一種抗靜電uv涂料的制備方法及該抗靜電uv涂料的成膜方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種抗靜電UV涂料的制備方法及該抗靜電UV涂料的成膜方法，其中，所述的抗靜電UV涂料的制備方法是先將醚類(lèi)溶劑加入到聚噻吩大分子溶液中，通過(guò)高速攪拌分散后再與UV預(yù)聚體、活性稀釋劑、光引發(fā)劑混合并高速攪拌至分散均勻，最后加入溶劑；所述的抗靜電UV涂料的成膜方法是抗靜電UV固化涂料涂布在塑料薄膜上，并采用低溫真空干燥或者冷卻鼓風(fēng)干燥方法，得到厚度為2～5μm的涂膜；接著先在光固化能量為100-200mJ/cm2條件下，固化2s-1min，然后在光固化能量為600-1000mJ/cm2條件下，固化2s-1min。本發(fā)明抗靜電UV涂料的穩(wěn)定性好，所造成的該抗靜電膜也具有抗靜電性能好和硬度高、抗刮能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種抗靜電UV涂料的制備方法及該抗靜電UV涂料的成膜 方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及有機(jī)高分子化合物領(lǐng)域，涉及僅用碳碳雙鍵高分子化合物，具體涉及 UV固化樹(shù)脂。

【背景技術(shù)】
[0002] 近幾年來(lái)，隨著精密電子和精密設(shè)備行業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)于一些敏感電子原件，芯 片，精密儀器儀表等產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境同包裝材料的要求非常嚴(yán)格。對(duì)于普通塑料板材，由于 塑料的高阻抗絕緣特性，在摩擦或感應(yīng)條件下，容易產(chǎn)生靜電。靜電在大量積累的情況下， 容易發(fā)生高壓放電，從而損害精密設(shè)備。同時(shí)，由于靜電的吸附作用，從而導(dǎo)致灰塵在塑料 基材聚集，導(dǎo)致潔凈度下降，進(jìn)而干擾產(chǎn)品的生產(chǎn)，同時(shí)也會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。
[0003] 為了降低和減小靜電所帶來(lái)的危害，通常采用降低涂層材料表面電阻的方法來(lái)增 加材料表面的導(dǎo)電性，從而獲得抗靜電的效果。通常的方法有以下三種：（1)已有導(dǎo)電功能 的樹(shù)脂為成膜物，涂料一般不添加其他導(dǎo)電填料；（2)添加導(dǎo)電填料，通過(guò)導(dǎo)電填料的彼此 接觸而產(chǎn)生導(dǎo)電性；（3)加入抗靜電表面活性劑，依靠抗靜電表面活性劑不斷釋放涂層中 的靜電，達(dá)到防靜電的目的。雖然上述方法在一定程度上起到抗靜電的效果，但是，由于導(dǎo) 電樹(shù)脂的合成困難，而且成本昂貴；添加導(dǎo)電填料的方法受諸多因素如成本等的影響，同時(shí) 涂料性能也不穩(wěn)定；所以它們一直以來(lái)都不是令人滿(mǎn)意的解決方案。添加抗靜電表面活性 劑具有工藝簡(jiǎn)便，成本低的特點(diǎn)，普遍被認(rèn)為是抗靜電材料生產(chǎn)中的有效方法。但是由于起 到抗靜電功能的表面活性劑的分子量較小，表面遷移嚴(yán)重，從而導(dǎo)致抗靜電效果的持久性 和耐久性都較低，并且存在污染使用所接觸的其他物質(zhì)的問(wèn)題。
[0004] 在論文Syntheticmetalsl39(2003) 1-10中有對(duì)高分子抗靜電劑的作用機(jī)理： 高分子抗靜電劑在特殊溶劑及樹(shù)脂體系的影響下，經(jīng)較低剪切力拉伸作用后，在基體中 形成層狀分散結(jié)構(gòu)，從而有效的降低組合物涂層的電阻，并且具有永久抗靜電的效果。 CN200610078304提到聚噻酚及其衍生物因?yàn)槠涔曹椥越Y(jié)構(gòu)，使其電子可沿分子鏈或躍過(guò)分 子鏈移動(dòng)而具有本質(zhì)導(dǎo)電性能。
[0005] 紫外光固化涂料，簡(jiǎn)稱(chēng)UV涂料，是以高能量的紫外光作為固化能源，由涂料中的 光引發(fā)劑在紫外光照條件產(chǎn)生自由基或陽(yáng)離子進(jìn)而引發(fā)涂料中的低聚物和活性稀釋劑分 子的交聯(lián)聚合反應(yīng)形成涂膜。相比于傳統(tǒng)的熱固化涂料，UV涂料具有固化速度快、V0C排放 量低、適合于高速自動(dòng)化加工等特點(diǎn)；且與熱固化涂料相比，UV涂料通過(guò)各組分之間的交 聯(lián)聚合，將液態(tài)快速固化成膜，并具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)的涂層性能優(yōu)異，硬度、柔韌性、 耐磨抗刮性、耐化學(xué)藥品性、高光澤度、耐用性等得以改善。特別地，由于固化過(guò)程利用的是 紫外光的能量，反應(yīng)可以在常溫或者低于常溫的情況下進(jìn)行，不需要高溫加熱過(guò)程，所以非 常適合用于PET、PP、PMMA、PC等熱敏感塑料基材表面的加工。
[0006] 但是，由于聚噻酚是以是一類(lèi)相對(duì)分子量較大的高聚物，因此它與UV樹(shù)脂的相容 性比較差，導(dǎo)致其所制備的涂料穩(wěn)定性差，在涂布固化過(guò)程中產(chǎn)生異物點(diǎn)和發(fā)霧等問(wèn)題，影 響產(chǎn)品的外觀和透光率等性能；同時(shí)，由于光固化涂料比傳統(tǒng)的溶劑性涂料和水性涂料相t匕，具有更致密的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，大分子抗靜電劑不容易遷移到涂料的表面，影響產(chǎn)品的抗 靜電性能，因此限制了聚噻酚在光固化涂料中的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種抗靜電UV涂料的制備方法，該方法制備的抗 靜電UV涂料具有穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0008] 本發(fā)明解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種抗靜電UV涂料的成膜方法。該方法制 備的涂膜具有抗靜電性能好和硬度高、抗刮能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0009] 本發(fā)明上述技術(shù)問(wèn)題的方案是：
[0010] 一種抗靜電光固化涂料的制備方法，該方法由以下步驟組成：
[0011] (1)將抗靜電高分子材料和抗靜電高分子材料重量4倍的醚類(lèi)溶劑攪拌分散均 勻，得到混合液A;
[0012] (2)將抗靜電高分子材料重量0. 5?1. 5倍的多官能度單體、抗靜電高分子材料重 量1?3倍的多官能度預(yù)聚物、多官能度預(yù)聚物重量0. 5%?1 %的聚醚改性聚二甲基硅氧 烷和多官能度單體重量1 %?3%的光引發(fā)劑混合均勻，得到混合液B;
[0013] (3)將混合液B加入到混合液A中，攪拌分散得到混合液C;
[0014] (4)在混合液C中加入抗靜電高分子材料重量4?6倍的溶劑，攪拌混合均勻，即 得所述的抗靜電光固化涂料；
[0015] 上述步驟中，
[0016] 所述的抗靜電高分子材料是聚噻酚和聚（3,4-乙撐二氧噻吩）的一種或者二者的 混合物，其中，所述聚噻吩的分子量為30000?100000 ;所述聚（3,4-乙撐二氧噻吩）分子 量為 20000 ?40000。
[0017] 所述的的醚類(lèi)溶劑為乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙 醚、丙二醇二甲醚和丙二醇二乙醚中的一種或者兩種以上；
[0018] 所述的多官能度單體為季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧 化季戊四醇四丙烯酸酯、2,3_羥甲基丙烷四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇 六丙烯酸酯和己內(nèi)酯改性雙季戊四醇六丙烯酸酯中的一種或者兩種以上；
[0019] 所述的多官能度預(yù)聚物是羧酸改性聚氨酯丙烯酸樹(shù)脂，其分子量為800?6000， 酸值為1?1〇11^1(011/^，羧基的重量百分含量為6 (%?10(%;
[0020] 所述的光引發(fā)劑是1-羥基-環(huán)己基-苯基甲酮、2-羥基-2-甲基-I-苯基-I-丙 酮和2, 4, 6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦中的一種或者兩種以上；
[0021] 所述溶劑是水、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、丙酮和丁酮中的一種或兩種以上。
[0022] 本發(fā)明所述的抗靜電高分子材料中聚噻吩和聚（3,4_乙撐二氧噻吩）的混合物 時(shí)，二者的重量比較好是1 :1?1:2。
[0023] 上述羧酸改性聚氨酯丙烯酸樹(shù)脂可以是荷蘭帝斯曼（DSM)有限公司生產(chǎn)的 NeoRadU-42、NeoRadU-30W、AgiSyn230A2、AgiSyn242 或AgiSyn530,也可以是臺(tái)灣長(zhǎng)興化 學(xué)公司生產(chǎn)的DR-U110、DR-U185或6170,還可以是美國(guó)沙多瑪（Sartomer)有限生產(chǎn)的 CN9006NS或CN9010NS。
[0024] 本發(fā)明所述抗靜電光固化涂料的制備方法是首先將醚類(lèi)溶劑加入到聚噻吩大分 子溶液中，通過(guò)高速攪拌分散，降低聚噻吩大分子的勢(shì)能后，再與UV預(yù)聚體、活性稀釋劑、 光引發(fā)劑混合并高速攪拌至分散均勻，從而保證組合物整體勢(shì)能降低，最后加入乙醇、水等 溶劑，使整個(gè)體系勢(shì)能降至最低，以獲得的低能量的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定態(tài)組合物，保證體系的穩(wěn) 定性。
[0025] 本發(fā)明所述的方法制備的抗靜電UV固化涂料可以用于制備抗靜電塑料薄膜，該 抗靜電塑料薄膜的制備方法為本領(lǐng)域常用的塑料薄膜制備方法，具體包括涂布、干燥和UV 固化步驟。其中，所述的涂布可以采用本領(lǐng)域常用的涂布方法，例如淋涂或者滾涂；所述的 干燥可以采用本領(lǐng)域常用的干燥方法，例如低溫真空干燥和冷卻鼓風(fēng)干燥。
[0026] 本發(fā)明人推薦抗靜電塑料薄膜的制備方法由以下步驟組成：
[0027] (1)將上述方法所制備的抗靜電UV固化涂料涂布在塑料薄膜上，并采用低溫真空 干燥或者冷卻鼓風(fēng)干燥方法，得到厚度為2?5ym的涂膜；其中，所述的塑料薄膜是聚甲基 丙烯酸甲酯薄膜、聚碳酸脂薄膜和聚對(duì)苯二甲酸乙二酯薄膜中的一種；所述的低溫真空干 燥條件是真空度為〇. 2?IPa，溫度為0?10°C，干燥時(shí)間為2-10分鐘；所述的冷卻鼓風(fēng)干 燥條件是鼓風(fēng)風(fēng)速為2?5m/s，溫度10-30度，干燥時(shí)間2-10分鐘；
[0028] (2)將步驟2得到的涂膜首先在光固化能量為100-200mJ/cm2條件下，固化 2s-lmin，然后在光固化能量為600-1000mJ/cm2條件下，固化2s-lmin;其中，固化所用光源 為中壓萊燈，中心波長(zhǎng)為365nm。
[0029] 上述的抗靜電塑料薄膜的制備方法中，所述的塑料薄膜較好是聚碳酸脂薄膜；所 述的固化條件較好是，首先在光固化能量為100-200mJ/cm2條件下固化時(shí)間2s-6s，然后在 光固化能量為600-1000mJ/cm2條件下，固化時(shí)間2-6s。
[0030] 上述抗靜電塑料薄膜的制備方法采取了分階段的紫外光固化工藝，首先將涂有抗 靜電光聚合組合物的塑料薄膜置于低能量（100-200mJ/cm2)的紫外光下固化，以形成一種 具有凝膠-溶液狀態(tài)的微凝膠結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于聚噻吩大分子鏈在其內(nèi)部充分舒展， 避免因大分子聚集在一起而造成分散性差的問(wèn)題，從而保證聚噻吩在體系中均勻穩(wěn)定的分 散；同時(shí)，先采用低能量的紫外光固化也避免了因一次固化需要的光能量過(guò)高，固化速度過(guò) 快，聚噻酚大分子在固化過(guò)程中與UV樹(shù)脂和單體出現(xiàn)相分離而造成沉淀，分層或者凝膠的 狀態(tài)，使得成膜后的抗靜電板材的外觀有凹凸不平或者出現(xiàn)不規(guī)則晶點(diǎn)等現(xiàn)象；先采用低 能量的紫外光固化可使大分子的聚噻酚物質(zhì)先均勻分散在微凝膠聚合物網(wǎng)絡(luò)中，然后再 采用高能量（600-1000mJ/cm2)的紫外光固化，可通過(guò)通過(guò)較高的光功率密度使得抗靜電的 光聚合組合物充分反應(yīng)，提升了抗靜電塑料的耐刮性和硬度。
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0032] 1.解決了聚噻吩及其衍生物同紫外光固化涂料相容性差，易沉淀，穩(wěn)定性差的問(wèn) 題，從而使聚噻吩及其衍生物可以應(yīng)用于抗靜電光固化涂料中。
[0033] 2.實(shí)現(xiàn)了涂層表面阻抗同涂料內(nèi)部阻抗的同時(shí)降低，抗靜電性能優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 杜絕了易遷移小分子的表面遷移導(dǎo)致的污染問(wèn)題，提升防靜電性能的耐久性，同時(shí)保證了 涂層的可見(jiàn)光透過(guò)率和清晰度。
[0034] 3.考慮到塑料材料的表面活性和易變形性，在配方設(shè)計(jì)上兼顧。硬度與韌性的 有機(jī)結(jié)合，使用了多官能度預(yù)聚物與多官能度預(yù)聚物復(fù)配，使得所制UV涂層同基材附著優(yōu) 異。在涂布固化工藝中，塑料基材不發(fā)生彎曲變形。在經(jīng)受冷熱沖擊時(shí)涂膜不開(kāi)裂。
[0035] 4.考慮到塑料材料的硬度偏低，表面不耐刮的特點(diǎn)，在配方和固化工藝的結(jié)合上， 有效的提1? 了塑料基材的表面硬度和耐刮性能。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 實(shí)施例1
[0037] 1.抗靜電UV固化涂料的制備
[0038] (1)將25g分子量為35000的聚噻吩、25g分子量為25000的聚（3,4-乙撐二氧噻 吩）和200g的丙二醇甲醚放入反應(yīng)釜1中，用高速攪拌分散機(jī)以200rpm/min的轉(zhuǎn)速攪拌 分散半小時(shí)混合均勻得到混合液A;
[0039] (2)將50gDSM-AGI公司生產(chǎn)的型號(hào)為NeoRadU-42的羧酸改性聚氨酯丙烯酸樹(shù) 月旨（分子量為800,酸值為lmgKOH/g，羧基含量為6% )，50g的季戊四醇六丙烯酸酯，0. 25g 的聚醚改性聚二甲基硅氧烷（BYK3530)和lg2-羥基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮一起放入 反應(yīng)荃2中，用高速攪拌分散機(jī)以200rpm/min的轉(zhuǎn)速攪拌分散1小時(shí)至混合均勻得到混合 液B;
[0040] (3)將混合物B與混合物A混合均勻，得到混合物C;
[0041] (4)將溶劑150g乙醇和50g水按比例混合之后加入到混合物C中，用高速攪拌分 散機(jī)以200rpm/min的轉(zhuǎn)速攪拌分散1小時(shí)，即得。
[0042] 2.抗靜電UV固化涂料的性能
[0043] 抗靜電UV固化涂料的性能，結(jié)果列于下表1.
[0044] 表1.抗靜電UV固化涂料的性能

【權(quán)利要求】
1. 一種抗靜電光固化涂料的制備方法，該方法由以下步驟組成： (1) 將抗靜電高分子材料和抗靜電高分子材料重量4倍的醚類(lèi)溶劑攪拌分散均勻，得 到混合液A ; (2) 將抗靜電高分子材料重量0. 5?1. 5倍的多官能度單體、抗靜電高分子材料重量 1?3倍的多官能度預(yù)聚物、多官能度預(yù)聚物重量0. 5%?1 %的聚醚改性聚二甲基硅氧烷 和多官能度單體重量1 %?3%的光引發(fā)劑混合均勻，得到混合液B ; (3) 將混合液B加入到混合液A中，攪拌分散得到混合液C ; (4) 在混合液C中加入抗靜電高分子材料重量4?6倍的溶劑，攪拌混合均勻，即得所 述的抗靜電光固化涂料； 上述步驟中， 所述的抗靜電高分子材料是聚噻酚和聚（3,4-乙撐二氧噻吩）的一種或者二者的混合 物，其中，所述聚噻吩的分子量為30000?100000 ;所述聚（3,4-乙撐二氧噻吩）分子量為 20000 ?40000。 所述的的醚類(lèi)溶劑為乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙 二醇二甲醚和丙二醇二乙醚中的一種或者兩種以上； 所述的多官能度單體為季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季 戊四醇四丙烯酸酯、2,3_羥甲基丙烷四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙 烯酸酯和己內(nèi)酯改性雙季戊四醇六丙烯酸酯中的一種或者兩種以上； 所述的多官能度預(yù)聚物是羧酸改性聚氨酯丙烯酸樹(shù)脂，該羧酸改性聚氨酯丙烯酸樹(shù)脂 的分子量為800?6000,酸值為1?10mgK0H/g，羧基的重量百分含量為6%?10% ; 所述的光引發(fā)劑是1-羥基-環(huán)己基-苯基甲酮、2-羥基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮和 2, 4, 6-三甲基苯甲?；交趸⒅械囊环N或者兩種以上； 所述溶劑是水、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、丙酮和丁酮中的一種或兩種以上。 本發(fā)明所述的抗靜電高分子材料中聚噻吩和聚（3,4_乙撐二氧噻吩）的混合物時(shí)，二 者的重量比較好是1:1?1:2。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗靜電光固化涂料的制備方法，其特征在于，所述的 羧酸改性聚氨酯丙烯酸樹(shù)脂是荷蘭帝斯曼有限公司生產(chǎn)的NeoRadU-42、NeoRadU-30W、 AgiSyn230A2、AgiSyn242和AgiSyn530中的一種，或者是臺(tái)灣長(zhǎng)興化學(xué)公司生產(chǎn)的 DR-U110、DR-U185和6170中的一種，或者是美國(guó)沙多瑪有限公司生產(chǎn)的CN9006NS和 CN9010NS 中的一種。
3. -種抗靜電塑料薄膜的制備方法，該方法由以下步驟組成： (1) 將權(quán)利要求1或2所制得的抗靜電UV固化涂料涂布在塑料薄膜上，并采用低溫真 空干燥或者冷卻鼓風(fēng)干燥方法，得到厚度為2?5 μ m的涂膜；其中，所述的塑料薄膜是聚甲 基丙烯酸甲酯薄膜、聚碳酸脂薄膜和聚對(duì)苯二甲酸乙二酯薄膜中的一種；所述的低溫真空 干燥條件是真空度為0. 2?IPa，溫度為0?10°C，干燥時(shí)間為2-10分鐘；所述的冷卻鼓風(fēng) 干燥條件是鼓風(fēng)風(fēng)速為2?5m/s，溫度10-30度，干燥時(shí)間2-10分鐘； (2) 將步驟2得到的涂膜首先在光固化能量為100-200mJ/cm2條件下，固化2s-lmin， 然后在光固化能量為600-1000mJ/cm 2條件下，固化2s-lmin ;其中，固化所用光源為中壓汞 燈，中心波長(zhǎng)為365nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種抗靜電塑料薄膜的制備方法，其特征在于，步驟（2)所述 的固化條件是，首先在光固化能量為100-200mJ/cm 2條件下固化時(shí)間2s-6s，然后在光固化 能量為600-1000mJ/cm2條件下，固化時(shí)間2-6s。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種抗靜電塑料薄膜的制備方法，其特征在于，其特征在 于，所述的塑料薄膜是聚碳酸脂薄膜。
【文檔編號(hào)】C08J7/04GK104263229SQ201410455384
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】王銳濤, 袁慧雅, 王小鶯, 曾雯, 黃賢瑞 申請(qǐng)人:廣州申威新材料科技有限公司