CN112708358B - 一种防静电薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及胶粘膜领域，具体公开了一种防静电薄膜及其制备方法。一种防静电薄膜包括依次设置的胶粘层、基材、防静电层和隔离层，其中防静电层的导电填料起到静电泄露作用，同时防静电层的苯胺三聚体和隔离层的聚（6‑羧基吲哚）之间形成电流通道，使得隔离层表面的静电荷由隔离层快速迁移至防静电层，防静电薄膜具有较好的防静电作用，当防静电薄膜使用在喷漆车间内壁上时，降低喷漆车间发生爆炸的可能性；其制备方法为：基材热压成膜，表面进行电晕处理，其中一面形成胶粘层，另一面形成防静电层，最后在防静电层上远离胶粘层的一面形成隔离层。

Description

一种防静电薄膜及其制备方法
技术领域
本申请涉及胶粘膜领域，更具体地说，它涉及一种防静电薄膜及其制备方法。
背景技术
喷漆行业中静电危害为主要危害：喷漆时，漆料溅落在车间墙壁上易发生静电聚集，引燃车间内壁上附着的漆料以及堆放在车间内的漆料，导致喷漆车间发生剧烈爆炸。
目前，为了降低喷漆车间发生爆炸的可能性，常采用的措施为清水冲洗车间内壁，使得废漆料从车间内壁上剥离，车间的内壁上附有水膜，通过泄漏的方式进行静电去除，但此方法存在如下缺陷：首先，清水冲洗的操作繁琐，需要多次清洗才可将车间内壁上的废漆料去除，耗水量大，产生的废水中含有废漆料，难以处理，不节约环保；其次，水膜易干燥失去，防静电的作用不佳。
发明内容
为了降低喷漆车间发生爆炸的可能性，本申请提供一种防静电薄膜及其制备方法。
第一方面，本申请提供的一种防静电薄膜，采用如下的技术方案：
一种防静电薄膜，包括依次设置的胶粘层、基材、防静电层和隔离层；
所述防静电层由如下重量份的组分制得：
导电填料 10-20份
苯胺三聚体 5-9份
环氧树脂 60-80份；
所述隔离层由如下重量份的组分制得：
Figure GDA0003790748380000011
通过采用上述技术方案，胶粘层、基材、防静电层和隔离层构成防静电薄膜，胶粘层将防静电膜粘接在车间内壁上，防静电层通过环氧树脂粘接在基材表面，导电填料分散在环氧树脂内，同时防静电层的苯胺三聚体与隔离层的聚(6-羟基吲哚)发生酰胺化反应，形成的交联网络中存在π-π共轭，使得防静电层和隔离层之间形成电子流通通道，静电荷由隔离层迁移至防静电层，使得隔离层不会阻隔防静电层的导电作用，且与防静电层在提高防静电薄膜的导电性方面存在协同作用，因此，此防静电薄膜能起到较好的防静电作用，降低喷漆车间由于静电聚集发生爆炸的可能性；
除此之外，隔离层一方面对防静电层起到保护作用，降低喷漆颗粒在高速气流下对防静电层的造成损伤，延长防静电薄膜的使用寿命，另一方面，隔离层的表面光滑，当防静电薄膜成卷时，具有防粘作用。
优选的，所述导电填料为碳纳米管、石墨、金属粉末中的一种或几种。
通过采用上述技术方案，上述导电填料均具有较高的导电性，因此，防静电薄膜的防静电效果较好。
优选的，所述导电填料优选碳纳米管。
通过采用上述技术方案，苯胺三聚体对碳纳米管具有分散作用，使得碳纳米管可以均匀地分散在环氧树脂中，降低碳纳米管团聚的可能性，进一步改善防静电薄膜的防静电性能。
优选的，所述导电填料的平均粒径为10-100nm。
通过采用上述技术方案，导电填料的平均粒径越小，在环氧树脂中的分散程度越高，制得防静电层的导电性越好，因此，防静电薄膜的防静电性能越好。
优选的，所述胶粘层为丙烯酸聚酯类压敏胶，其包括如下重量份的组分制得：丙烯酸丁酯35-50份、甲基丙烯酸甲酯25-35份、丙烯酸25-35份、去离子水60-85份、丙烯酸聚醚磷酸酯1-7份、偶氮二异丁腈1-2份。
通过上述技术方案，胶粘层为丙烯酸聚酯类压敏胶，具有良好的粘性，能够将喷漆车间内壁和防静电薄膜粘接，当防静电薄膜使用一段时间后，撕拉防静电薄膜进行更换，方便对喷漆车间墙壁进行清理，节约水资源，绿色环保。
优选的，所述胶粘层中还包括石墨粉填料，所述石墨粉填料与丙烯酸压敏胶的质量比为1:(200-300)。
通过采用上述技术方案，石墨粉填料一方面起到导电作用，当防静电薄膜远离车间内壁时，防静电薄膜与车间内壁发生摩擦，产生静电，石墨粉使得静电快速泄漏，进一步降低喷漆车间内壁上发生静电聚集的可能性，降低喷漆车间发生爆炸的可能性。
优选的，所述基材为聚乙烯膜，其包括如下重量份的组分制得：低密度聚乙烯80-98份，所述低密度聚乙烯膜为吹塑级。
通过上述技术方案，低密度聚乙烯制得聚乙烯膜具有优良的化学稳定性和耐水性。
第二方面，本申请提供一种防静电薄膜的制备方法，采用如下的技术方案：
一种防静电薄膜的制备方法，由以下工艺步骤制得：
S1、基材成膜：称取配方量的低密度聚乙烯，在160-200℃时挤压机挤压成膜，得到基材；
S2、基材后处理：将基材两面进行电晕处理，制得改性基材；
S3、胶粘层的制备：称取配方量的丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、去离子水、丙烯酸聚醚磷酸酯和偶氮二异丁腈，先将丙烯酸聚醚磷酸酯和去离子水搅拌制得乳化液，再加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸搅拌共混制得丙烯酸酯乳液，最后将丙烯酸酯乳液涂覆在基材上，在70-115℃烘干，制得胶粘层；
S4、防静电层的制备：称取配方量的导电填料、苯胺三聚体和环氧树脂，搅拌共混，超声分散，制得防静电剂，防静电剂涂覆在基材远离胶粘层的一面上，在70-90℃烘干，制得防静电层；
S5、隔离层的制备：称取配方量的水溶性丙烯酸环氧树脂、氧化聚乙烯蜡、甲苯、乙腈、聚(6-羧基吲哚)、过硫酸钾，搅拌共混，制得水性光油，将水性光油涂覆在防静电层远离在基材的一面上，在90-120℃下烘干，制得隔离层。
通过采用上述技术方案，电晕处理使得胶粘层和防静电层均能与基材粘接牢固，基材、粘接层、防静电层和隔离层组成防静电薄膜，起到防静电作用，降低喷漆车间发生爆炸的可能性。
优选的，所述步骤S2中电晕处理在氧气气氛下进行，高压电容电压为20-40KV，处理时间为0.5-1h。
通过采用上述技术方案，在此工艺参数内的电晕处理使得基材具有良好的表面粘接强度。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用聚(6-羧基吲哚)在乙腈和甲苯的混合溶剂下在环氧树脂表层与苯胺三聚体进行酰胺化反应，形成π-π共轭的导电交联网络，使得隔离层表面的静电荷由隔离层快速迁移至防静电层，防静电层的导电填料具有良好的导电性，使得静电快速泄漏，消除静电，隔离层与防静电层在防静电方面具有协同作用，此防静电薄膜能起到较好的防静电作用，降低喷漆车间由于静电聚集发生爆炸的可能性；同时隔离层延长防静电薄膜的使用寿命。
2、本申请中优选采用导电填料为碳纳米管和苯胺三聚体作为分散剂，使得碳纳米管在环氧树脂中的分散效果较好，防静电层的导电性较好，从而进一步改善防静电薄膜的防静电性能。
3、本申请中优选在胶粘层内掺加石墨粉作为导电填料，当防静电薄膜在远离喷漆车间内壁时，与喷漆车间内壁发生摩擦产生静电荷，石墨粉使得静电快速泄漏，进一步降低喷漆车间内壁上发生静电聚集的可能性，降低喷漆车间发生爆炸的可能性。
4、本申请的方法对基材进行电晕处理，使得防静电层和胶粘层牢固附着在基材上，粘接层使得防静电薄膜与喷漆车间内壁连接牢固，防静电层和隔离层组成防静电薄膜，起到防静电作用，降低喷漆车间发生爆炸的可能性。
具体实施方式
以下实施例中的原料规格和来源具体如下表1所示：
表1.实施例中的原料规格和来源
Figure GDA0003790748380000041
实施例
实施例1
一种防静电薄膜，按照如下制备工艺制得：
S1、基材成膜：称取80g低密度聚乙烯放入烘箱80℃干燥2h，投入挤压机，挤压机各段温度设定为：加料段160℃、塑化段180℃、均化段200℃、机头170℃，在螺杆转速为65r/min的条件下，挤出成膜，得到基材；
S2、基材后处理：将基材穿设在电晕处理机中，基材双面均穿过一对电极，在氧气气氛下，设定高压电容电压为30KV，处理时间为0.5h，对基材的两面进行电晕处理，制得改性基材；
S3、胶粘层的制备：
称取35g丙烯酸丁酯、25g甲基丙烯酸甲酯、25g丙烯酸、60g去离子水、1g丙烯酸聚醚磷酸酯和1g偶氮二异丁腈；
先将丙烯酸聚醚磷酸酯和去离子水搅拌制得乳化液，再加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸搅拌共混制得丙烯酸酯乳液，最后将丙烯酸酯乳液通过丝网印刷技术涂覆在基材上，涂覆有丙烯酸酯乳液的基材放置在烘箱内，在95℃下烘烤2h，制得胶粘层；
S4、防静电层的制备：
称取10g碳纳米管、5g苯胺三聚体和60g环氧树脂，将上述物质进行共混，在搅拌转速为500r/min的条件下搅拌10min，搅拌混合所得匀浆在超声频率为40Hz、超声时间为1h的条件下进行超声分散，制得防静电剂；
将防静电剂通过丝网印刷技术涂覆在基材远离胶粘层的一面上，涂覆有防静电剂的基材放置在烘箱内，在80℃下烘烤2h，制得防静电层；
S5、隔离层的制备：
称取30份水溶性丙烯酸环氧树脂、5g氧化聚乙烯蜡、15g甲苯、15g乙腈、10g聚(6-羧基吲哚)、1g过硫酸钾，将上述物质进行共混，在搅拌转速为500r/min的条件下搅拌10min，制得水性光油；
将水性光油通过丝网印刷技术涂覆在防静电层远离在基材的一面上，涂覆有水性光油的基材放置在烘箱内，在105℃下烘烤2h，制得隔离层。
实施例2
一种防静电薄膜，在实施例1的基础上制备，与实施例1的不同点在于：步骤S2中掺加了0.6g石墨(平均粒径为100nm)。
实施例3-7
一种防静电薄膜，在实施例2的基础上制备，与实施例2的不同点在于：步骤S4中所加导电填料不同，碳纳米管、石墨粉、铜粉的平均粒径均为40nm，具体组成如下表2所示：
表2.导电填料的组成
导电填料 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
碳纳米管(g) / / / 5 4
石墨(g) 10 / 5 5 3
铜(g) / 10 5 / 3
实施例8-9
一种防静电薄膜，在实施例2的基础上制备，与实施例2的不同点在于：基材、胶粘层、防静电层和隔离层的组成质量不同，具体数值如下表3所示：
表3.导电填料的组成
Figure GDA0003790748380000051
Figure GDA0003790748380000061
对比例
对比例1
一种防静电薄膜，与实施例1的制备方法相似，与实施例1的区别点在于：步骤S4中将苯胺三聚体替换为等质量的环氧树脂且步骤S5中将聚(6-羧基吲哚)替换为等质量的水溶性丙烯酸环氧树脂。
对比例2
一种防静电薄膜，与实施例1的制备方法相似，与实施例1的区别点在于：步骤S5中将聚(6-羧基吲哚)替换为等质量的水溶性丙烯酸环氧树脂。
性能检测试验
检测方法
1、表面电阻率按照ISO287-2017的检测标准进行检测；
2、残胶检测：根据实施例1-9和对比例1-2的制备方法分别制备11组1m×0.2m×0.005m的防静电薄膜，将十一组防静电薄膜收卷再展开，观察防静电薄膜的隔离层上有无残胶。
检测数据
实施例1-9和对比例1-2的表面电阻率检测数据如下表4所示：
表4.实施例1-9和对比例1-2的表面电阻率
Figure GDA0003790748380000071
结合实施例1和对比例1-2并结合表4可以看出：实施例1中的防静电层的苯胺三聚体和隔离层中的聚(6-羧基吲哚)通过酰胺键进行接枝，使得防静电薄膜的隔离层与防静电层之间形成电流通道，防静电薄膜的表面电阻率由5.4×1012Ω降低至2.3×108Ω，防静电层与隔离层在提高防静电薄膜的导电性方面存在协同作用，使得防静电薄膜的导电性显著提高。
结合实施例1-9并结合表4可以看出：
首先，本申请由实施例制得的防静电薄膜表面电阻率均在105-1012之间，满足作为静电逸散材料的标准，具有导电性，起到较好的防静电作用；
其次，防静电薄膜的隔离层对胶粘层具有较好的防粘作用，均无残胶残留在防静电薄膜的隔离层表面；
最后，防静电薄膜的最佳制备方法为实施例9的制备方法。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种防静电薄膜，其特征在于：包括依次设置的胶粘层、基材、防静电层和隔离层；
所述防静电层由如下重量份的组分制得：
导电填料 10-20份
苯胺三聚体 5-9份
环氧树脂 60-80份；
所述导电填料为碳纳米管、石墨、金属粉末中的一种或几种；
所述隔离层由如下重量份的组分制得：
水溶性丙烯酸环氧树脂 30-40份
氧化聚乙烯蜡 5-10份
甲苯 15-20份
乙腈 15-20份
聚（6-羧基吲哚） 10-20份
过硫酸钾 1-5份；
所述胶粘层为丙烯酸聚酯类压敏胶，其包括如下重量份的组分制得：
丙烯酸丁酯35-50份、甲基丙烯酸甲酯25-35份、丙烯酸25-35份、去离子水60-85份、丙烯酸聚醚磷酸酯1-7份、偶氮二异丁腈1-2份；
所述胶粘层中还包括石墨粉填料，所述石墨粉填料与丙烯酸压敏胶的质量比为1:(200-300）。
2.根据权利要求1所述的一种防静电薄膜，其特征在于：所述导电填料优选碳纳米管。
3.根据权利要求2所述的一种防静电薄膜，其特征在于：所述导电填料的平均粒径为10-100nm。
4.根据权利要求1所述的一种防静电薄膜，其特征在于：所述基材为聚乙烯膜，其包括如下重量份的组分制得：低密度聚乙烯80-98份，所述低密度聚乙烯膜为吹塑级。
5.权利要求1-4中任意一项所述的一种防静电薄膜的制备方法，其特征在于：由以下工艺步骤制得：
S1、基材成膜：称取配方量的低密度聚乙烯，在160-200℃时通过挤出机挤出成膜，得到基材；
S2、基材后处理：将基材两面进行电晕处理，制得改性基材；
S3、胶粘层的制备：称取配方量的丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、去离子水、丙烯酸聚醚磷酸酯和偶氮二异丁腈，先将丙烯酸聚醚磷酸酯和去离子水搅拌制得乳化液，再加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸搅拌共混制得丙烯酸酯乳液，最后将丙烯酸酯乳液涂覆在基材上，在70-115℃烘干，制得胶粘层；
S4、防静电层的制备：称取配方量的导电填料、苯胺三聚体和环氧树脂，搅拌共混，超声分散，制得防静电剂，防静电剂涂覆在基材远离胶粘层的一面上，在70-90℃烘干，制得防静电层；
S5、隔离层的制备：称取配方量的水溶性丙烯酸环氧树脂、氧化聚乙烯蜡、甲苯、乙腈、聚（6-羧基吲哚）、过硫酸钾，搅拌共混，制得水性光油，将水性光油涂覆在防静电层远离在基材的一面上，在90-120℃下烘干，制得隔离层。
6.根据权利要求5所述的一种防静电薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中电晕处理在氧气气氛下进行，处理时间为0.5-1.5s。
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