一種水性可熱固化的耐溶劑型抗靜電塗料及其製備方法與流程

2023-05-29 02:44:51

本發明涉及一種高分子功能材料領域，具體涉及一種水性可熱固化的耐溶劑型抗靜電塗料及其製備方法。

背景技術：

靜電對日常生活和生產會產生一定的危害。在電子元件的生產和使用過程中產生的靜電會給電子製造業帶來巨大的經濟損失。例如，在絕緣電子元件表面積累的電荷會形成電場並吸附粉塵引起短路；場發射半導體靜電積累可能造成電流迴路，當電荷所產生的電壓大於電晶體介質層的擊穿電壓時，會導致介電層損毀。隨著電子製造業的發展，抗靜電技術也急需快速發展。

聚（3,4-乙烯二氧噻吩）/聚（苯乙烯磺酸），簡稱（pedot/pss）是目前幾個可商業化生產的導電高分子中，唯一可在某種程度上同時確保高透光率和低阻值的原材料，該材料為近年來發展快速並最受重視的一種導電高分子之一。pedot/pss水分散體在抗靜電塗料中獲得巨大成功。例如，公開號為cn102731971a和cn104650545a的發明專利公開了高導電率pedot/pss水分散體的製備方法；公開號為cn103865364a、cn103237852a和cn104211969a的發明專利公開了pedot/pss水分散體在抗靜電塗料的製備方法及應用；公開號為cn101643549a和cn103302876a的發明專利分別公開了一種抗靜電塗層的製造方法和連續生產工藝；公開號為cn102476490a、cn103173108a、cn104194580a和cn104946124a的發明專利公開了提高pedot/pss抗靜電塗料的穩定性方法；公開號為cn104893538a的發明專利公開了一種磺化石墨烯/pedot水分散體的製備方法及在抗靜電塗料中的應用；公開號為cn103881537a和cn103788859a的發明專利公開了光固化pedot/pss抗靜電塗料。上述專利公布的抗靜電塗料普遍存在的問題是抗靜電塗層的耐溶劑擦拭能力差，且固化時間長，不利於大規模生產。

技術實現要素：

針對上述現有技術中存在的問題，本發明提供一種pedot/pss水分散體，及用該水分散體製備的抗靜電塗料，抗靜電塗料在玻璃上塗覆形成的塗層附著力強，固化時間短，同時耐溶劑擦拭能力強。

上述目的是通過下述方案實現的：

一種水性可熱固化的耐溶劑型抗靜電塗料，其特徵在於，所述塗料包括下述質量份數的原料：pedot/pss水分散體50-65份、水性聚氨酯樹脂24-34份、偶聯劑0.25-0.5份、交聯劑0.01-0.2份、助溶劑10-15份、添加劑0.1-0.4份。

根據上述的抗靜電塗料，其特徵在於，所述水性聚氨酯樹脂為sancure825、ru-71-035和xr-28-404中的一種或幾種。

根據上述的抗靜電塗料，其特徵在於，所述交聯劑為氮丙啶交聯劑，包括xama-7、ql-gwd-d2和ql-a2000-cx中的一種或幾種。

根據上述的抗靜電塗料，其特徵在於，所述偶聯劑為tx-100、kh560和kh570中一種或幾種。

根據上述的抗靜電塗料，其特徵在於，所述助溶劑為dmso和eg中的一種或兩種。

根據上述的抗靜電塗料，其特徵在於，所述添加劑為咪唑和2-甲基咪唑中一種或兩種。

一種上述的抗靜電塗料的製備方法，其特徵在於，將所述pedot/pss水分散體、水性聚氨酯樹脂、偶聯劑、助溶劑、添加劑按比例混合，在室溫下攪拌2小時，加入所述交聯劑，攪拌均勻，得到所述的抗靜電塗料。

一種使用上述的抗靜電塗料製備的抗靜電塗層的製備方法，其特徵在於，所述方法依次包括以下步驟：

（1）將異丙醇和水按體積比1:1混合，製成混合溶劑，將所述的塗料用所述混合溶劑稀釋10倍；

（2）將步驟（1）中稀釋後的塗料用線棒塗覆在pet塑料或玻璃基材上，於110℃下乾燥1分鐘，即得到所述抗靜電塗層。

本發明的有益效果：

與現有技術相比，本發明的優點在於：本發明是以pedot/pss為導電組分，以水性聚氨酯樹脂為基體樹脂，加入偶聯劑、交聯劑、助溶劑及添加劑，通過熱固化製備得到耐溶劑擦拭的抗靜電塗層。在玻璃上塗覆形成的塗層附著力強，表面電阻為104~106ω/□，透光率＞98%，耐候性好，用乙醇或甲苯擦拭200次，塗層表面電阻保持在105~108ω/□。

具體實施方式

本發明的水性可熱固化的耐溶劑型抗靜電塗料包括下述質量份數的原料：pedot/pss水分散體50-65份、水性聚氨酯樹脂24-34份、偶聯劑0.25-0.5份、交聯劑0.01-0.2份、助溶劑10-15份、添加劑0.1-0.4份。其中，水性聚氨酯樹脂為德國路博潤的sancure825、ru-71-035和xr-28-404中的一種或幾種，其中，sancure825為德國路博潤公司生產的水性聚氨酯樹脂，ru-71-035和xr-28-404為斯塔爾精細塗料（蘇州）有限公司生產的水性聚氨酯樹脂；交聯劑為氮丙啶交聯劑，包括xama-7、ql-gwd-d2和ql-a2000-cx中的一種或幾種，其中，xama-7為德國拜耳公司生產的氮丙啶交聯劑，ql-gwd-d2和ql-a2000-cx為武漢強龍化工新材料有限公司生產的氮丙啶交聯劑；偶聯劑為tx-100、kh560和kh570中的一種或幾種，其中，tx-100為sigma-aldrich（西格瑪奧德裡奇）生產的偶聯劑，kh560和kh570為安耐吉化學公司生產的偶聯劑；助溶劑為dmso（二甲基亞碸）和eg（乙二醇）中的一種或兩種；添加劑為咪唑和2-甲基咪唑中一種或兩種。

將pedot/pss水分散體、水性聚氨酯樹脂、偶聯劑、助溶劑、添加劑按比例混合，在室溫下攪拌2小時，再加入交聯劑，攪拌均勻，即可得到抗靜電塗料。

本發明的抗靜電塗料在使用時，將異丙醇和水按體積比1:1混合，製成混合溶劑，將抗靜電塗料用混合溶劑稀釋10倍，再將稀釋後的塗料用線棒塗覆在pet塑料或玻璃基材上，於110℃下乾燥1分鐘，即得到抗靜電塗層。

下面用具體實施例對本發明進行進一步的說明。

實施例1

準確稱取65%pedot/pss水分散體、24.4%水性聚氨酯樹脂（sancure825）、0.25%kh560、8%dmso，2%eg和0.15%咪唑加入到燒杯中，室溫攪拌2h，0.2%xama-7加入上述溶液中，攪拌均勻即製得中性抗靜電塗料。將所得塗料用水和異丙醇混合溶劑（1:1v/v）稀釋10倍後，用8μm線棒塗覆於石英玻璃上，110℃下乾燥1min，用可見光波段透光率儀測試透光率為98.2%，用表面電阻率儀測得表面電阻為2.5×106ω/□。用乙醇擦拭200次，再次測量表面電阻為2.1×107ω/□。用甲苯擦拭200次，再次測量表面電阻為8.7×106ω/□，暴露於空氣中1個月，塗層表面電阻1.4×108ω/□。

實施例2

準確稱取65%pedot/pss水分散體、24.5%水性聚氨酯樹脂（ru-71-035）、0.25%kh560，10%dmso和0.10%咪唑加入到燒杯中，室溫攪拌2h，0.15%xama-7加入上述溶液中，攪拌均勻即製得中性抗靜電塗料。將所得塗料用水和異丙醇混合溶劑（1:1v/v）稀釋10倍後，用8μm線棒塗覆於pet上，110℃下乾燥1min，用可見光波段透光率儀測試透光率為98.4%，用表面電阻率儀測得表面電阻為1.0×106ω/□。用乙醇擦拭200次，再次測量表面電阻為3.6×107ω/□。用甲苯擦拭200次，再次測量表面電阻為2.7×107ω/□，暴露於空氣中1個月，塗層表面電阻2.2×108ω/□。

實施例3

準確稱取50%pedot/pss水分散體、34.5%水性聚氨酯樹脂（xr-28-404）、0.25%kh560，15%dmso和0.10%咪唑加入到燒杯中，室溫攪拌2h，0.15%xama-7加入上述溶液中，攪拌均勻即製得中性抗靜電塗料。將所得塗料用水和異丙醇混合溶劑（1:1v/v）稀釋10倍後，用8μm線棒塗覆於石英玻璃上，110℃下乾燥1min，用可見光波段透光率儀測試透光率為98.5%，用表面電阻率儀測得表面電阻為6.6×106ω/□。用乙醇擦拭200次，再次測量表面電阻為5.6×108ω/□。用甲苯擦拭200次，再次測量表面電阻為5.7×108ω/□，暴露於空氣中1個月，塗層表面電阻9.0×108ω/□。

實施例4

準確稱取65%pedot/pss水分散體、6.1%水性聚氨酯樹脂（sancure825）、18.3%水性聚氨酯樹脂ru-71-035、0.25%kh560、7.5%dmso，2.5%eg和0.15%咪唑加入到燒杯中，室溫攪拌2h，0.2%xama-7加入上述溶液中，攪拌均勻即製得中性抗靜電塗料。將所得塗料用水和異丙醇混合溶劑（1:1v/v）稀釋10倍後，用8μm線棒塗覆於pet上，110℃下乾燥1min，用可見光波段透光率儀測試透光率為98.0%，用表面電阻率儀測得表面電阻為8.9×104ω/□。用乙醇擦拭200次，再次測量表面電阻為1.1×106ω/□。用甲苯擦拭200次，再次測量表面電阻為7.0×105ω/□，暴露於空氣中1個月，塗層表面電阻2.4×106ω/□。

實施例5

準確稱取50%pedot/pss水分散體、9.4%水性聚氨酯樹脂（sancure825）、28.0%水性聚氨酯樹脂ru-71-035、0.25%kh560、10%dmso，2.0%eg和0.15%咪唑加入到燒杯中，室溫攪拌2h，0.2%xama-7加入上述溶液中，攪拌均勻即製得中性抗靜電塗料。將所得塗料用水和異丙醇混合溶劑（1:1v/v）稀釋10倍後，用8μm線棒塗覆於pet上，110℃下乾燥1min，用可見光波段透光率儀測試透光率為98.0%，用表面電阻率儀測得表面電阻為5.7×105ω/□。用乙醇擦拭200次，再次測量表面電阻為4.1×106ω/□。用甲苯擦拭200次，再次測量表面電阻為6.5×106ω/□，暴露於空氣中1個月，塗層表面電阻8.4×106ω/□。

實施例6

準確稱取50%pedot/pss水分散體、9.1%水性聚氨酯樹脂（sancure825）、27.3%水性聚氨酯樹脂ru-71-035、0.25%kh560、12%dmso，1.0%eg和0.15%咪唑加入到燒杯中，室溫攪拌2h，0.12%xama-7、0.05%ql-gwd-d2、0.03%ql-a2000-cx加入上述溶液中，攪拌均勻即製得中性抗靜電塗料。將所得塗料用水和異丙醇混合溶劑（1:1v/v）稀釋10倍後，用8μm線棒塗覆於pet上，110℃下乾燥1min，用可見光波段透光率儀測試透光率為98.1%，用表面電阻率儀測得表面電阻為1.1×105ω/□。用乙醇擦拭200次，再次測量表面電阻為3.1×106ω/□。用甲苯擦拭200次，再次測量表面電阻為4.9×106ω/□，暴露於空氣中1個月，塗層表面電阻8.0×107ω/□。

實施例7

準確稱取65%pedot/pss水分散體、24.6%水性聚氨酯樹脂（sancure825）、0.25%kh560、8%dmso，2%eg和0.15%咪唑加入到燒杯中，室溫攪拌2h即製得中性抗靜電塗料。將所得塗料用水和異丙醇混合溶劑（1:1v/v）稀釋10倍後，用8μm線棒塗覆於石英玻璃上，110℃下乾燥1min，用可見光波段透光率儀測試透光率為98.3%，用表面電阻率儀測得表面電阻為1.7×105ω/□。用乙醇擦拭200次或用甲苯擦拭200次，無抗靜電能力，暴露於空氣中1個月，塗層表面電阻7.1×106ω/□。

實施例8

準確稱取65%pedot/pss水分散體、6.1%水性聚氨酯樹脂（sancure825）、18.3%水性聚氨酯樹脂ru-71-035、0.25%kh560、7.5%dmso，2.5%eg和0.15%咪唑加入到燒杯中室溫攪拌2h即製得中性抗靜電塗料。將所得塗料用水和異丙醇混合溶劑（1:1v/v）稀釋10倍後，用8μm線棒塗覆於pet上，110℃下乾燥1min，用可見光波段透光率儀測試透光率為98.5%，用表面電阻率儀測得表面電阻為2.1×104ω/□。用乙醇擦拭或甲苯擦拭200次，無抗靜電能力，暴露於空氣中1個月，塗層表面電阻1.3×106ω/□。