CN109705384B - 一种防静电膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种防静电膜及其制备方法，所述防静电膜包括支持体和防静电层，其在支持体接触空气的至少一面涂布有防静电层。该防静电层含有水性聚氨酯树脂、水性聚噻吩分散液、水性碳纳米管分散液、润湿剂、交联剂和水，进而可被涂布于基材上均匀成膜。本发明利用水性聚噻吩和水性碳纳米管在线涂布工艺下的协同作用，制成防静电膜，其防静电层表面电阻可达103Ω～104Ω。防静电层后续涂覆硅油后形成硅油层，硅油层表面电阻可达103Ω～108Ω。该防静电膜具有优异、稳定的防静电性和后续加工性，可广泛应用于离型膜等技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜技术领域，特别涉及用于离型膜领域、具有防静电性能的薄膜。
背景技术
液晶显示屏中的光学膜应用越来越广泛，这些光学膜在运输和深加工过程中，由于静电作用会对膜造成污染，导致在深加工过程中产生各种弊端，影响光学膜的整体质量。所以，需要在光学膜表面覆上一层防静电保护膜。
目前，防静电膜可分为内添加型和涂布型，其中涂布型防静电膜有两种涂布工艺，一种是离线涂布，另一种是在线涂布。由于在线涂布防静电膜阻值偏高，应用收到限制。所以离线涂布防静电膜应用较为广泛。在线涂布防静电膜是在薄膜制造过程中将防静电涂布液涂布于薄膜表面，但一方面涂层厚度受到限制，涂层厚度较低，一般为几十纳米；另一方面，涂布后需要拉伸3～5倍，导致防静电性能减弱或者防静电性能消失，所以对涂料性能要求很高。因此，应用在离型膜、保护膜行业的防静电膜，采用的绝大多数是离线工艺制备的防静电膜。
市面上的防静电材料主要为聚噻吩类型、铵盐类。而水性聚噻吩类导电材料在线涂布拉伸完后其防静电性能减弱或者防静电性能消失，主要应用在离线涂布工艺。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种防静电膜，它利用水性聚噻吩和水性碳纳米管在线涂布工艺下的协同作用，制备出的防静电膜表面电阻可达103Ω～104Ω，弥补了水性聚噻吩和水性碳纳米管各自的缺陷，它防静电性能优异，水性环保且后续加工性能好，制备出的防静电膜再涂硅油，硅油层表面电阻可达103Ω～108Ω。并且防静电值稳定，不受环境影响。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种防静电膜，包括基材和在所述基材的至少一面涂布的防静电层，所述防静电层与所述基材同步横向拉伸后定型，得到所述防静电膜，其改进在于，所述防静电层由以下重量百分比的原料制成：
上述防静电膜，所述水性碳纳米管分散液中的碳纳米管重量占比为0.5～1％，余量为水。
上述防静电膜，所述水性碳纳米管为单壁、多壁中的一种或其组合。
上述防静电膜，所述水性聚噻吩分散液中的聚噻吩重量占比为0.5～1％，余量为水。
上述防静电膜，所述交联剂为三聚氰胺、氮吡啶或者恶唑啉。
上述防静电膜，所述润湿剂为非离子型表面润湿剂，所述非离子型表面润湿剂可以为聚氧乙烯烷基酚醚，聚氧乙烯脂肪醇醚，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物非离子表面活性剂。
上述防静电膜，所述防静电层的厚度为0.03μm～0.08μm。
上述防静电膜，在23℃×50％RH的湿度下，所述防静电膜表面电阻介于103Ω～104Ω。
上述防静电膜，在所述防静电膜表面涂硅油形成硅油层，所述硅油层表面电阻介于103Ω～108Ω。
上述防静电膜，所述硅油层干厚为0.01μm～5μm。
一种制备上述防静电膜的方法，制备时，先将结晶和干燥处理的聚酯切片送入到相应的挤出系统熔融挤出，流延在转动的冷却辊上，将冷却后的铸片预热纵向拉伸，纵向拉伸比为3～5倍，通过凹版涂布、丝棒涂布或浸涂等方式中的一种，将配置好的防静电涂布液涂布在经过纵向拉伸后的薄膜的一面或者两面，将涂好防静电涂布液的薄膜经过加热干燥后，横向拉伸3～5倍，再经过热定型收卷，得到所述防静电膜。
本发明的有益效果为：
1、本发明利用水性碳纳米管分散液和水性聚噻吩分散液在线涂布工艺下的协同作用制备出防静电膜，其表面电阻可达103Ω～104Ω。
2、本发明制备出的防静电膜，在防静电层后续涂覆硅油，形成硅油层，硅油层表面电阻为103Ω～108Ω，且具备稳定的防静电性。
附图说明
图1为防静电膜的结构示意图。
图中各标号表示为：1、薄膜支持体，2、防静电层。
具体实施方式
本发明的薄膜支持体为硝酸纤维素、三乙酸纤维素或聚酯，优选聚酯。
本发明的防静电涂层厚度为0.01μm～0.1μm，底层厚度太小，防静电性能减弱，影响后期使用效果；底层厚度太大，涂布成本增加，生产工艺能耗增大，所以本发明的底层优选厚度为0.03μm～0.08μm。
本发明的防静电剂采用的是水性碳纳米管分散液，水性碳纳米管分散液中碳纳米管具有优良的防静电功能，由于碳纳米管的粘度较大，对涂布技术要求比较高，当水性碳纳米管水分散液中碳纳米管重量占比过高，粘度太大，不易涂布，对涂布表观有很大影响；当水性碳纳米管水分散液中碳纳米管重量占比过底，防静电效果会比较差；为了达到优异的防静电效果和良好的涂布表观，所以优选水性碳纳米管分散液中的碳纳米管重量占比为0.5～1％，防静电层中水性碳纳米管分散液的重量百分比优选为5％～25％。
本发明与水性碳纳米管发挥协同作用的防静电剂采用的是水性聚噻吩，由于水性聚噻吩分散液中聚噻吩具有优良的导电功能，添加在水性碳纳米管分散液中可以起到很好的连通作用，弥补碳纳米管涂层拉伸后防静电功能造成的缺陷，当聚噻吩含量过低，会影响防静电效果，当聚噻吩含量过高，整个涂布液粘度增高，不易涂布，为了达到优异的防静电效果和良好的涂布表观，所以优选水性聚噻吩分散液中的聚噻吩重量占比为0.5～1％，防静电层中水性聚噻吩分散液的重量百分比优选为5％～15％。
本发明的润湿剂，优选为非离子型表面润湿剂，表面润湿剂可以帮助防静电层涂布液涂布过程中在聚酯薄膜表面更好地铺展，但是离子型的表面润湿剂容易造成水性碳纳米管分散液的团聚，对涂布造成影响，所以本发明优选非离子型的表面润湿剂，可以为聚氧乙烯烷基酚醚，聚氧乙烯脂肪醇醚，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物非离子型表面活性剂。
本发明的树脂选用水性聚氨酯树脂，为了水性碳纳米管防静电涂层有更好的防静电效果和成膜效果，本发明优选的是水性聚氨酯树脂。当水性聚氨酯树脂含量过高，影响涂层防静电效果；当水性聚氨酯树脂含量过低，防静电涂层的成膜效果较差；所以防静电层中水性聚氨酯树脂的重量百分比优选为3％～5％。
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
防静电涂布液的制备：
取水性碳纳米管分散液(牌号为CNTS-016，苏州碳丰石墨烯科技有限公司，水性碳纳米管分散液中碳纳米管的重量占比为1％)5g、水性聚氨酯(牌号为PU-3407，佛山市顺德区三升贸易有限公司)3g、水性聚噻吩分散液(牌号为LS-2002N，南通雷尚化工有限公司，水性聚噻吩分散液中聚噻吩的重量占比为1％)10g、水82g、交联剂(牌号为LF-8500，临安市富能树脂有限公司，三聚氰胺)0.1g，润湿剂(牌号为PE-100，广州恒宇化工有限公司，聚氧乙烯烷基酚醚)0.01g。用高剪切乳化机分散均匀，制成防静电涂布液。
防静电膜的制备：
先将结晶和干燥处理的聚酯切片送入到相应的挤出系统熔融挤出，流延在转动的冷却辊上，将冷却后的铸片预热纵向拉伸，纵向拉伸比为3倍，通过凹版涂布、丝棒涂布、浸涂等方式中的一种，将配置好的防静电涂布液涂布在经过纵向拉伸的后薄膜的一面或者两面，将涂好防静电涂布液的薄膜经过加热干燥后横向拉伸4倍，再经过热定型收卷，得到一种防静电膜，涂层干厚为30nm。
实施例2
防静电涂布液的制备：
取水性碳纳米管分散液(牌号为XFNANO，南京先丰纳米材料科技有限公司，水性碳纳米管分散液中碳纳米管的重量占比为0.5％)15g、水性聚氨酯(牌号为XN8150，新诺高分子材料有限公司)4g、水性聚噻吩分散液(牌号为ECF，武汉艾克法科技有限公司，水性聚噻吩分散液中聚噻吩的重量占比为0.8％)5g、水73g、交联剂(牌号为SAC-100，上海尤恩化工有限公司，氮丙啶)1g，润湿剂(牌号为EH-9/6/3，深圳市荣昌科技有限公司生产，聚氧乙烯脂肪醇醚)2g。用高剪切乳化机分散均匀，制成防静电涂布液。
防静电膜的制备：
先将结晶和干燥处理的聚酯切片送入到相应的挤出系统熔融挤出，流延在转动的冷却辊上，将冷却后的铸片预热纵向拉伸，纵向拉伸比为4倍，通过凹版涂布、丝棒涂布、浸涂等方式中的一种，将配置好的防静电涂布液涂布在经过纵向拉伸的后薄膜的一面或者两面，将涂好防静电涂布液的薄膜经过加热干燥后横向拉伸5倍，再经过热定型收卷，得到一种防静电膜，涂层干厚为50nm。
实施例3
防静电涂布液的制备：
取水性碳纳米管分散液(牌号为WDSR，北京博宇高科新材料公司，水性碳纳米管分散液中碳纳米管的重量占比为0.7％)25g、水性聚氨酯(牌号为SP-90，广州市兴杨化工有限公司)5g、水性聚噻吩分散液(牌号为A-3108，广州爱邦合成材料有限公司，水性聚噻吩分散液中聚噻吩的重量占比为0.6％)15g、水55g、交联剂(牌号为XH-540，东菀市旭亿华化工有限公司，恶唑啉)2g，润湿剂(牌号为TFE-2，桑达化工有限公司，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物)0.1g。用高剪切乳化机分散均匀，制成防静电涂布液。
防静电膜的制备：
先将结晶和干燥处理的聚酯切片送入到相应的挤出系统熔融挤出，流延在转动的冷却辊上，将冷却后的铸片预热纵向拉伸，纵向拉伸比为5倍，通过凹版涂布、丝棒涂布、浸涂等方式中的一种，将配置好的防静电涂布液涂布在经过纵向拉伸的后薄膜的一面或者两面，将涂好防静电涂布液的薄膜经过加热干燥后横向拉伸3倍，再经过热定型收卷，得到一种防静电膜，涂层干厚为80nm。
实施例4
防静电涂布液的制备：
取水性碳纳米管分散液(牌号为CNTS-016，苏州碳丰石墨烯科技有限公司，水性碳纳米管分散液中碳纳米管的重量占比为1％)10g、水性聚氨酯(牌号为XN8150，新诺高分子材料有限公司)3.5g、水性聚噻吩分散液(牌号为A-3108，广州爱邦合成材料有限公司，水性聚噻吩分散液中聚噻吩的重量占比为0.6％)8g、水78g、交联剂(牌号为LF-8500，临安市富能树脂有限公司，三聚氰胺)0.5g，润湿剂(牌号为TFE-2，桑达化工有限公司，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物)0.03g。用高剪切乳化机分散均匀，制成防静电涂布液。
防静电膜的制备：
先将结晶和干燥处理的聚酯切片送入到相应的挤出系统熔融挤出，流延在转动的冷却辊上，将冷却后的铸片预热纵向拉伸，纵向拉伸比为4倍，通过凹版涂布、丝棒涂布、浸涂等方式中的一种，将配置好的防静电涂布液涂布在经过纵向拉伸的后薄膜的一面或者两面，将涂好防静电涂布液的薄膜经过加热干燥后横向拉伸4倍，再经过热定型收卷，得到一种防静电膜，涂层干厚为40nm。
实施例5
防静电涂布液的制备：
取水性碳纳米管分散液(牌号为WDSR，北京博宇高科新材料公司，水性碳纳米管分散液中碳纳米管的重量占比为0.6％)20g、水性聚氨酯(牌号为PU-3407，佛山市顺德区三升贸易有限公司)4.5g、水性聚噻吩分散液(牌号为ECF，武汉艾克法科技有限公司，水性聚噻吩分散液中聚噻吩的重量占比为1％)12g、水61.5g、交联剂(牌号为SAC-100，上海尤恩化工有限公司，氮丙啶)1.5g，润湿剂(牌号为PE-100，广州恒宇化工有限公司，聚氧乙烯烷基酚醚)0.08g。用高剪切乳化机分散均匀，制成防静电涂布液。
防静电膜的制备：
先将结晶和干燥处理的聚酯切片送入到相应的挤出系统熔融挤出，流延在转动的冷却辊上，将冷却后的铸片预热纵向拉伸，纵向拉伸比为3倍，通过凹版涂布、丝棒涂布、浸涂等方式中的一种，将配置好的防静电涂布液涂布在经过纵向拉伸的后薄膜的一面或者两面，将涂好防静电涂布液的薄膜经过加热干燥后横向拉伸5倍，再经过热定型收卷，得到一种防静电膜，涂层干厚为70nm。
对比例1
防静电涂布液的制备：
取水性碳纳米管分散液(牌号为CNTS-016，苏州碳丰石墨烯科技有限公司，水性碳纳米管分散液中碳纳米管的重量占比为1％)25g、水性聚氨酯(牌号为SP-90，广州市兴杨化工有限公司)5g、水70g、交联剂(牌号为XH-540，东菀市旭亿华化工有限公司，恶唑啉)2g，润湿剂(牌号为TFE-2，桑达化工有限公司生产，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物)0.1g。用高剪切乳化机分散均匀，制成防静电涂布液。
防静电膜的制备：
先将结晶和干燥处理的聚酯切片送入到相应的挤出系统熔融挤出，流延在转动的冷却辊上，将冷却后的铸片预热纵向拉伸，纵向拉伸比为5倍，通过凹版涂布、丝棒涂布、浸涂等方式中的一种，将配置好的防静电涂布液涂布在经过纵向拉伸的后薄膜的一面或者两面，将涂好防静电涂布液的薄膜经过加热干燥后横向拉伸3倍，再经过热定型收卷，得到一种防静电膜，涂层干厚为50nm。
对比例2
防静电涂布液的制备：
水性聚氨酯(牌号为PU-3407，佛山市顺德区三升贸易有限公司)4.5g、水性聚噻吩(牌号为ECF，武汉艾克法科技有限公司，水性聚噻吩分散液中聚噻吩的重量占比为1％)12g、水81.5g、交联剂(牌号为SAC-100，上海尤恩化工有限公司，氮丙啶)1.5g，润湿剂(牌号为PE-100，广州恒宇化工有限公司生产，聚氧乙烯烷基酚醚)0.08g。用高剪切乳化机分散均匀，制成防静电涂布液。
防静电膜的制备：
先将结晶和干燥处理的聚酯切片送入到相应的挤出系统熔融挤出，流延在转动的冷却辊上，将冷却后的铸片预热纵向拉伸，纵向拉伸比为4倍，通过凹版涂布、丝棒涂布、浸涂等方式中的一种，将配置好的防静电涂布液涂布在经过纵向拉伸的后薄膜的一面或者两面，将涂好防静电涂布液的薄膜经过加热干燥后横向拉伸4倍，再经过热定型收卷，得到一种防静电膜，涂层干厚为40nm。
对比例3
防静电涂布液的制备：
取水性碳纳米管分散液(牌号为CNTS-016，苏州碳丰石墨烯科技有限公司，水性碳纳米管分散液中碳纳米管的重量占比为1％)20g、水性聚氨酯(牌号为PU-3407，佛山市顺德区三升贸易有限公司)4.5g、水性聚噻吩(牌号为ECF，武汉艾克法科技有限公司，水性聚噻吩分散液中聚噻吩的重量占比为1％)12g、水61.5g、交联剂(牌号为SAC-100，上海尤恩化工有限公司，氮丙啶)1.5g，润湿剂(牌号为PE-100，广州恒宇化工有限公司，聚氧乙烯烷基酚醚)0.08g。用高剪切乳化机分散均匀，制成防静电涂布液。
防静电膜的制备：
通过凹版涂布、丝棒涂布、浸涂等方式中的一种，将配置好的防静电涂布液涂布在聚酯薄膜的一面或者两面，经过加热干燥后得到一种防静电膜，涂层干厚为80nm。
对比例4
防静电涂布液的制备：
水性聚氨酯(牌号为PU-3407，佛山市顺德区三升贸易有限公司)4.5g、水性聚噻吩(牌号为ECF，武汉艾克法科技有限公司，水性聚噻吩分散液中聚噻吩的重量占比为1％)12g、水81.5g、交联剂(牌号为SAC-100，上海尤恩化工有限公司，氮丙啶)1.5g，润湿剂(牌号为PE-100，广州恒宇化工有限公司，聚氧乙烯烷基酚醚)0.08g。用高剪切乳化机分散均匀，制成防静电涂布液。
防静电膜的制备：
通过凹版涂布、丝棒涂布、浸涂等方式中的一种，将配置好的防静电涂布液涂布在聚酯薄膜的一面或者两面，经过加热干燥后得到一种防静电膜，涂层干厚为80nm。
对比例5
防静电涂布液的制备：
取水性碳纳米管分散液(牌号为CNTS-016，苏州碳丰石墨烯科技有限公司，水性碳纳米管分散液中碳纳米管的重量占比为1％)25g、水性聚氨酯(牌号为SP-90，广州市兴杨化工有限公司)5g、水70g、交联剂(牌号为XH-540，东菀市旭亿华化工有限公司，恶唑啉)2g，润湿剂(牌号为TFE-2，桑达化工有限公司，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物)0.1g。用高剪切乳化机分散均匀，制成防静电涂布液。
防静电膜的制备：
通过凹版涂布、丝棒涂布、浸涂等方式中的一种，将配置好的防静电涂布液涂布在聚酯薄膜的一面或者两面，经过加热干燥后得到一种防静电膜，涂层干厚为50nm。
各项性能测试方法如下：
(1)薄膜表面电阻：GB/T 33398；
(2)涂层附着力(防静电层对硅油层的附着力)：ASTM D3359。
表1
从上述表格中可以看出，本发明的防静电膜表面电阻可达104Ω以内，后续在防静电层涂布硅油形成硅油层，硅油层干厚0.01μm～5μm，表面电阻可达108Ω以内，涂层附着性良好，性能优异。
Claims (5)
1.一种防静电膜，包括基材和在所述基材的至少一面涂布的防静电层，所述防静电层与基材同步横向拉伸后定型，得到所述防静电膜，其特征在于，所述防静电层由以下重量百分比的原料制成：
水性碳纳米管分散液 5%～25%
水性聚噻吩分散液 5%～15%
水性聚氨酯树脂 3%～5%
交联剂 0.1%～2%
润湿剂 0.01%～0.1%
去离子 水55%～86%；
所述水性碳纳米管分散液中的碳纳米管重量占比为0.5～1%，余量为水；
所述水性聚噻吩分散液中的聚噻吩重量占比为0.5～1%，余量为水；
在所述防静电膜表面涂硅油形成硅油层，所述硅油层的干厚为0.01μm-1μm，所述硅油层表面电阻介于103Ω-106Ω；
所述防静电层的厚度为0.03μm-0.08μm。
2.根据权利要求1所述的防静电膜，其特征在于，所述水性碳纳米管为单壁、多壁中的一种或其组合。
3.根据权利要求1所述的防静电膜，其特征在于，所述润湿剂为非离子型表面润湿剂。
4.根据权利要求1所述的防静电膜，其特征在于，在23℃×50%RH的湿度下，所述防静电膜表面电阻介于103Ω-104Ω。
5.一种制备如权利要求1-4中任一项权利要求 所述防静电膜的方法，其特征在于，先将结晶和干燥处理的聚酯切片送入到相应的挤出系统熔融挤出，流延在转动的冷却辊上，将冷却后的铸片预热纵向拉伸，纵向拉伸比为3～5倍，通过凹版涂布、丝棒涂布或浸涂方式中的一种，将配置好的防静电涂布液涂布在经过纵向拉伸后的薄膜的一面或者两面，将涂好防静电涂布液的薄膜经过加热干燥后，横向拉伸3～5倍，再经过热定型收卷，得到所述防静电膜。
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