CN111073495A

CN111073495A - 长效防静电涂料及防静电涂层

Info

Publication number: CN111073495A
Application number: CN201911397359.6A
Authority: CN
Inventors: 张景春; 司家林
Original assignee: Suzhou Fulang Optical Materials Co ltd
Current assignee: Anhui Fulang optical materials Co.,Ltd.
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2039-12-30
Also published as: CN111073495B

Abstract

本发明涉及一种长效防静电涂料及防静涂层。该长效防静电涂料，按照质量份数计，包括如下原料：光敏树脂3份～4份；活性单体3份～6份；光引发剂0.5份～1份；无机纳米导电剂0.001份～0.3份；氟表面活性剂0.1份～0.5份；以及稀释剂60份～120份。本发明的防静电涂料在无机纳米导电剂较少添加量的情况下，保证了良好的防静电效果，且保持了原有基材的透光率。

Description

长效防静电涂料及防静电涂层

技术领域

本发明涉及材料化学技术领域，特别是涉及一种长效防静电涂料及防静电涂层。

背景技术

防静电涂层作为一种功能型涂层，伴随着微电子行业的发展和生产安全要求的不断提高，获得越来越多的应用和发展。而不同行业对防静电涂层的电阻值和透光率要求也不同，比如地坪涂料要求电阻值为10⁴～10⁹Ω，钢制油罐要求电阻值为10⁸～10¹¹Ω，以上两种领域对涂层的透光率没有要求，而PVC/PC/PMMA板材防静电涂层往往要求电阻值在10⁶～10⁸Ω，且对透光率要求很高(一般要求△T＜2％)，一般用于高端搬到设备防护和超净无尘室透明隔断等领域。针对此类防静电性能要求高且对涂层透光性有严格要求的领域，普通的防静电涂层无法满足要求。

防静电涂层的制作工艺一般是将防静电涂料经喷涂、刮涂、淋涂等方式，再经烘烤固化等供以后在目标材料表面形成防静电涂层。根据防静电涂层固化方式不同，可分为UV固化型防静电涂层、热固化型防静电涂层和非固化型防静电涂层；根据防静电涂层的透光率来分，可分为普通防静电涂层和透明防静电涂层；根据防静电剂的种类不同，又可分为短效型防静电涂层和长效型防静电涂层。随着市场对防静电涂层性能要求的提升，UV固化型长效透明防静电涂层，因其施工简单、寿命持久、防静电效果优异、表面硬度高、耐磨性好以及透光性高等优点，已成为高端防静电制品和防静电领域的一种必然趋势。

目前UV固化型透明防静电涂层主要有三种，一种是短效型导电高分子硬涂层，这种防静电涂层的透光率和硬度都能满足要求，但受限于导电高分子受光易分解的特性，在一些特定场合无法保持有效的防静电效果；另一种是长效无机填料硬涂层，以碳纳米管和半导体纳米金属氧化物为代表，但目前以此类添加剂制作的涂料，因大分子树脂对导电纳米材料的包覆，防静电效果一般不佳(＞10⁹Ω)，或者在10⁶～10⁸Ω的前提下，对透光率损失较大(△T＞2％)，无法满足使用要求。

发明内容

基于此，有必要针对传统的防静电涂料的防静电和透光效果不能同时满足使用要求的问题，提供一种长效防静电涂料及防静电涂层。

一种长效防静电涂料，按照质量份数计，包括如下原料：

在其中一个实施例中，所述氟表面活性剂选自非离子型氟表面活性剂、阴离子型氟表面活性剂和阳离子型氟表面活性剂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述无机纳米导电剂的质量为所述长效防静电涂料总质量的0.001％～0.3％。

在其中一个实施例中，所述无机纳米导电剂选自单壁碳纳米管、单层石墨烯和半导体金属氧化物中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述光敏树脂选自4官能～6官能的聚氨酯丙烯酸酯低聚物。

在其中一个实施例中，所述活性单体包括至少一种三官能及以上的单体和至少一种三官能以下的单体；所述三官能及以上的单体为1.5质量份～3质量份，所述三官能以下的单体为1.5质量份～3质量份。

在其中一个实施例中，所述光引发剂为1-羟基-环己基-苯基甲酮和/或2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。

在其中一个实施例中，按照质量份数，所述稀释剂包括10份～30份水、50份～70份醇和7份～13份甲基酰胺。

在其中一个实施例中，还包括0.3质量份～1质量份助剂。

本发明提供一种防静电涂层，形成所述防静电涂层的材料包括任一项所述的长效防静电涂料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明采用氟表面活性剂作为无机纳米导电剂的分散剂，其与无机纳米导电剂表面具有较强的氢键作用力，在固化成膜过程中，氟表面活性剂会向涂层表面迁移，将分散的无机纳米导电剂迁移至涂层表面，从而在无机纳米导电剂较少添加量的情况下，保证了良好的防静电效果，且保持了原有基材的透光率。同时涂料经UV固化后形成最上层为无机纳米导电层，下层为光敏树脂硬涂层，两层之间通过树脂紧密结合在一起，使上层的无机纳米导电层附着力性能优异，耐IPA擦拭，具有高硬度，耐刮伤等优点。而且，由于使用无机导电纳米材料，防静电效果持久，耐候性能优异。

附图说明

图1为本发明一实施方式的防静电制品的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种长效防静电涂料，按照质量份数计，包括如下原料：

氟表面活性剂具有高的表面活性，其分子间的范德华引力小，活性剂分子从溶液中移至溶液表面所需的张力小，导致了活性剂分子在溶液表面大量的聚集，形成强烈的表面吸附，在涂料体系固化过程中，会迁移向涂料表面迁移，并将导电剂迁移至涂料表面，制备的涂层的防静电性能优异。

优选地，氟表面活性剂选自非离子型氟表面活性剂、阴离子型氟表面活性剂和阳离子型氟表面活性剂中的至少一种；如全氟烷基醚羧酸盐、全氟烷基苯磺酸盐、全氟烷基/醚/醇共聚物、全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚等。该氟表面活性剂具有水/醇共溶性，可经预分散、砂磨、均质、超声等过程修饰，与纳米材料形成稳定的分散液。

进一步地，无机纳米导电剂的质量为长效防静电涂料总质量的0.001％～0.3％。本发明的防静电及只需少量的无机纳米导电剂便能保持良好的导电性能，表面电阻为10⁶～10⁸Ω，且光学性能优异，透光率较原始目标基材下降仅为0.5～1％。

在一些实施例中，无机纳米导电剂选自单壁碳纳米管、单层石墨烯和半导体氧化物中的至少一种。半导体氧化物可以选择掺锡氧化铟(ITO)、掺锑二氧化锡(ATO)和掺铝氧化锌(AZO)等等。上述导电剂均为纳米材料，耐光照老化性能优异，是典型的长效型防静电剂。

在一些实施例中，光敏树脂选自4官能～6官能的聚氨酯丙烯酸酯低聚物。聚氨酯丙烯酸酯(PUA)的分子中含有丙烯酸官能团和氨基甲酸酯键，固化后的涂层具有聚氨酯的高耐磨性、粘附力、柔韧性、高剥离强度和优良的耐低温性能以及聚丙烯酸酯卓越的光学性能和耐候性。

在一些实施例中，活性单体包括至少一种三官能及以上的单体，如为DPHA(二季戊四醇六丙烯酸酯)、PET3A(季戊四醇三丙烯酸酯)、TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)，和至少一种三官能以下的单体，如TPGDA(二缩三丙二醇二丙烯酸酯)、HDDA(己二醇二丙烯酸酯)、ACMO(丙烯酸吗啉)等。

更优选地，三官能及以上的单体为1.5质量份～3质量份，三官能以下的单体为1.5质量份～3质量份。

在一些实施例中，光引发剂为1-羟基-环己基-苯基甲酮和/或2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。

更优选的，光引发剂为1-羟基-环己基-苯基甲酮和2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦按0.3～0.5:0.2～0.5的质量比组成的混合物。

在一些实施例中，按照质量份数，稀释剂包括10份～30份水、50份～70份醇和7份～13份甲基酰胺。其中，醇包括甲醇、乙醇、正丙醇或丁醇中的一种或多种；甲基酰胺类稀释剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或多种。

上述乙醇、正丙醇、丁醇、二甲基乙酰胺为有机溶剂，可稀释溶解树脂，起到稀释剂的作用，搭配聚氨酯丙烯酸酯来达到溶剂平稳挥发、得到平滑的涂膜的目的。

在一些实施例中，上述的防静电涂料还包括0.3质量份～1质量份助剂。助剂包括消泡剂、分散剂、防沉剂、抗氧剂、附着力促进剂、防腐剂、pH调节剂、成膜助剂、流平剂中的一种或多种。

优选地，助剂为抗氧剂和/或流平剂；更优选的，抗氧剂的重量份为0.1～0.4份，流平剂的重量份为0.2～0.6份；更优选的，抗氧剂为2,6二叔丁基对甲酚，流平剂为改性聚硅氧烷。

本发明的上述长效防静电涂料的制备方法包括如下步骤：

将氟表面活性剂与无机纳米导电剂先进行混合分散，然后与光敏树脂、活性单体、光引发剂、氟表面活性剂和稀释剂进行混合即得。

本发明提供一种防静电涂层，形成防静电涂层的材料包括上述的长效防静电涂料。

本发明还提供一种防静电制品，具有上述防静电涂层。

该防静电涂层由如上述的长效防静电涂料经涂布工艺涂敷在基材上后经干燥、光固化得到。

进一步地，涂布工艺可为喷涂、淋涂、浸涂、辊涂、刷涂等。涂布工艺简单易行，便于操作。

优选地，干燥的条件为：60℃～70℃条件下热固化5～8分钟；更优选的，经60℃、68℃、60℃三段温度热固化，每段固化时间相同，总固化时间为5～8分钟，得到预制品。

优选地，光固化的条件为：将干燥后的涂有长效防静电涂料的预制品以2～3m/min的速度进入光源区，累计辐射500～800mj/cm²。

如图1所示，本发明提供的防静电制品100包括基材110及位于基材表面的防静电涂层120；其中，防静电涂层包括光敏树脂硬涂层121及无机纳米导电层122。

该长效防静电涂料涂覆于基材110表面后，随着溶剂的挥发，氟表面活性剂将导电无机材料迁移至涂层表面，经UV固化后形成的防静电涂层120是上层为无机纳米导电层122，下层为光敏树脂硬涂层121的涂层，两层之间通过树脂紧密结合在一起，使上层无机纳米导电层附着力性能优异，可耐IPA擦拭2000次以上。

进一步地，基材可以为PVC板、PC板、PMMA板等。

本发明的防静电涂层在PVC或PC表面的硬度为HB，在PMMA表面的硬度为2H，具有优异的耐划伤性。

优选的，如上述的防静电涂层的厚度为4～15μm；更优选为6μm～10μm。

实施例1

将6官能聚氨酯丙烯酸酯低聚物3kg与全氟烷基醚羧酸钾盐0.39kg混合分散，然后与TMPTA 2kg、TPGDA 2kg、1-羟基-环己基-苯基甲酮0.5kg、水11.8kg、乙醇5kg、正丙醇35kg、正丁醇30kg、二甲基乙酰胺10kg、碳纳米管0.01kg及2,6二叔丁基对甲酚0.3kg混匀，即得长效防静电涂料。

实施例2

将4官能聚氨酯丙烯酸酯低聚物3kg与全氟壬烯氧基苯磺酸钠0.39kg进行混合分散，然后与DPHA 2kg、TPGDA 2kg、1-羟基-环己基-苯基甲酮0.5kg、水11.8kg、乙醇5kg、正丙醇35kg、正丁醇30kg、二甲基乙酰胺10kg、碳纳米管0.01kg及2,6二叔丁基对甲酚0.3kg混匀，即得长效防静电涂料。

实施例3

将6官能聚氨酯丙烯酸酯低聚物3kg与全氟烷基聚乙二醇0.4kg进行混合分散，然后与DPHA 2kg、HDDA 2kg、1-羟基-环己基-苯基甲酮0.5kg、水11.5kg、乙醇5kg、正丙醇35kg、正丁醇30kg、二甲基乙酰胺10kg、ATO 0.3kg及2,6二叔丁基对甲酚0.3kg混匀，即得长效防静电涂料。

实施例4

将4官能聚氨酯丙烯酸酯低聚物3kg与全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚0.4kg进行混合分散，然后与TMPTA 2kg、TPGDA 2kg、1-羟基-环己基-苯基甲酮0.5kg、水11.5kg、乙醇5kg、正丙醇35kg、正丁醇30kg、二甲基乙酰胺10kg、ATO 0.3kg及2,6二叔丁基对甲酚0.3kg混匀，即得长效防静电涂料

对比例1

与实施例4基本相同，区别在于，将全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚替换为十二烷基苯磺酸钠。

对比例2

与实施例4基本相同，区别在于，将全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚替换为十六烷基三甲基溴化铵。

对比例3

与实施例4基本相同，区别在于，全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚为0.01kg。

对比例4

与实施例4基本相同，区别在于，全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚为3kg。

对比例5

与实施例4基本相同，区别在于，ATO为1kg。

上述实施例1～4和对比例1～5制备的长效防静电涂料的细度为D50 20μm，粘度：24℃5CPS，pH为8.5。

将实施例1～4和对比例1～5制备的长效防静电涂料按照以下步骤制作于亚克力(PMMA)板上：

1)、首先对PMMA板进行清洗，包含吹洗和溶剂清洗。

2)、使用长效抗静电涂料对清洗后的PMMA板进行淋涂，涂层厚度7μm；然后进行三段温度干燥，分别为65℃干燥8分钟，得到预制品。

3)、将预制品以2m/min的速度进入光源区，累计辐射800mj/cm²，分别得到实验组1～4和对比组1～5的防静电PMMA板。

性能测试

将实验组1～4及对比组1～5制备得到的防静电PMMA板进行各项性能指标评价，评价结果如表1所示：

表1

注：PMMA板的初始硬度2H，透光率91.5％，OK表示涂层的防静电性能变化率≤10％；NG表示涂层的防静电性能变化率＞10％。

由以上实验组和对比组的测试数据可知，本发明采用氟表面活性剂可将分散的无机纳米导电剂迁移至涂层表面，从而在无机纳米导电剂较少添加量的情况下，保证了良好的防静电效果，且保持了原有基材的透光率。如使用普通表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵)，则无机纳米导电剂在光敏树脂中均匀分布，导致表面电阻较大，抗静电效果差。且涂料中中氟表面活性剂添加量过少时，则无机纳米导电剂向表层迁移能力有限，表面电阻增加；当氟表面活性剂添加量过多时，表面活性剂对无机纳米导电剂表面形成包覆作用，导电性也会下降。当无机纳米导电剂含量增加时，涂料的透光率下降，表面电阻也会降低，但无法满足光学性能要求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种长效防静电涂料，其特征在于，按照质量份数计，包括如下原料：

2.根据权利要求1所述的长效防静电涂料，其特征在于，所述氟表面活性剂选自非离子型氟表面活性剂、阴离子型氟表面活性剂和阳离子型氟表面活性剂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的长效防静电涂料，其特征在于，所述无机纳米导电剂的质量为所述长效防静电涂料总质量的0.001％～0.3％。

4.根据权利要求1所述的长效防静电涂料，其特征在于，所述无机纳米导电剂选自单壁碳纳米管、单层石墨烯和半导体金属氧化物中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的长效防静电涂料，其特征在于，所述光敏树脂选自4官能～6官能的聚氨酯丙烯酸酯低聚物。

6.根据权利要求1所述的长效防静电涂料，其特征在于，所述活性单体包括至少一种三官能及以上的单体和至少一种三官能以下的单体；所述三官能及以上的单体为1.5质量份～3质量份，所述三官能以下的单体为1.5质量份～3质量份。

7.根据权利要求1所述的长效防静电涂料，其特征在于，所述光引发剂为1-羟基-环己基-苯基甲酮和/或2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。

8.根据权利要求1所述的长效防静电涂料，其特征在于，按照质量份数，所述稀释剂包括10份～30份水、50份～70份醇和7份～13份甲基酰胺。

9.根据权利要求1～8任一所述的长效防静电涂料，其特征在于，还包括0.3质量份～1质量份助剂。

10.一种防静电涂层，其特征在于，形成所述防静电涂层的材料包括权利要求1～9任一项所述的长效防静电涂料。