一種抗靜電薄膜及其製備方法與流程
2023-06-14 15:27:46 1
本發明屬於軟包裝材料製備技術領域，具體涉及一種抗靜電薄膜及其製備方法。
背景技術：
隨著電子工業的迅猛發展，電子線路板集成度越來越高，主機板上電子元器件的高密度、布線的緊湊、甚至表面貼裝式元件的廣泛採用，都易導致靜電損傷線路板卡。基於此，抗靜電薄膜包裝材料應運而生。
通常我們把體積電阻率在10-2ω·cm以下的物體稱為導體，電阻率在1010ω·cm以上的稱為絕緣體，而電阻在10-2～1010ω·cm之間的為半導體或抗靜電材料。作為功能薄膜的一種，抗靜電薄膜是指附著於器件表面通過其較高的導電性能將器件表面積累的靜電導出從而達到防靜電效果的一種功能薄膜。通常體積電阻率為103ω·cm的抗靜電薄膜可在幾秒鐘之內可將顯示器表面的靜電消除。
目前，利用抗靜電劑製備抗靜電薄膜，具有工藝簡便、價格低廉的明顯優勢，是當今生產抗靜電薄膜應用最為廣泛的方法。其做法是將抗靜電劑經計量後直接混入到塑料粒子（或者粉末）中，生產抗靜電薄膜，也可以先將抗靜電劑與其它成分配合、製成母粒，在製造塑料薄膜時，將母粒混入塑顆粒中，按常規成膜方法生產抗靜電薄膜，這兩種工藝方便易行，還可以根據生產抗靜電薄膜的實際需要，添加一些必要的助劑，以改進產品的性能。但是這兩種工藝也存在一些不足，主要是製得的抗靜電薄膜防靜電時間較短，且抗靜電劑與薄膜材料之間的相容性較差，影響其防靜電效果。
近年來隨著電子行業的迅速發展，對電子產品的薄膜包裝要求也越來越嚴格，現有技術製備的抗靜電薄膜已無法滿足使用需求，因而需要開發一種具有長效、穩定抗靜電性能的抗靜電薄膜產品，以滿足電子工業的包裝需求。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題：針對現有的抗靜電薄膜抗靜電時間較短，抗靜電劑與薄膜材料相容性較差的問題，提供了一種抗靜電薄膜及其製備方法。
為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：
一種抗靜電薄膜，包括以下重量份數的原料：
40～50份聚苯乙烯、10～15份氯化聚丙烯、1～3份增韌劑和6～8份濃縮液；
所述的濃縮液是由以下步驟得到的：將10～15g二甲基二烯丙基氯化銨和100～200ml無水乙醇混合後，加入8～12g甲基丙烯磺酸鈉、6～8g乙二醇單乙烯基醚和0.3～0.5g引發劑，在85～95℃反應2～3h後，再加入3～5g鏈終止劑，繼續反應40～50min，得到產物，將產物濃縮，得到濃縮液。
所述的聚苯乙烯為改性聚苯乙烯，改性聚苯乙烯是由以下步驟得到的：將20～30g聚苯乙烯和200～300ml甲基乙基酮在130～140℃混合後，再加入10～15g2,4-甲苯二異氰酸酯和0.1～0.3g催化劑，攪拌反應2～3h後轉入旋轉蒸發儀中，濃縮至幹，得到改性聚苯乙烯。
所述的增韌劑為聚氧丙烯甘油醚。
所述的引發劑為過氧化月桂醯、過硫酸鉀、叔丁基過氧化氫中的一種或幾種。
所述的鏈終止劑為對叔丁基鄰苯二酚、二甲基二硫代氨基甲酸鈉中的一種或兩種。
所述的催化劑為甲基鋁氧烷。
一種抗靜電薄膜的製備方法，具體製備步驟為：
（1）按重量份數配比，進行取原料；
（2）將原料加入到高速混合機中，攪拌混合15～20min後，得到預混料，將預混料置於吹膜機中經塑化擠出、吹脹牽引，得到抗靜電薄膜。
所述的吹膜機送料段溫度為180～200℃，塑化段溫度為220～240℃，模頭溫度為220℃，吹脹比為2.8～3.0，牽引比為5～7。
本發明的有益效果是：
（1）本發明以二甲基二烯丙基氯化銨、甲基丙烯磺酸鈉和二醇單乙烯基醚進行聚合反應，得到高分子聚合物，高分子聚合物中含有聚季銨鹽結構、磺酸基和聚醚段，因此高分子聚合物屬於親水性聚合物，當其和高分子基體共聚後，可通過季銨鹽陽離子導電來傳導和釋放產生的靜電荷，且高分子聚合物可在薄膜表層形成導電性表層，而在薄膜中心部分呈球狀分布，形成「芯殼結構」，並通過此結構洩露靜電荷，因此，高分子聚合物是以降低薄膜的電阻率來達到抗靜電的效果的，同時聚醚段極易通過氫鍵與空氣中的水結合形成導電通道，這些具有吸溼性的有機段與季銨鹽同時作用，能夠顯著提高薄膜的抗靜電效果，高分子聚合物的導電性能不是單純的依靠吸水來達到的，因而對空氣的相對溼度依賴性小，因此能夠長期有效的發揮抗靜電作用；
（2）本發明通過用異氰酸酯對聚苯乙烯進行改性，使聚苯乙烯具有極性，而本發明製備的高分子聚合物為極性物質，因而高分子聚合物在改性聚苯乙烯中具有極強的親和性和相容性，進而使高分子聚合物的抗靜電效果更持久。
具體實施方式
取10～15g二甲基二烯丙基氯化銨和100～200ml無水乙醇加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶置於水浴鍋中，控制水浴溫度為85～95℃，攪拌混合3～5min後，向三口燒瓶中加入8～12g甲基丙烯磺酸鈉、6～8g乙二醇單乙烯基醚和0.3～0.5g引發劑，攪拌反應2～3h，再向三口燒瓶中加入3～5g鏈終止劑，繼續攪拌反應40～50min，反應結束，得到產物，將產物置於旋轉蒸發儀中，旋蒸濃縮15～20min，得到濃縮液，再取20～30g聚苯乙烯和200～300ml甲基乙基酮加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶置於油浴鍋中，控制油浴溫度為130～140℃，攪拌溶解3～4h後，向三口燒瓶中加入10～15g2,4-甲苯二異氰酸酯和0.1～0.3g催化劑，保溫攪拌反應2～3h後轉移至旋轉蒸發儀中，旋蒸濃縮至幹，得到改性聚苯乙烯，最後按重量份數計，取40～50份改性聚苯乙烯、10～15份氯化聚丙烯、1～3份增韌劑和6～8份濃縮液加入到高速混合機中，控制攪拌轉速為400～500r/min，攪拌混合15～20min後，得到預混料，將預混料置於吹膜機中，控制吹膜機送料段溫度180～200℃，塑化段溫度220～240℃，模頭溫度220℃，吹脹比為2.8～3.0，牽引比為5～7，經塑化擠出、吹脹牽引後，得到抗靜電薄膜。所述的引發劑為過氧化月桂醯、過硫酸鉀、叔丁基過氧化氫中的一種或幾種。所述的鏈終止劑為對叔丁基鄰苯二酚、二甲基二硫代氨基甲酸鈉中的一種或兩種。所述的催化劑為甲基鋁氧烷。所述的增韌劑為聚氧丙烯甘油醚。
實例1
取10g二甲基二烯丙基氯化銨和100ml無水乙醇加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶置於水浴鍋中，控制水浴溫度為85℃，攪拌混合3min後，向三口燒瓶中加入8g甲基丙烯磺酸鈉、6g乙二醇單乙烯基醚和0.3g過氧化月桂醯，攪拌反應2h，再向三口燒瓶中加入3g對叔丁基鄰苯二酚，繼續攪拌反應40min，反應結束，得到產物，將產物置於旋轉蒸發儀中，旋蒸濃縮15min，得到濃縮液，再取20g聚苯乙烯和200ml甲基乙基酮加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶置於油浴鍋中，控制油浴溫度為130℃，攪拌溶解3h後，向三口燒瓶中加入10g2,4-甲苯二異氰酸酯和0.1g甲基鋁氧烷，保溫攪拌反應2h後轉移至旋轉蒸發儀中，旋蒸濃縮至幹，得到改性聚苯乙烯，最後按重量份數計，取40份改性聚苯乙烯、10份氯化聚丙烯、1份聚氧丙烯甘油醚和6份濃縮液加入到高速混合機中，控制攪拌轉速為400r/min，攪拌混合15min後，得到預混料，將預混料置於吹膜機中，控制吹膜機送料段溫度180℃，塑化段溫度220℃，模頭溫度220℃，吹脹比為2.8，牽引比為5，經塑化擠出、吹脹牽引後，得到抗靜電薄膜。
實例2
取13g二甲基二烯丙基氯化銨和150ml無水乙醇加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶置於水浴鍋中，控制水浴溫度為90℃，攪拌混合4min後，向三口燒瓶中加入10g甲基丙烯磺酸鈉、7g乙二醇單乙烯基醚和0.4g過硫酸鉀，攪拌反應2h，再向三口燒瓶中加入4g對叔丁基鄰苯二酚，繼續攪拌反應45min，反應結束，得到產物，將產物置於旋轉蒸發儀中，旋蒸濃縮18min，得到濃縮液，再取25g聚苯乙烯和250ml甲基乙基酮加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶置於油浴鍋中，控制油浴溫度為135℃，攪拌溶解3h後，向三口燒瓶中加入13g2,4-甲苯二異氰酸酯和0.2g甲基鋁氧烷，保溫攪拌反應2h後轉移至旋轉蒸發儀中，旋蒸濃縮至幹，得到改性聚苯乙烯，最後按重量份數計，取45份改性聚苯乙烯、13份氯化聚丙烯、2份聚氧丙烯甘油醚和7份濃縮液加入到高速混合機中，控制攪拌轉速為450r/min，攪拌混合18min後，得到預混料，將預混料置於吹膜機中，控制吹膜機送料段溫度190℃，塑化段溫度230℃，模頭溫度220℃，吹脹比為2.9，牽引比為6，經塑化擠出、吹脹牽引後，得到抗靜電薄膜。
實例3
取15g二甲基二烯丙基氯化銨和200ml無水乙醇加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶置於水浴鍋中，控制水浴溫度為95℃，攪拌混合5min後，向三口燒瓶中加入12g甲基丙烯磺酸鈉、8g乙二醇單乙烯基醚和0.5g叔丁基過氧化氫，攪拌反應3h，再向三口燒瓶中加入5g二甲基二硫代氨基甲酸鈉，繼續攪拌反應50min，反應結束，得到產物，將產物置於旋轉蒸發儀中，旋蒸濃縮20min，得到濃縮液，再取30g聚苯乙烯和300ml甲基乙基酮加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶置於油浴鍋中，控制油浴溫度為140℃，攪拌溶解4h後，向三口燒瓶中加入15g2,4-甲苯二異氰酸酯和0.3g甲基鋁氧烷，保溫攪拌反應3h後轉移至旋轉蒸發儀中，旋蒸濃縮至幹，得到改性聚苯乙烯，最後按重量份數計，取50份改性聚苯乙烯、15份氯化聚丙烯、3份聚氧丙烯甘油醚和8份濃縮液加入到高速混合機中，控制攪拌轉速為500r/min，攪拌混合20min後，得到預混料，將預混料置於吹膜機中，控制吹膜機送料段溫度200℃，塑化段溫度240℃，模頭溫度220℃，吹脹比為3.0，牽引比為7，經塑化擠出、吹脹牽引後，得到抗靜電薄膜。
對比例1
取15g二甲基二烯丙基氯化銨和200ml無水乙醇加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶置於水浴鍋中，控制水浴溫度為95℃，攪拌混合5min後，向三口燒瓶中加入12g甲基丙烯磺酸鈉、8g乙二醇單乙烯基醚和0.5g叔丁基過氧化氫，攪拌反應3h，再向三口燒瓶中加入5g二甲基二硫代氨基甲酸鈉，繼續攪拌反應50min，反應結束，得到產物，將產物置於旋轉蒸發儀中，旋蒸濃縮20min，得到濃縮液，最後按重量份數計，取50份聚苯乙烯、15份氯化聚丙烯、3份聚氧丙烯甘油醚和8份濃縮液加入到高速混合機中，控制攪拌轉速為500r/min，攪拌混合20min後，得到預混料，將預混料置於吹膜機中，控制吹膜機送料段溫度200℃，塑化段溫度240℃，模頭溫度220℃，吹脹比為3.0，牽引比為7，經塑化擠出、吹脹牽引後，得到抗靜電薄膜。
對比例2：張家港市某塑業有限公司生產的抗靜電薄膜。
對本發明實例1～3製得的抗靜電薄膜和對比例1～2的抗靜電薄膜進行性能檢測，其檢測結果如表1所示：
表1
註：對比例1為採用本發明製備方法，添加未改性聚苯乙烯製得的抗靜電薄膜。從表1可以看出，採用改性後的聚苯乙烯，可提高其與抗靜電劑的相容性，從而有效提高了成品抗靜電薄膜的力學性能和抗靜電效果，同時本發明抗靜電薄膜相較於常規抗靜電薄膜，具有更出色的抗靜電效果和更長的抗靜電周期，是一種理想的軟包裝材料。