CN114874690B - 长效抗静电剂、制备方法及抗静电膜 - Google Patents

长效抗静电剂、制备方法及抗静电膜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了长效抗静电剂、制备方法及抗静电膜，抗静电剂原料包括，以重量份数计：1‑5份咪唑啉盐，0.2‑2份季铵盐，0.1‑1份胺盐，单壁碳纳米管0.5‑1份，5‑10份树脂，2‑5份分散剂，87‑96份去离子水。本发明通过优化抗静电剂中导电助剂以及成膜物质的配合，从而在改善成膜性的同时，还有效地优化了产品的抗老化、抗剥离性能，有效改善了产品的稳定性和使用寿命。

Description

长效抗静电剂、制备方法及抗静电膜
技术领域
本发明是关于电子抗静电涂层技术领域，特别是关于一种长效抗静电剂、制备方法及抗静电膜。
背景技术
膜类在模切加工或使用过程中会积累静电，当大量积累静电时候，会对仓库或者设备产生危害，容易发生火灾。当电子行业使用保护膜等膜类时，当静电大量积累电压过大，容易击穿电子设备，导致电子设备瘫痪损坏。静电会吸附空气中的灰尘杂质，因此在需要干净的环境中需要除去物体表面的静电，在物体表面喷涂或直涂一层抗静电剂则可以避免静电带来的影响，消除或减少静电带来的危害。
市面上用于膜类表面防静电的抗静电剂多数为油性抗静电剂，此类抗静电剂在制备过程中容易产生易挥发有机物，对制备人员和环境有一定的危害。在使用时还需加入其他的溶剂来进行涂布喷涂，使用不方便。在膜类上添加防静电涂层使其能够长久有效的防止静电带来的危害，目前市面上很多表面抗静电剂使用寿命短，容易失效，给生产带来麻烦和损失。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种长效抗静电剂、制备方法及抗静电膜，针对现有抗静电剂产品中导电助剂易因老化、结合性能等方面因素的影响，而发生老化阻抗增强、剥离脱落等致使产品抗静电性能下降，故而通过优化抗静电剂中导电助剂以及成膜物质的配合，形成了良好的包覆结合形成，在干燥形态下形成了关联微胶囊的形式，从而在改善成膜性的同时，还有效地优化了产品的抗老化、抗剥离性能，有效改善了产品的稳定性和使用寿命。
为实现上述目的，本发明的实施例提供了长效抗静电剂，其原料包括，以重量份数计：1-5份咪唑啉盐，0.2-2份季铵盐，0.1-1份胺盐，单壁碳纳米管0.5-1份，5-10份树脂，2-5份分散剂，87-96份去离子水。优选的，单壁碳纳米管的直径为4-5nm,长度为100nm-2μm。
本方案中形成了良好的包覆结合形成，在干燥形态下形成了关联微胶囊的形式，此时，咪唑啉盐、季铵盐、胺盐等经过优化后的研磨速度进行研磨，而被以薄壁微胶囊的形式的包覆于树脂层中，而单壁碳纳米管经过研磨，则在研磨体系中形成了一定程度的取向，取向率(指在一个特定方向同一方向的纳米管的占比。同一方向是沿特定方向±5°范围。)不超过40％，从而形成了在体系中沿取向方向成“囊体岛-纳米管串接”串接关联形态，实现胶囊表面的季铵盐提供的孤对电子与岛间的纳米管串联结构的电子云之间的共轭偶联，以利于体系的稳定性和导电性的保留。而在非取向角度则形成交叉关联的非对称结构，在微观形态上可以与其它导电助剂配合而形成有利于电子迁移的共轭结构，而降低胶囊结构的阻抗影响，从而有效改善产品的电导性能。而如果采用较好的纳米线取向结构，以及完全混乱的非取向结构均会不利于改善导电性和优化纳米线用量，在使用完全非取向结构时需要更大的导电剂用量，以实现各向同性的导电性优化，降低了对胶囊结构的需求与影响；而采用全取向结构则会降低不同纳米管串接结构之间的电子云共轭性，影响电性能。研磨优选为球磨，优选为20mm玛瑙研磨球400-600rpm，物料/玛瑙球体积比1：(8-10)。
在本发明的一个或多个实施方式中，咪唑啉盐、季铵盐和胺盐的质量比满足(2-6)：(0.5-3)：1。
在本发明的一个或多个实施方式中，树脂的质量与咪唑啉盐、季铵盐以及胺盐质量之和的比例为(1-4):1。
在本发明的一个或多个实施方式中，咪唑啉盐为2-烷基-1,1-二羟乙基咪唑啉高氯酸盐。
在本发明的一个或多个实施方式中，季铵盐为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐。
在本发明的一个或多个实施方式中，胺盐为N-(烷酰胺基甲基)二乙胺盐酸盐。
在本发明的一个或多个实施方式中，水性树脂选自水性聚氨酯树脂如JF4015等、水性丙烯酸树脂如HANWHA S-20等、水性聚酯树脂如HZ-821等。
在本发明的一个或多个实施方式中，分散剂为醇胺分散剂。优选为丙烯酸醇胺盐类分散剂如W193-113等。
在本发明的一个或多个实施方式中，长效抗静电剂制备方法，包括如下步骤：将咪唑啉盐、季铵盐、胺盐、树脂、单壁碳纳米管、分散剂以及20wt.％的去离子水，混合并研磨15-25min为浓缩浆料；在浓缩浆料中加入剩余的去离子水，高速搅拌研磨，即可。
优选的，将水性分散剂、水性聚氨酯树脂、咪唑啉盐、单壁碳纳米管、胺盐、季铵盐、20％的去离子水，按顺序加入到球磨机中，研磨15-25min，制成浓缩浆料，然后再加入剩余80％的去离子水，在高速搅拌机中搅拌均匀，转速200-400rpm，时间10-15min。制成长久性抗静电剂。
在本发明的一个或多个实施方式中，抗静电膜，包括基底以及形成于基底上的由如前述的长效抗静电剂所形成的薄层。薄层的形成可以以喷涂或直涂等形成形成于PET等膜类表面，进入90℃烘箱中2-3min烘干，即可得到一层抗静电涂层附在表面。
与现有技术相比，根据本发明实施方式的长效抗静电剂、制备方法及抗静电膜，充分考虑了诸如研磨参数不当(如速度过低导致的分布不均，过快则形成破坏性结构)、树脂含量不当(过低以老化脱落，过高则包覆严重)、不同类型导电助剂组配等多重因素的影响，进一步优化了抗静电涂层的组成、微观形态以及制备，从而获得了一种长效稳定的高质量抗静电产品。
具体实施方式
下面结合本发明的具体实施方式，对本发明技术方案进行示例性的详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
实施例1
本实施例中长效抗静电剂，其原料包括，以重量份数计：1份2-烷基-1,1-二羟乙基咪唑啉高氯酸盐，0.2份十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，0.1份N-(烷酰胺基甲基)二乙胺盐酸盐，单壁碳纳米管0.5份，5份水性聚氨酯树脂JF4015，2份丙烯酸醇胺盐类分散剂W193-113，87份去离子水。单壁碳纳米管的直径为4nm,长度为100nm。
将水性分散剂、水性聚氨酯树脂、咪唑啉盐、单壁碳纳米管、胺盐、季铵盐、20％的去离子水，按顺序加入到球磨机中，20mm玛瑙研磨球400rpm，物料/玛瑙球体积比1：8，研磨15min，制成浓缩浆料，然后再加入剩余80％的去离子水，在高速搅拌机中搅拌均匀，转速200rpm，时间10min。制成长久性抗静电剂。
将上述抗静电剂在基底表面以喷涂形成薄层，进入90℃烘箱中2min烘干，即可。
实施例2
本实施例中长效抗静电剂，其原料包括，以重量份数计：3份2-烷基-1,1-二羟乙基咪唑啉高氯酸盐，1份十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，0.5份N-(烷酰胺基甲基)二乙胺盐酸盐，单壁碳纳米管0.8份，8份水性聚氨酯树脂JF4015，4份丙烯酸醇胺盐类分散剂W193-113，92份去离子水。单壁碳纳米管的直径为4.5nm,长度为1μm。
将水性分散剂、水性聚氨酯树脂、咪唑啉盐、单壁碳纳米管、胺盐、季铵盐、20％的去离子水，按顺序加入到球磨机中，20mm玛瑙研磨球500rpm，物料/玛瑙球体积比1：9，研磨20min，制成浓缩浆料，然后再加入剩余80％的去离子水，在高速搅拌机中搅拌均匀，转速300rpm，时间13min。制成长久性抗静电剂。
将上述抗静电剂在基底表面以喷涂形式形成薄层，进入90℃烘箱中2.3min烘干，即可。
实施例3
本实施例中长效抗静电剂，其原料包括，以重量份数计：5份2-烷基-1,1-二羟乙基咪唑啉高氯酸盐，2份十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，1份N-(烷酰胺基甲基)二乙胺盐酸盐，单壁碳纳米管1份，10份水性聚氨酯树脂JF4015，5份丙烯酸醇胺盐类分散剂W193-113，96份去离子水。单壁碳纳米管的直径为5nm,长度为2μm。
将水性分散剂、水性聚氨酯树脂、咪唑啉盐、单壁碳纳米管、胺盐、季铵盐、20％的去离子水，按顺序加入到球磨机中，20mm玛瑙研磨球600rpm，物料/玛瑙球体积比1：10，研磨25min，制成浓缩浆料，然后再加入剩余80％的去离子水，在高速搅拌机中搅拌均匀，转速400rpm，时间15min。制成长久性抗静电剂。
将上述抗静电剂在基底表面以直涂形式形成薄层，进入90℃烘箱中3min烘干，即可。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于：物料/玛瑙球体积比1：6。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于：物料/玛瑙球体积比1：11。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅在于：20mm玛瑙研磨球300rpm。
对比例4
本对比例与实施例1的区别仅在于：20mm玛瑙研磨球800rpm。
实施例4
本实施例与实施例1的区别仅在于：3.2份2-烷基-1,1-二羟乙基咪唑啉高氯酸盐，1.6份十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，0.8份N-(烷酰胺基甲基)二乙胺盐酸盐。
实施例5
本实施例与实施例1的区别仅在于：1.2份2-烷基-1,1-二羟乙基咪唑啉高氯酸盐，0.3份十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，0.6份N-(烷酰胺基甲基)二乙胺盐酸盐。
实施例6
本实施例与实施例1的区别仅在于：1.8份2-烷基-1,1-二羟乙基咪唑啉高氯酸盐，0.9份十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，0.3份N-(烷酰胺基甲基)二乙胺盐酸盐。
实施例7
本实施例与实施例4的区别仅在于：5.6份水性聚氨酯树脂JF4015。
实施例8
本实施例与实施例5的区别仅在于：8.4份水性聚氨酯树脂JF4015。
实施例9
本实施例与实施例6的区别仅在于：9份水性聚氨酯树脂JF4015。
对比例5
本对比例与实施例4的区别仅在于：5份水性聚氨酯树脂JF4015。
对比例6
本对比例与实施例6的区别仅在于：10份水性聚氨酯树脂JF4015。
上述方式方法制备长久性抗静电剂直涂PET长期性能如下表：
以上数据在实验室温度22-25℃，湿度55-80％的环境下测得数据。
从上述实验数据得知，本发明的长久性抗静电剂有着优异的防静电效果，在使用中可以改善PET、PS、钢化玻璃等基材表面电阻，使其达到防静电效果，且能够保证长久抗静电剂层有效防静电。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (5)

1.一种长效抗静电剂，其原料包括，以重量份数计：1-5份咪唑啉盐，0.2-2份季铵盐，0.1-1份胺盐，单壁碳纳米管0.5-1份，5-10份树脂，2-5份分散剂，87-96份去离子水，所述咪唑啉盐、季铵盐和胺盐的质量比满足(2-6)：(0.5-3)：1，所述树脂的质量与咪唑啉盐、季铵盐以及胺盐质量之和的比例为(1-4):1，所述咪唑啉盐为2-烷基-1,1-二羟乙基咪唑啉高氯酸盐，所述季铵盐为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，所述胺盐为N-(烷酰胺基甲基)二乙胺盐酸盐；
将所述咪唑啉盐、季铵盐、胺盐、树脂、单壁碳纳米管、分散剂以及20wt.％的去离子水，混合并研磨15-25min为浓缩浆料，其中研磨为球磨，其条件为：20mm玛瑙研磨球400-600rpm，物料/玛瑙球体积比1：(8-10)；
在所述浓缩浆料中加入剩余的去离子水，高速搅拌研磨，即可。
2.如权利要求1所述的长效抗静电剂，其特征在于，所述树脂选自水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚酯树脂。
3.如权利要求1所述的长效抗静电剂，其特征在于，所述分散剂为醇胺类分散剂。
4.如权利要求1-3任一所述的长效抗静电剂制备方法，包括如下步骤：
将所述咪唑啉盐、季铵盐、胺盐、树脂、单壁碳纳米管、分散剂以及20wt.％的去离子水，混合并研磨15-25min为浓缩浆料；
在所述浓缩浆料中加入剩余的去离子水，高速搅拌研磨，即可。
5.抗静电膜，包括基底以及形成于基底上的由如权利要求1-3任一所述的长效抗静电剂所形成的薄层。
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