CN106752939A - 一种纳米改性pedot‑pss抗静电涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种纳米改性pedot‑pss抗静电涂料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纳米改性PEDOT‑PSS抗静电涂料及其制备方法与应用，所述抗静电涂料包括如下组分及其重量份数：PEDOT‑PSS水分散体8‑30；水性纳米改性丙烯酸树脂2～10；PH调节剂0.05～0.1；润湿流平剂0.05～0.3；消泡剂0.05～0.3；异丙醇0.5～5；高亚氨基树脂0.2～3；二甲基亚砜0.5～5；水0.1～5；其制备步骤如下：在反应器中加入水性纳米改性丙烯酸树脂、PH调节剂，中速搅拌，再加入二甲基亚砜、PEDOT‑PSS水分散体、高亚氨基树脂、润湿流平剂、消泡剂、水、异丙醇，充分搅拌，制得的抗静电涂料成膜后可用油性记号笔反复涂写和擦拭。与现有技术相比，本发明所述的抗静电涂料性能优异，所制成的涂层经反复涂写擦拭后，涂层目测未见破坏，此时测得涂层表面电阻108Ω/□。

Description

一种纳米改性PEDOT-PSS抗静电涂料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及抗静电涂料领域，尤其涉及一种纳米改性PEDOT-PSS抗静电涂料，并涉及其制备方法以及应用。
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CN 103881537A和CN103788859A的发明专利分别公开了一种光固化PEDOT/PSS抗静电涂料。
将抗静电涂料涂于制品上，可形成抗静电涂层，起静电消除作用。但目前的PEDOT/PSS抗静电涂料不具备可用油性记号笔反复涂写和擦拭的能力，因此不能适用于需要在抗静电涂层上进行反复涂写和擦拭的应用领域。例如电子产品生产过程中，需要在生产车间内使用抗静电周转箱、抗静电周转袋等，以消除在生产环节的静电影响。但是这种抗静电周转箱、抗静电周转袋等有时需要用记号笔标示生产日期、产品识别码等信息，方便识别；或在发现故障时标识故障现象、故障原因等，以方便返修。而目前所广泛应用的抗静电涂料，不具备可用油性记号笔反复涂写和擦拭的功能，因此当需要用油性记号笔进行标记时，只能一次性使用，不能回收擦拭后多次使用，造成很大的资源浪费。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种纳米改性PEDOT-PSS抗静电涂料，其涂覆成膜后可用油性记号笔反复涂写和擦拭。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明提供一种纳米改性PEDOT-PSS抗静电涂料，包括如下组分及其重量份数：
优选的，所述PH调节剂为N,N-二甲基乙醇胺及氨水中的一种或几种。
优选的，所述氨水的浓度为3～6mol/L，更优选5mol/L。
优选的，所述水性纳米改性丙烯酸树脂的改性物质为纳米SiO2、纳米TiO2、纳米ZnO、纳米CaCO3和纳米Fe2O3、纳米C60/C70为中的一种或几种。
优选的，所述水性纳米改性丙烯酸树脂的平均粒径为0.01μm～1μm，更优选0.05μm。
优选的，所述润湿流平剂为丙烯酸类表面控制剂、硅氧烷类表面控制剂或改性有机硅树脂表面控制剂中的一种或几种，更优选改性有机硅树脂表面控制剂。
优选的，所述消泡剂为矿物油、有机磷酸酯或改性有机硅聚合物中的一种或几种，更优选改性有机硅聚合物。
另一方面，本发明提供一种纳米改性PEDOT-PSS抗静电涂料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、在反应器中加入水性纳米改性丙烯酸树脂，然后加入PH调节剂，室温下中速搅拌0.5～1.5h；
步骤二、加入二甲基亚砜、PEDOT-PSS水分散体、高亚氨基树脂、润湿流平剂、消泡剂、水、异丙醇，室温下充分搅拌2～3h。
最后本发明还提供一种纳米改性PEDOT-PSS抗静电涂料的应用。
优选的，所述抗静电涂料成膜后可用油性记号笔反复涂写和擦拭。
优选的，所述擦拭的方式是酒精擦拭。
本发明所采用的水性纳米改性丙烯酸树脂具有较高的耐老化性、耐腐蚀性、抗辐射性和耐冲击性，并且具有自清洁、抗静电、抗菌杀菌等性能，将其与PEDOT-PSS水分散体结合进一步提高了所制得的涂料的抗静电性能，并获得了优异的抗划性能和可反复涂写和擦拭的功能。
水性纳米改性丙烯酸树脂的粒径对抗静电涂料的粘度、强度、抗冲击性、抗划性、吸水性等性能均存在一定程度的影响，选择其平均粒径为0.01μm～1μm，尤其是0.05μm，制得的抗静电涂料性能最优。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明所制备的抗静电涂料具有优异的抗静电效果，制备的涂层上可用油性记号笔反复涂写并擦拭，经反复涂写擦拭后，涂层目测未见破坏，此时测得涂层表面电阻108Ω/□，这使得在本发明所述的抗静电涂料制成的产品表面上用油性记号笔涂写后能够擦拭以进行产品的循环使用，节约了资源。
具体实施方式
本发明所述的纳米改性PEDOT-PSS抗静电涂料的组分及其重量份数如下：
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一
以重量份数计，在反应器中加入2份水性纳米C60/C70改性丙烯酸树脂，然后加入0.05份N,N-二甲基乙醇胺，中速搅拌0.5h，然后加入二甲基亚砜0.5份，加入PEDOT-PSS水分散体8份，高亚氨基树脂0.2份。继续加入润湿流平剂0.05份，消泡剂0.05份，水0.1份，异丙醇0.5份，充分搅拌2h后即可制得可用油性记号笔反复涂写和擦拭的纳米改性PEDOT/PSS抗静电涂料。
将该涂料涂在PET材质上涂布，并于140℃烘干15分钟，制成厚度为12μm的涂层，测得涂层表面电阻108Ω/□，在涂层上用油性记号笔反复涂写并用纸巾蘸酒精擦拭，经反复涂写擦拭300次后，涂层目测未见均未见破坏，此时测得涂层表面电阻108Ω/□。
实施例二
采用等量氨水替代N,N-二甲基乙醇胺，其余组分、各组分重量份数及操作步骤均与实施例一相同，制成厚度为12μm的涂层，测得涂层表面电阻108Ω/□，在涂层上用油性记号笔反复涂写并用纸巾蘸酒精擦拭，经反复涂写擦拭300次后，涂层目测未见均未见破坏，此时测得涂层表面电阻108Ω/□。
实施例三
以重量份数计，在反应器中加入10份水性纳米Fe2O3改性丙烯酸树脂，然后加入0.1份N,N-二甲基乙醇胺，中速搅拌1.5h，然后加入二甲基亚砜5份，加入PEDOT-PSS水分散体30份，高亚氨基树脂3份。继续加入润湿流平剂0.3份，消泡剂0.3份，水5份，异丙醇5份，充分搅拌3h后即可制得可用油性记号笔反复涂写和擦拭的纳米改性PEDOT/PSS抗静电涂料。
将该涂料涂在PET材质上涂布，并于140℃烘干15分钟，制成厚度为12μm的涂层，测得涂层表面电阻108Ω/□，在涂层上用油性记号笔反复涂写并用纸巾蘸酒精擦拭，经反复涂写擦拭300次后，涂层目测未见均未见破坏，此时测得涂层表面电阻108Ω/□。
实施例四
以重量份数计，在反应器中加入6份水性纳米TiO2/ZnO改性丙烯酸树脂，然后加入0.05份氨水，中速搅拌1h，然后加入二甲基亚砜2.5份，加入PEDOT-PSS水分散体15份，高亚氨基树脂1.5份。继续加入润湿流平剂0.15份，消泡剂0.15份，水2.5份，异丙醇2.5份，充分搅拌2.5h后即可制得可用油性记号笔反复涂写和擦拭的纳米改性PEDOT/PSS抗静电涂料。
将该涂料涂在PET材质上涂布，并于140℃烘干15分钟，制成厚度为12μm的涂层，测得涂层表面电阻108Ω/□，在涂层上用油性记号笔反复涂写并用纸巾蘸酒精擦拭，经反复涂写擦拭300次后，涂层目测未见均未见破坏，此时测得涂层表面电阻108Ω/□
实施例五
以重量份数计，在反应器中加入6份水性纳米SiO2改性丙烯酸树脂，然后加入0.08份N,N-二甲基乙醇胺，中速搅拌1h，然后加入二甲基亚砜2份，加入PEDOT/PSS水分散体18份，高亚氨基树脂0.5份。继续加入润湿流平剂0.2份，消泡剂0.1份，水1份，异丙醇1份，充分搅拌2.5h后即可制得可用油性记号笔反复涂写和擦拭的纳米改性PEDOT/PSS抗静电涂料。
将该涂料涂在PET材质上涂布，并于140℃烘干15分钟，制成厚度为12μm的涂层，测得涂层表面电阻108Ω/□，在涂层上用油性记号笔反复涂写并用纸巾蘸酒精擦拭，经反复涂写擦拭300次后，涂层目测未见均未见破坏，此时测得涂层表面电阻108Ω/□。
实施例六
其余步骤均与实施例五相同，仅将涂层厚度增加至21μm，测得涂层表面电阻108Ω/□，在涂层上用油性记号笔反复涂写并用纸巾蘸酒精擦拭，经反复涂写擦拭300次后，涂层目测未见均未见破坏，此时测得涂层表面电阻108Ω/□。
对比例一
将水性纳米改性丙烯酸树脂替换为水性丙烯酸树脂，其余组分、各组分重量份数及步骤均与实施例五相同。在涂层厚度达到45μm的情况下，用油性记号笔涂写并擦拭次1次后，即出现因涂层损坏而引起的涂膜发白。
对比例二
将水性纳米改性丙烯酸树脂替换为水性聚氨酯树脂，其余组分、各组分重量份数及步骤均与实施例五相同。在涂层厚度达到45μm的情况下，用油性记号笔涂写并擦拭次5次后，即出现因涂层损坏而引起的涂膜发白。
对比例三
将水性纳米改性丙烯酸树脂替换为PEDOT-PSS水分散体，其余组分、各组分重量份数及步骤均与实施例五相同。在涂层厚度达到45μm的情况下，用油性记号笔涂写并擦拭次1次后，即出现因涂层损坏而引起的涂膜发白。
对比例四
将为PEDOT-PSS水分散体替换为水性纳米改性丙烯酸树脂，其余组分、各组分重量份数及步骤均与实施例五相同。在涂层厚度达到45μm的情况下，用油性记号笔涂写并擦拭次10次后，即出现因涂层损坏而引起的涂膜发白。
由上述实施例和对比例可知，本发明所述的纳米改性PEDOT-PSS抗静电涂料性能优良，其涂覆成膜后可用油性记号笔反复涂写和擦拭。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种纳米改性PEDOT-PSS抗静电涂料，其特征在于，包括如下组分及其重量份数：
2.根据权利要求1所述的纳米改性PEDOT-PSS抗静电涂料，其特征在于，所述PH调节剂为N,N-二甲基乙醇胺及氨水中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的纳米改性PEDOT-PSS抗静电涂料，其特征在于，所述水性纳米改性丙烯酸树脂的改性物质为纳米SiO2、纳米TiO2、纳米ZnO、纳米CaCO3、纳米Fe2O3、纳米C60/C70为中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的纳米改性PEDOT-PSS抗静电涂料，其特征在于，所述水性纳米改性丙烯酸树脂的平均粒径为0.01μm～1μm。
5.根据权利要求1所述的纳米改性PEDOT-PSS抗静电涂料，其特征在于，所述润湿流平剂为丙烯酸类表面控制剂、硅氧烷类表面控制剂或改性有机硅树脂表面控制剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的纳米改性PEDOT-PSS抗静电涂料，其特征在于，所述消泡剂为矿物油、有机磷酸酯或改性有机硅聚合物中的一种或几种。
7.一种如权利要求1所述的纳米改性PEDOT-PSS抗静电涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在反应器中加入水性纳米改性丙烯酸树脂，然后加入PH调节剂，室温下中速搅拌0.5～1.5h；
步骤二、加入二甲基亚砜、PEDOT-PSS水分散体、高亚氨基树脂、润湿流平剂、消泡剂、水、异丙醇，室温下充分搅拌2～3h。
8.一种如权利要求1所述的纳米改性PEDOT-PSS抗静电涂料的应用。
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