CN105820746A - 一种中性聚噻吩抗静电涂料的制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种中性聚噻吩抗静电涂料的制备方法及应用，聚噻吩抗静电涂料的配方有以下质量百分含量的材料组成：30％的PEDOT:PSS水分散体、10～20％的水性聚氨酯树脂、0.1％的pH调节剂、0.25～0.5％的流平剂、0.25～5％的偶联剂、0.1～0.2％的交联剂或光固化剂、30～40％助溶剂、余量为水。本发明的水性抗静电涂料成本低、生产简单、pH为中性对生产设备无损害，并且由其形成的抗静电涂层具有透光率高、表面电阻稳定、耐候性好、抗静电效果持久、耐溶剂性好等优点。因此，本发明有较好的应用前景。

Description

一种中性聚噻吩抗静电涂料的制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种中性聚噻吩抗静电涂料的制备与应用，属于成膜用涂料领域。
背景技术
静电对日常生活和生产会产生一定的危害。特别在电子元件的生产和使用过程中产生的静电给电子制造业带来巨大的经济损失。例如，在绝缘电子元件表面积累的电荷会形成电场并吸附粉尘引起短路；场发射半导体静电积累可能造成电流回路，当电荷所产生的电压大于晶体管介质层的击穿电压时，致使介电层损毁。随着电子制造业的快速发展，抗静电技术将是一个必不可少的重要支撑。
聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)，简称(PEDOT/PSS)是目前几个可商业化生产的导电高分子中，唯一可在某种程度上同时确保高透光率和低阻值的原材料，该材料为近年来发展最快速并最受重视的一种导电高分子。PEDOT/PSS水分散体在抗静电涂料中获得巨大成功。例如，公布号为CN102731971A和CN104650545A的发明专利分别公开了一种高导电率PEDOT/PSS水分散体的制备方法；公布号为CN103865364A、CN104448258A，CN103237852A和CN104211969A的发明专利分别公开了一种PEDOT/PSS水分散体在抗静电涂料的制备方法及应用；公布号为CN101643549A和CN103302876的发明专利分别公开了一种抗静电涂层的制造方法和连续生产工艺；公布号为CN102476490A、CN103173108A、CN104194580A和CN104946124A的发明专利分别公开了提高PEDOT/PSS抗静电涂料的稳定性方法；公布号为CN104893538A的发明专利公开了一种磺化石墨烯/PEDOT水分散体的制备方法及在抗静电涂料中的应用；公布号为CN103881537A和CN103788859A的发明专利分别公开了一种光固化PEDOT/PSS抗静电涂料。目前广泛应用的PEDOT/PSS水分散体为强酸性，PEDOT/PSS抗静电涂料的酸碱性问题会限制其应用范围。PEDOT/PSS抗静电涂料酸性较强不仅对生产设备有害也会对某些涂覆的基底产生重大负面影响，从而减少其使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中性聚噻吩抗静电涂料、其制备方法与应用，以克服现有技术不足。
一种中性聚噻吩抗静电涂料，包括PEDOT:PSS水分散体、水性聚氨酯丙烯酸树脂、PH调节剂、流平剂、偶联剂、消泡剂、光引发剂或交联剂、助溶剂和水，其特征在于：所述PEDOT:PSS水分散体占重量份为30；所述水性聚氨酯丙烯酸树脂占重量份为10～20；所述PH调节剂占重量份为0.05～0.1；所述光引发剂或交联剂占重量份为0.1～0.2；所述流平剂占重量份为0.25～0.5；所述消泡剂占重量份为0.05～0.1；所述助溶剂占重量份为30～40；所述偶联剂占重量份为0.25～0.5。
进一步的，所述水性聚氨酯树脂为Sancure825、RU-71-035或UV-13-378中的一种。
进一步的，所述pH调节剂为DMEA，1MNaOH或4M氨水中的一种。
进一步的，所述光引发剂为Irgacure184或交联剂为XAMA-7。
进一步的，所述流平剂为Dynol604、BYK358N和BYK348中一种或几种。
进一步的，所述消泡剂为BYK025或BYK024中一种或几种。
进一步的，所述偶联剂为TX-100、KH560或KH570中一种或几种。
进一步的，所述水性助溶剂为异丙醇、丙酮或丙二醇甲醚的一种或几种。
进一步的，所述方法包括如下步骤：
(a)18份聚苯乙烯磺酸钠、加入1800份去离子水中。
(b)浓盐酸调节pH为1.5，加入10份的3,4-乙撑二氧噻吩室温高速搅拌2h。
(c)20份过硫酸铵和0.022份硫酸铁溶于200份去离子水中，将该混合溶液逐滴加入上述反应液中，10h滴加完毕。
(d)室温高速搅拌48h，加入阴、阳离子树脂各200份，缓慢搅拌4小时制得。
进一步的，所述PEDOT:PSS水分散体、pH调节剂、水性聚氨酯树脂、流平剂、消泡剂、偶联剂和水性助溶剂按所述比例加入烧杯中，30℃下搅拌2h，然后加入交联剂或光引发剂，30℃下继续搅拌1h。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明是利用pH调节剂调节涂料为中性，以PEDOT/PSS为导电组分，以水性聚氨酯树脂为基体树脂，加入流平剂、偶联剂、消泡剂及光引发剂或交联剂，分别通过热固化或紫外光固化方式制得性能优异的抗静电涂层。在玻璃上涂覆形成的涂层附着力强，表面电阻为109Ω/□，透光率＞98％，耐候性好，其在室温水中浸泡48h或在空气中暴露6个月，涂层表面电阻保持在109Ω/□。
具体实施方式
实施例1：
准确称取18份聚苯乙烯磺酸钠、加入1900份去离子水中，浓盐酸调节pH为1.5，加入10份的3,4-乙撑二氧噻吩室温1000rpm搅拌2h。20份过硫酸铵和0.022份硫酸铁溶于200份去离子水中，将该混合溶液逐滴加入上述反应液中，10h滴加完毕，然后室温1000rpm搅拌48h，加入阴、阳离子树脂各200份，300rpm搅拌4小时制得。
实施例2：
准确称取30％PEDOT/PSS水分散体、0.1％DMEA、10％水性聚氨酯树脂(Sancure825)、0.25％Dynol604、0.25％KH560、0.05％BYK024、0.05％BYK025、33％异丙醇、7％丙二醇甲醚、19.1％水，加入到烧杯中，室温搅拌1h，0.2％XAMA-7加入上述溶液中，室温搅拌2h，400目滤网过滤，即制得所述中性抗静电涂料。将上述混合液用8μm线棒涂覆于石英玻璃上，100℃下干燥40min，用可见光波段透光率仪测试透光率为98.5％，用表面电阻率仪测得表面电阻为2.5×109Ω/□。在水中浸泡48h，再次测量表面电阻为6.1×109Ω/□。暴露于空气中6个月，涂层表面电阻6.4×109Ω/□。
实施例3：
准确称取30％PEDOT/PSS水分散体、0.05％氨水溶液、10％水性聚氨酯树脂(RU-71-035)、0.5％BYK348、0.5％TX-100、0.05％BYK024、0.05％BYK025、30％丙酮、28.65％水，加入到烧杯中，室温搅拌1h，0.2％XAMA-7加入上述溶液中，室温搅拌2h，400目滤网过滤，即制得所述中性抗静电涂料。
将上述混合液用8μm线棒涂覆于石英玻璃上，100℃下干燥40min，用可见光波段透光率仪测试透光率为98.1％，用表面电阻率仪测得表面电阻为3.0×109Ω/□。在水中浸泡48h，再次测量表面电阻为4.1×109Ω/□。暴露于空气中6个月，涂层表面电阻7.3×109Ω/□。
实施例4：
准确称取30％PEDOT/PSS水分散体、0.05％NaOH水溶液、10％水性聚氨酯树脂(UV-13-378)、0.5％BYK358N、0.25％KH570、0.05％BYK024、0.05％BYK025、40％异丙醇、18.6％水，加入到烧杯中，室温搅拌1h，0.5％Irgacure184加入上述溶液中，室温搅拌2h，400目滤网过滤，即制得所述中性抗静电涂料。
将上述混合液用8μm线棒涂覆在石英玻璃上，50℃下干燥2min，在以20m/min的速度在紫外固化机上固化制得抗静电膜。用可见光波段透光率仪测试透光率为98.7％，用表面电阻率仪测得表面电阻为1.4×109Ω/□。在水中浸泡48h，再次测量表面电阻为5.9×109Ω/□。暴露于空气中6个月，涂层表面电阻8.4×109Ω/□。
应当理解，以上说明所示的实施例显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替代或等效变换的方式所获得的技术方案应该理解为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种中性聚噻吩抗静电涂料，包括PEDOT:PSS水分散体、水性聚氨酯丙烯酸树脂、PH调节剂、流平剂、偶联剂、消泡剂、光引发剂或交联剂、助溶剂和水，其特征在于：所述PEDOT:PSS水分散体占重量份为30；所述水性聚氨酯丙烯酸树脂占重量份为10～20；所述PH调节剂占重量份为0.05～0.1；所述光引发剂或交联剂占重量份为0.1～0.2；所述流平剂占重量份为0.25～0.5；所述消泡剂占重量份为0.05～0.1；所述助溶剂占重量份为30～40；所述偶联剂占重量份为0.25～0.5。
2.根据权利要求1所述的一种中性聚噻吩抗静电涂料，其特征在于：所述水性聚氨酯树脂为Sancure825、RU-71-035或UV-13-378中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种中性聚噻吩抗静电涂料，其特征在于：所述pH调节剂为DMEA，1MNaOH或4M氨水中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种中性聚噻吩抗静电涂料，其特征在于：所述光引发剂为Irgacure184或交联剂为XAMA-7。
5.根据权利要求1所述的一种中性聚噻吩抗静电涂料，其特征在于：所述流平剂为Dynol604、BYK358N和BYK348中一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种中性聚噻吩抗静电涂料，其特征在于：所述消泡剂为BYK025或BYK024中一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种中性聚噻吩抗静电涂料，其特征在于：所述偶联剂为TX-100、KH560或KH570中一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种中性聚噻吩抗静电涂料，其特征在于：所述水性助溶剂为异丙醇、丙酮或丙二醇甲醚的一种或几种。
9.一种中性聚噻吩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：
(a)18份聚苯乙烯磺酸钠、加入1800份去离子水中。
(b)浓盐酸调节pH为1.5，加入10份的3,4-乙撑二氧噻吩室温高速搅拌2h。
(c)20份过硫酸铵和0.022份硫酸铁溶于200份去离子水中，将该混合溶液逐滴加入上述反应液中，10h滴加完毕。
(d)室温高速搅拌48h，加入阴、阳离子树脂各200份，缓慢搅拌4小时制得。
10.根据权利要求4所述的一种中性聚噻吩抗静电涂料的制备方法，其特征在于：所述PEDOT:PSS水分散体、pH调节剂、水性聚氨酯树脂、流平剂、消泡剂、偶联剂和水性助溶剂按所述比例加入烧杯中，30℃下搅拌2h，然后加入交联剂或光引发剂，30℃下继续搅拌1h。
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