CN1197100A - 抗静电剂、以此制成的涂料和粘合剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了在低环境湿度和温度下,具有高抗静电性能的抗静电剂、涂料和粘合剂。它是具有[化1]结构的季铵盐,R1、R2和R3为碳数C1～C5的烷基,R4为碳数C1～C2的烷基。

Description

抗静电剂、以此制成的涂料和粘合剂
本发明涉及抗静电剂以及添加了上述抗静电剂的涂料和粘合剂，特别的，当用作塑料膜粘合底漆或粘合剂时，在环境温度低的条件下，其特征在于，这些材料能保持抗静电性能，而不降低其抗静电感应性能。这些材料能用于各种工业材料的生产，如熔化或升华型热转印纸带和层压的包装材料。
当前使用的多数抗静电材料都是表面活性剂，并且其抗静电性能主要依赖于水分介入所产生的离子电导率。因此当环境湿度低的情况下，离子电导率降低，用在抗静电计量中的抗静电剂数量必须调节到能反映湿度的变化，如在冬天和夏天不同的湿度环境。
当前的抗静电剂显示出各种问题。使用表面活性剂作抗静电剂的问题在于它的析水效应，如大量使用表面活性剂会影响层压薄膜的粘合强度，故期望使用高分子型的抗静电剂。尽管使用聚合物型的抗静电剂更吸引人，但它们的抗静电性能也依赖于离子电导率，因而环境低湿度时会大幅度下降。本发明目的在于解决这些问题。
本发明的目的在于寻找一种物质，它具有离子载体的性质，该载体能阻止离子电导率降低。
研究结果实现下列本发明。
〔化1〕
1.抗静电剂，其特征是具有〔化1〕结构的季铵盐，其中R1、R2和R3为碳数C1～C5的烷基，R4为碳数C1～C2的烷基。
2.抗静电涂料和粘合剂，是将上述1的季铵盐抗静电剂加入可溶于水的聚合物和水性乳液型聚合物型的树脂材料中制成的。
3.抗静电涂料和粘合剂，是将上述1的季铵盐抗静电剂加入可溶于酮类、酯类和醇类溶剂的聚合物型树脂材料中制成的。
根据本发明，通过季铵盐的作用，聚合物树脂产品在环境温度低的条件下的抗静电导电性能不会降低，防止了由静电可能引起的问题。
当以在侧链上有季铵基的丙烯酸共聚物作为聚合物型抗静电粘合底漆时，在环境湿度为50-60％条件下，底漆的表面电阻率为108-1010欧姆/厘米2，它反映出充分的抗静电性能。然而，在环境湿度为15-20％时，表面电阻率增至1011-1013欧姆/厘米2，它显示出抗静电性能明显降低的倾向。这个问题特别出现在湿度较低的期间，如冬天。
此外，这种抗静电性能的下降不仅由于湿度低造成，当聚合物型抗静电剂处于低温条件下，也能观察到由于聚合物在分子内运动自由度的原因，造成表面电阻率增加。
作为对在环境温度和湿度低的条件下抗静电性能降低的处理方法，可将本发明第1项的季铵盐加入上述第2项的粘合底漆化合物中来解决。这种方法不仅能用于粘合底漆化合物，也能用于第3项中的粘合剂组合物，而发挥相似的效果。
通过将第1项季铵盐加入第3项的粘合剂中，特别是聚氨酯型的粘合剂时，将第1项的季铵盐化合物加入聚醚多元醇树脂溶液中，使其与聚异氰酸酯反应得到的粘合剂，能使在低环境湿度下的层压塑料薄膜获得有效的抗静电性能。
本发明第1项的化合物能加入印刷的油墨的粘合剂或中间组分中去，以改善印刷油墨的抗静电性能。
由第1项的化合物的丙烯酸酯(包括甲基丙烯酸酯)得到的丙烯酸共聚物为耐热性良好的抗静电聚合物。用这种聚合物和环氧化合物组成的组合物能制成耐热的抗静电涂料，它能在150℃下暴露60分钟而保持其抗静电性能。然而，这种聚合物本质上也是离子导电的，在低环境湿度下，其抗静电性能下降。这种情况下，将第1项的化合物加入上述聚合物组分中去，就能阻止低环境湿度下抗静电性能的下降。
第1项中具有〔化1〕结构的季铵盐通过二甲胺基乙醇与二烷基硫酸酯的烷基磺化能产生季铵的化合物。本发明的这种季铵的化合物是由硫酸二甲酯或硫酸二乙酯形成的具有〔化2〕〔化3〕结构的化合物。
〔化1〕
Figure A9810639000051
〔化2〕
〔化3〕
Figure A9810639000053
上述季铵的化合物的丙烯酸酯(包括甲基丙烯酸酯)可作为抗静电丙烯酸共聚物的一种共聚用单体，并且它们的共聚物作为上述耐热抗静电粘合底漆的主要成分是非常有用的。这种粘合底漆加入〔化3〕对于抗低湿度是尤为有效。
此外，由这种四级铵的化合物的末端的OH基与异氰酸酯NCO反应可以获得以前不可得到抗静电的干燥层压制品用粘合剂。其组成和性质在下文通过实施例进行说明。
〔实施例1〕
以IPA/水基溶剂为主要成分的组合物能构成具有优良抗静电和耐热性能的涂料。这种涂敷材料是丙烯酸共聚物，它由甲基丙烯酸酯单体(DSQ，具有〔化2〕结构的化合物)/甲基丙烯酸甲酯(MMA)/丙烯酸乙酯(EA)/丙烯酸(AA)所组成，加以多官能团的环氧化合物作为交联剂和聚乙烯亚胺作为交联催化剂。在表面处理过的PET膜用上述涂料涂布、干燥并硬化后，测量在正常温度及加热放置后的表面电阻率。测量值如下：
(表面电阻率)
1.常温：3～5×109欧姆/厘米2
2.在150℃下加热60分钟后：4～6×109欧姆/厘米2
测量环境：温度＝20℃，湿度＝50％RH
〔实施例2〕
将10％〔化3〕结构的化合物加入实施例1中涂敷化合物的聚合物固体中以后，测量它在温度为20℃和湿度为20％时的表面电阻率。
(表面电阻率)
1.按实施例2的涂敷产品：5.5×109欧姆/厘米2。
2.按实施例1的涂敷产品：6.5×109欧姆/厘米2。
〔实施例3〕
将异氰酸酯型的聚氨酯粘合剂与摩擦静电压低的具有〔化3〕结构的组分形成组合物，使用该组合物粘合OPP薄膜(20微米)与PE(30微米)形成有优良抗静电性的层压薄膜。列出表1和表2粘合剂的配比例。
〔表1〕
1)粘合剂的配比
  产品名称   类  型   成  分 固形成分 溶  剂
基本组分交联剂   LX-783AKA-75   芳族型芳族型 聚醚多元醇聚异氰酸酯     70％75％ 乙酸乙酯乙酸乙酯
基本组分：LX-783A，交联剂：KA-75都是大日本油墨化学工业株式会社制造的产品。
〔表2〕
2)粘合剂的配比
    组分比     固形成分   固形成分重量
    基本组分交联剂溶剂     200克100克550克     70％75％--     140克75克--
    总  量     850克     25.29％     215克
溶剂＝乙酸乙酯
〔表3〕
3)〔化3〕(下文称为SSC)的配比
按配方制造的粘合剂 固形成分比率   SSC混合量 相对于固形成分的配比
  (1)(2)     100克100克   25.29％25.29％     0克5克     0％18.5％
4)粘合剂的实际涂敷量3g/m2
5)OPP/PE干燥层压薄膜的粘合强度：
(在温度40℃下经历48小时后)
(1)无SSC配方的产品：LLDPE断裂
(2)含SSC配方的产品：LLDPE断裂
6)OPP/PE干燥层压薄膜的抗静电性能。
(在温度40℃下经历48小时后)
(1)无SSC配方的产品：表面摩擦静电压32.0KV.，粉尘吸引试验：存在
(2)含SSC配方的产品：表面摩擦静电压1.5KV.，粉尘吸引试验：不存在
7)OPP/PE干燥层压薄膜的透明度
(在温度40℃下经历48小时后)
(1)无SSC配方的产品：透明度良好
(2)含SSC配方的产品：透明度良好
按照本发明的抗静电剂在低环境湿度和温度的条件下，具有优良的抗静电性能，并在这些环境条件下能有效地防止各种不同的聚合物树脂产品的静电问题。本发明对防止升华型热转印纸带的静电干扰尤为有效。
其他应用：
1.供聚氨酯型油墨粘结剂用的抗静电剂
2.供聚氨酯型涂料粘结剂用的抗静电剂
3.供防水保护涂层用的抗静电剂
4.供软PVC用的抗静电粘合底漆
5.供水型PS油墨媒质用的抗静电剂
6.供获得抗静电异氰酸酯化合物用的改良剂
7.抗静电聚氨酯型AC剂。

Claims (3)

1.抗静电剂，其特征是具有〔化1〕结构的季铵盐，R1、R2和R3为碳数C1～C5的烷基，R4为碳数C1～C2的烷基。〔化1〕
2.抗静电涂料和粘合剂，是将权利要求1的抗静电剂季铵盐加入可溶于水的聚合物和水性乳液型聚合物型的树脂材料中制成的。
3.抗静电涂料和粘合剂，是将权利要求1的季铵盐加入可溶于酮类、酯类和醇类溶剂的聚合物型树脂材料中制成的。
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