CN116218373A - 一种抗静电油漆、其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗静电油漆、其制备方法和应用，按重量份数计，所述抗静电油漆包含以下原料：丙二醇单甲醚：35～60份；丙烯酸树脂：5～20份；蓖麻油：10～60份；钛白粉：0.5～5份；抗静电剂：0.5～5份；其中，所述抗静电剂包含式I所示的聚合物：
1≤n≤4，3≤x≤7。由于抗静电剂同时具有季铵盐、聚醚链、酯基和双键官能团，本发明的抗静电油漆均匀涂覆于塑料板上可形成抗静电涂层，其表面电阻率小于107，并且具有持久的抗静电性能。
Description
技术领域
本发明涉及有机高分子材料制备合成技术领域，具体涉及一种抗静电油漆、其制备方法和应用。
背景技术
静电在绝缘材料上大量积聚，会影响设备无法使用，导致精密仪器失真、电子元件报废等。近年来，报道了多起因静电造成的严重火灾及爆炸事故。由于许多领域的静电消除受到设备外形、运行状况等的限制，难以通过附加设备等手段实现，因此，抗静电涂层材料应运而生。一般表面电阻率在l06～109Ω之间的涂料称为抗静电涂料，表面电阻率越小，抗静电效果越好。抗静电涂料发展至今已有半个世纪的历程，国外对其研究相对成熟，有大量的公司和机构研究、生产抗静电涂料。目前市面上常用的抗静电涂料基本是掺杂式导电涂料，包含碳系抗静电涂料、金属系抗静电涂料，我国近年来先后开发出以碳系导电填料为主的1900型、WA2929型和H94型等抗静电涂料，但这类涂料具有以下缺陷：(1)碳系抗静电涂料以碳粉作为导电剂，碳粉用量较高，呈黑色，无法满足彩色油漆抗静电的使用要求；(2)金属系抗静电涂料采用导电银粉作为抗静电组分，存在价格昂贵、抗静电剂与树脂相容性差、易出现相分离等弊端。
因此，亟需一种抗静电性能良好的油漆。
发明内容
本发明的目的是克服现有抗静电油漆稳定性差、抗静电性能不好的缺陷。
为了达到上述目的，本发明提供了一种抗静电油漆，按重量份数计，包含以下原料：丙二醇单甲醚：35～60份、丙烯酸树脂：5～20份、蓖麻油：10～60份、钛白粉：0.5～5份、抗静电剂：0.5～5份；其中，所述抗静电剂包含式I所示的聚合物：
1≤n≤4，3≤x≤7。
较佳地，所述抗静电剂由三乙醇胺、环氧乙烷、卤代烷、丙烯酰氯、阴离子反应生成。
较佳地，所述卤代烷是碳链长度4～8的氯代烷或溴代烷。
较佳地，所述阴离子包含卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、二氰胺根离子中的任意一种，所述卤素离子包含Br-。
本发明还提供了一种如上任意一项所述的抗静电油漆的制备方法，包含以下步骤：
S1，抗静电剂的制备：
按重量份数计，取1～3份三乙醇胺和4～12份环氧乙烷，在一定压强下，一定温度下进行缩聚反应4～6h；缩聚反应结束后加入1～3份卤代烷，一定温度下进行季铵化反应4～5h；季铵化反应结束后加入3～5份丙烯酰氯，一定温度下反应4～6h；反应结束后加入1～5份阴离子进行离子交换反应，得到所述抗静电剂；
S2，抗静电油漆的制备：
按重量份数计，取35～60份丙二醇单甲醚、5～20份丙烯酸树脂、10～60份蓖麻油、0.5～5份钛白粉、0.5～5份抗静电剂，室温下进行混合搅拌，搅拌后得到所述抗静电油漆。
较佳地，S1中，所述压强为2～4MPa。
较佳地，S1中，所述温度为60～120℃。
较佳地，S2中，搅拌速度为60～120rpm。
本发明还提供了一种如上任意一项所述的抗静电油漆的应用，所述抗静电油漆用于制备抗静电涂层。
本发明的有益效果：
(1)本发明的抗静电油漆中含有抗静电性能较好的抗静电剂，所述抗静电剂氯化三乙醇胺聚醚三丙烯酸酯烷基季铵盐同时具有季铵盐、聚醚链、酯基和双键官能团，季铵盐是胺与卤代烷季铵化反应得到，聚醚链是通过环氧乙烷缩合引入，酯基是通过丙烯酰氯酯化而来，双键来自丙烯酸酯。其中，聚醚链和季铵结构发生反应产生协同作用，聚醚链有利于电荷传导，形成氢键网络，便于季铵盐中阴离子移动，形成一条导电的通路，提升导电性，从而将静电释放出去，继而提升抗静电剂的抗静电性能，酯基提高了抗静电剂与抗静电油漆中基体树脂的相容性，双键光固化使得抗静电剂接入抗静电油漆的聚合网络中，提升了持久抗静电性能；制备得到的抗静电油漆其表面电阻率小于107Ω。
(2)本发明的抗静电油漆采用同时具有季铵盐、聚醚链、酯基和双键官能团的氯化三乙醇胺聚醚三丙烯酸酯烷基季铵盐作为抗静电剂，抗静电油漆中添加的是整体颜色较浅的抗静电剂，不含有碳粉，因此涂料整体颜色不会呈现黑色，克服了碳系油漆装饰性能差的缺陷，可以满足彩色油漆抗静电的使用要求。
(3)抗静电剂用量较少，仅仅约占所有原料干重的0.5％～8％，大大节约了制备成本。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
本发明提出一种抗静电油漆的制备方法，包含以下步骤：S1，抗静电剂的制备：按重量份数计，取1～3份三乙醇胺和4～12份环氧乙烷，在一定压强下，一定温度下进行缩聚反应4～6h；缩聚反应结束后加入1～3份卤代烷，一定温度下进行季铵化反应4～5h；季铵化反应结束后加入3～5份丙烯酰氯，一定温度下反应4～6h；反应结束后加入1～5份阴离子X进行离子交换反应，得到所述抗静电剂；S2，抗静电油漆的制备：按重量份数计，取35～60份丙二醇单甲醚、5～20份丙烯酸树脂、10～60份蓖麻油、0.5～5份钛白粉、0.5～5份抗静电剂，室温下进行混合搅拌，搅拌后得到所述抗静电油漆。
所述抗静电剂包含式I所示的聚合物：
1≤n≤4，3≤x≤7。其中，x表示季铵化的烷基链长度，为丁基到辛基。
实施例1：
本实施例抗静电油漆的制备方法，包含以下步骤：S1，抗静电剂的制备：按重量份数计，取1份三乙醇胺和6份环氧乙烷，在2MPa下，85℃下进行缩聚反应5h；缩聚反应结束后加入1份溴代正戊烷，90℃下进行季铵化反应5h；季铵化反应结束后加入3份丙烯酰氯，70℃下反应4h；反应结束后加入1份二氯胺钠进行离子交换反应，得到所述抗静电剂；S2，抗静电油漆的制备：按重量份数计，取50份丙二醇单甲醚、15份丙烯酸树脂、20份蓖麻油、1份钛白粉、3份抗静电剂，室温下以80rpm速度进行混合搅拌，搅拌3h后得到所述抗静电油漆。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为106Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定表面电阻为106Ω。一般情况下，表面电阻为10～102Ω为超导电，表面电阻为103～105Ω为导电，表面电阻为106～109Ω为抗静电，表面电阻为1013Ω以上为绝缘，表面电阻越小，就会有导电功能，可以将静电释放出去，继而产生较好的抗静电效果。
实施例2～7：
实施例2～7用于研究不同重量份数的环氧乙烷对抗静电性能的影响，其余原料及重量份数均和实施例1相同。
实施例2：
本实施例环氧乙烷为4份，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为107Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为107Ω。
实施例3：
本实施例环氧乙烷为8份，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为105Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为105Ω。
实施例4：
本实施例环氧乙烷为10份，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为106Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为107Ω。
实施例5：
本实施例环氧乙烷为2份，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为108Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为108Ω。
实施例6：
本实施例环氧乙烷为15份，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为109Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为109Ω。
实施例7：
本实施例环氧乙烷为0份，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为1010Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为1010Ω。
实施例2～7的实验结果表明环氧乙烷的量对于涂层的抗静电性能具有重要影响：合适重量份数的环氧乙烷链可以形成较好的导电通路，使得表面电阻降低，与季铵盐离子协同作用，从而将静电释放，提高抗静电效果；但是环氧乙烷链太短如实施例5则无法形成较好的电荷传递通路，表面电阻较高；链太长如实施例6，由于传递途径过长，也无法形成较好的导电通路，表面电阻更高。
实施例8～13用于研究不同重量份数的卤代烷对抗静电性能的影响，其余原料及重量份数均和实施例1相同。
实施例8：
本实施例卤代烷为溴代正丁烷，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为106Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为106Ω。
实施例9：
本实施例卤代烷为溴己烷，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为105Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为105Ω。
实施例10：
本实施例卤代烷为溴辛烷，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为106Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为107Ω。
实施例11：
本实施例卤代烷为溴乙烷，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为108Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为108Ω。
实施例12：
本实施例卤代烷为溴代十二烷，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为109Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为109Ω。
实施例13：
本实施例不加卤代烷，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为1011Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为1011Ω。
实施例8～13的实验结果表明不同的卤代烷对于涂层的抗静电性能具有重要影响：如实施例13，不加卤代烷时表面电阻为1011Ω，涂层没有抗静电性；卤代烷的碳链较短时，如实施例11，极性较大，无法与树脂的链形成有效缠结，与树脂的相容性较差，表面电阻较大，抗静电效果较差；卤代烷碳链较长时，如实施例12，形成胶束结构，也会影响电荷传递，抗静电效果较差。
实施例14～19用于研究不同阴离子对抗静电性能的影响，其余原料及重量份数均和实施例1相同。
实施例14：
本实施例阴离子为Br-，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为106Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为106Ω。
实施例15：
本实施例阴离子为BF4 -，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为105Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为105Ω。
实施例16：
本实施例阴离子为PF6 -，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为105Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为105Ω。
实施例17：
本实施例阴离子为Cl-，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为107Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为107Ω。
实施例18：
本实施例阴离子为SO4 2-，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为1010Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为1010Ω。
实施例19：
本实施例阴离子为NO3 -，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为109Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为109Ω。
实施例14～19的实验结果表明不同的阴离子对于涂层的抗静电性能具有重要影响：对于一般的无氧酸根离子的抗静电效果较好，可在体系中较好的进行电荷的传递；对于含氧酸根离子，如实施例18和实施例19，电阻较高，主要因为含氧离子与聚醚链存在一定排斥作用，影响离子电荷传递。
实施例20～24用于研究不同重量份数的抗静电剂对抗静电性能的影响，其余原料及重量份数均和实施例1相同。
实施例20：
本实施例的抗静电剂为5份，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为105Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为105Ω。
实施例21：
本实施例的抗静电剂为4份，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为105Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为105Ω。
实施例22：
本实施例的抗静电剂为2份，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为106Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为106Ω。
实施例23：
本实施例的抗静电剂为1份，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为107Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为107Ω。
实施例24：
本实施例的抗静电剂为0份，其余原料及相对应的重量份数均与实施例1相同。
用25m的涂布器，将制备得到的抗静电油漆均匀涂布在PVC塑料板上，在紫外光固化仪上照射固化成涂层。经过测试，该抗静电涂层表面电阻为1011Ω，将涂层在流动水中来回擦洗8次，自然晾干后测定持久表面电阻为1012Ω。
实施例20～24的实验结果表明不同重量份数的抗静电剂对于涂层的抗静电性能具有重要影响：仅加入1份的抗静电剂，涂层表面电阻达到107Ω，远远低于未加抗静电剂的涂层的表面电阻，并且加了抗静电剂的具有持久的抗静电性能。
综上所述，本发明制备的抗静电剂氯化三乙醇胺聚醚三丙烯酸酯烷基季铵盐同时具有季铵盐、聚醚链、酯基和双键官能团，聚醚链和季铵结构协同作用形成一条导电通路，将静电释放出去，从而提升抗静电性能、酯基提高与树脂的相容性、双键光固化提升抗静电油漆的持久抗静电性能，该抗静电油漆均匀涂覆于塑料板上可形成抗静电涂层，其表面电阻率小于107，并且具有持久的抗静电性能。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种抗静电油漆，其特征在于，按重量份数计，包含以下原料：
丙二醇单甲醚：35～60份；
丙烯酸树脂：5～20份；
蓖麻油：10～60份；
钛白粉：0.5～5份；
抗静电剂：0.5～5份；
其中，所述抗静电剂包含式I所示的聚合物：
1≤n≤4，3≤x≤7。
2.如权利要求1所述的抗静电油漆，其特征在于，所述式I所示的聚合物由三乙醇胺、环氧乙烷、卤代烷、丙烯酰氯、阴离子反应生成。
3.如权利要求2所述的抗静电油漆，其特征在于，所述卤代烷是碳链长度4～8的氯代烷或溴代烷。
4.如权利要求2所述的抗静电油漆，其特征在于，所述阴离子包含卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、二氰胺根离子中的任意一种，所述卤素离子包含Br-。
5.一种如权利要求1～4中任意一项所述的抗静电油漆的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1，抗静电剂的制备：
按重量份数计，取1～3份三乙醇胺和4～12份环氧乙烷，在一定压强下，一定温度下进行缩聚反应4～6h；缩聚反应结束后加入1～3份卤代烷，一定温度下进行季铵化反应4～5h；季铵化反应结束后加入3～5份丙烯酰氯，一定温度下反应4～6h；反应结束后加入1～5份阴离子进行离子交换反应，得到所述抗静电剂；
S2，抗静电油漆的制备：
按重量份数计，取35～60份丙二醇单甲醚、5～20份丙烯酸树脂、10～60份蓖麻油、0.5～5份钛白粉、0.5～5份抗静电剂，室温下进行混合搅拌，搅拌后得到所述抗静电油漆。
6.如权利要求5所述的抗静电油漆的制备方法，其特征在于，S1中，所述压强为2～4MPa。
7.如权利要求5所述的抗静电油漆的制备方法，其特征在于，S1中，所述温度为60～120℃。
8.如权利要求5所述的抗静电油漆的制备方法，其特征在于，S2中，搅拌速度为60～120rpm。
9.一种如权利要求1～4中任意一项所述的抗静电油漆的应用，其特征在于，所述抗静电油漆用于制备抗静电涂料。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述抗静电涂料用于制备绝缘材料的抗静电涂层。
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| JP2010285591A (ja) * | 2009-06-09 | 2010-12-24 | Toray Advanced Materials Korea Inc | アセチレンジオル系界面活性剤を含有する帯電防止ポリエステルフィルム及びその製造方法 |
| KR20130001463A (ko) * | 2011-06-27 | 2013-01-04 | 도레이첨단소재 주식회사 | 다양한 대전방지성능이 구현되는 대전방지 코팅 조성물 및 이를 이용한 대전 방지 폴리에스테르 필름 |
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