子聚氨酯树脂分散液；
所述的单体为EM2411、EM2386、EM226的一种或几种；
所述的光引发剂为Irgacure184、Darocur1173、二苯甲酮的一种或几种；
所述的流平剂为BYK348、BYK333、BYK358N的一种或几种；
所述的基材润湿剂为Tego270、Tego265、Tego500的一种或几种；
所述的消泡剂为BYK028、BYK022、BYK024的一种或几种；
所述的水性助剂为丙二醇甲醚、异丙醇、丙酮的一种或几种。
2.一种如权利要求1所述的用于紫外固化的抗静电涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)聚3,4-乙撑二氧噻吩的合成：5～15份3，4-乙撑二氧噻吩、60～120份聚苯乙烯磺酸钠、150～220份过硫酸钠和1份硫酸铁，加入2000份去离子水，采用溶液聚合的方法，常温以1000rpm反应24个小时后，加入阴、阳离子交换树脂各200份，降速为600rpm再反应3个小时制得；
(2)混合：将合成好的聚3,4-乙撑二氧噻吩水溶液和聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、单体、光引发剂、流平剂、基材润湿剂、消泡剂、水性助剂按所述比例加入烧杯中，常温下搅拌30min，制得所述的抗静电涂料。
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