抗静电耐刮涂层以及涂层方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗静电耐刮涂层，包括：衬底基材，涂抹于衬底基材上的导电涂层，涂抹于导电涂层的耐刮涂层；导电涂层按重量百分比组成有：聚乙烯二氧噻吩水分散液10%~50%，水溶性的功能性树脂1%~10%，醇溶剂20%~50%，有机助剂1%~10%，水10%~50%，成膜助剂0.01%~2%；耐刮涂层包括：油性聚酯树脂。本发明提供一种将抗静电功能和耐刮耐磨性能分别用两个涂层来实现的抗静电耐刮涂层以及涂层方法；本发明的涂层不仅薄而且耐磨性能好，且导电性能好，表面电阻的稳定性高；涂层受酒精的影响程度低，耐水性也高。
【专利说明】抗静电耐刮涂层以及涂层方法
【技术领域】
[0001] 一种涂层以及涂层方法，特别是一种抗静电耐刮涂层以及涂层方法。
【背景技术】
[0002] 目前，使保护膜具有抗静电能力有两种途径：一在保护膜衬底基材中添加抗静电 齐IJ，现有技术添加的抗静电剂有表面活性剂型、离子液体型、锂盐等，表面活性剂型的抗静 电剂对湿度依赖大，且抗静电性能也不理想；离子液体型和锂盐型的添加剂价格昂贵，抗 静电性也不够理想，且与衬底基材的相容性也是一个问题.二在保护膜衬底基材表面涂敷 一层抗静电层，该抗静电层一般由树脂和导电材料组成，树脂将抗静电材料粘结在一起形 成导电薄膜.该方法无需考虑抗静电剂与基材的相容性，树脂与抗静电剂经过灵活的匹配 可以获得优异的抗静电性.抗静电剂除了可以使用第一种方法中采用的，还可以使用高分 子聚合物导电材料，如聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯.高分子聚合物导电材料相比于上述小分子 导电材料而言，既具有优异的导电性，又不易迁移表面造成污染；现有技术还未解决这样 的问题。
【发明内容】
[0003] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种将抗静电功能和耐刮耐磨性 能分别用两个涂层来实现的抗静电耐刮涂层以及涂层方法；本发明的涂层不仅薄而且耐磨 性能好，且导电性能好，表面电阻的稳定性高；涂层受酒精的影响程度低，耐水性也高。
[0004] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[0005] 抗静电耐刮涂层，包括：衬底基材，涂抹于衬底基材上的导电涂层，涂抹于导电涂 层的耐刮涂层；导电涂层按重量百分比组成有：聚乙烯二氧噻吩水分散液10%?50%，水 溶性的功能性树脂1 %?10%，醇溶剂20%?50%，有机助剂1 %?10%，水10%?50%， 成膜助剂〇. 01%?2% ;耐刮涂层包括：油性聚酯树脂。
[0006] 前述的抗静电耐刮涂层，聚乙烯二氧噻吩水分散液的固含量的质量百分比为 0· 1%?3%。
[0007] 前述的抗静电耐刮涂层，水溶性的功能性树脂包括：油溶性的聚酯改性的聚氨酯 树脂，油溶性的聚丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂，改性不饱和聚酯树脂。
[0008] 前述的抗静电耐刮涂层，醇溶剂包括：乙醇、异丙醇、丁醇。
[0009] 前述的抗静电耐刮涂层，耐刮涂层还包括：油性固化剂。
[0010] 前述的抗静电耐刮涂层，有机助剂包括：N-甲基吡咯烷酮，乙二醇单甲醚，二甲 基亚讽。
[0011] 前述的抗静电耐刮涂层，导电涂层厚度〈1 μ m，表面电阻为104?6 Ω/m2。
[0012] 前述的抗静电耐刮涂层，耐刮涂层的厚度为1-15 μ m，抗静电耐刮涂层表面的电阻 为 108 ?11 Ω/m2。
[0013] 前述的抗静电耐刮涂层的涂层方法，包括以下步骤：
[0014] 步骤一：将水溶性的功能性树脂与聚乙烯二氧噻吩水分散液、成膜助剂及水强烈 的搅拌混合；
[0015] 步骤二：将醇溶剂和有机助剂搅拌混合形成的混合物在机械搅拌下慢慢加入步骤 一形成的混合物中；
[0016] 步骤三：将步骤二形成的混合物涂布在衬底基材，在80?KKTC的温度烘干3分 钟即可得到导电层；
[0017] 步骤四：油性聚酯树脂或者油性聚酯树脂与固化剂的混合物，涂布在导电层上，在 KKTC条件下烘干3分钟，得到的抗静电耐刮涂层。
[0018] 如述的抗静电耐刮涂层的涂层方法，涂布方式包括：棒涂、棍涂、嗔涂、旋转涂敷。
[0019] 本发明的有益之处在于：本发明提供一种将抗静电功能和耐刮耐磨性能分别用两 个涂层来实现的抗静电耐刮涂层以及涂层方法；本发明的涂层不仅薄而且耐磨性能好，且 导电性能好，表面电阻的稳定性高；涂层受酒精的影响程度低，耐水性也高。
【具体实施方式】
[0020] 以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0021] 抗静电耐刮涂层，包括：衬底基材，涂抹于衬底基材上的导电涂层，涂抹于导电涂 层的耐刮涂层；导电涂层按重量百分比组成有：聚乙烯二氧噻吩水分散液10%?50%，水 溶性的功能性树脂1 %?10%，醇溶剂20%?50%，有机助剂1 %?10%，水10%?50%， 成膜助剂〇. 01%?2%;耐刮涂层包括：油性聚酯树脂。聚乙烯二氧噻吩水分散液的固含量 的质量百分比为〇. 1 %?3%。作为一种优选，水溶性的功能性树脂包括：油溶性的聚酯改 性的聚氨酯树脂，油溶性的聚丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂，改性不饱和聚酯树脂；醇溶剂包 括：乙醇、异丙醇、丁醇；耐刮涂层还包括：油性固化剂；有机助剂包括：N-甲基吡咯烷酮， 乙二醇单甲醚，二甲基亚砜。
[0022] 导电涂层厚度〈1 μ m，表面电阻为104?6 Ω/m2 ;耐刮涂层的厚度为1-15 μ m，抗 静电耐刮涂层表面的电阻为108?11 Ω/m2。
[0023] 抗静电耐刮涂层的涂层方法，包括以下步骤：
[0024] 步骤一：将水溶性的功能性树脂与聚乙烯二氧噻吩水分散液、成膜助剂及水强烈 的搅拌混合；
[0025] 步骤二：将醇溶剂和有机助剂搅拌混合形成的混合物在机械搅拌下慢慢加入步骤 一形成的混合物中；
[0026] 步骤三：将步骤二形成的混合物涂布在衬底基材，在80?100°C的温度烘干3分 钟即可得到导电层；
[0027] 步骤四：油性聚酯树脂或者油性聚酯树脂与固化剂的混合物，涂布在导电层上，在 KKTC条件下烘干3分钟，得到的抗静电耐刮涂层。涂布方式包括：棒涂、辊涂、喷涂、旋转涂 敷。
[0028] 其中以聚苯乙烯磺酸掺杂聚乙烯二氧噻吩制得的水性分散液自从被拜耳公司成 功商业化以来，已被广泛应用。目前市场上有多款聚乙烯二氧噻吩的水分散液，其固含量 一般为〇. 1%至3% Wt ;不同厂家生产的聚苯乙烯磺酸掺杂聚乙烯二氧噻吩水分散液的导 电能力也不尽相同，本发明优先选择导电能力较好的聚苯乙烯磺酸掺杂聚乙烯二氧噻吩 水分散液；另外，为保证聚乙烯二氧噻吩水分散液的可分散性及导电涂层的透明性，要求 聚乙烯二氧噻吩水分散液的颗粒粒径D50低于100纳米；过大的粒径将影响保护膜的透光 性。水溶性的功能性树脂有两个作用：第一作为水性粘结剂粘结聚乙烯二氧噻吩颗粒；第 二该树脂本身与聚乙烯二氧噻吩颗粒有强的亲和力，易于形成导电网络，增强涂层导电能 力.作为水性粘结剂的作用时，只需易于聚乙烯二氧噻吩水分散液成膜，对基材及对分散 液中的颗粒有一定粘结性即可.本发明中的导电涂层主要是获得高的导电能力，对粘结性 的要求不高，因此导电涂层材料中水溶性的功能性树脂的比例可以控制在较低的水平，这 样不至于过多稀释聚乙烯二氧噻吩的导电能力；因此，水溶性的功能性树脂在本发明所述 导电涂层材料中所占比例为1%至10% Wt之间；低于1%时，粘结作用不够，在涂布耐磨 耐刮层时可能被破坏，高于10%时会影响导电层的导电能力。
[0029] 本发明所述的醇溶剂为乙醇、异丙醇、丁醇或它们的混合物.醇溶剂的引入是为 利于水性体系在塑料衬底表面成膜.本发明所述的导电层材料是一个水性体系，具有较高 的表面能，不易在低表面能的塑料衬底表面成膜，加入一定量的醇溶剂有利于降低体系表 面能.本发明采用的醇沸点不能太高，其分子中的碳原子数要求低于五，优先选用乙醇、 异丙醇、丁醇或它们的混合物.醇的用量在20%至50% Wt之间，醇用量过低对降低体系 表面能作用不大，醇用量过高会影响聚乙烯二氧噻吩和水溶性的功能性树脂的溶解性，导 致沉淀无法涂膜.
[0030] 本发明采用的有机助剂，可以为N-甲基吡咯烷酮，乙二醇单甲醚，二甲基亚砜 等；是为了帮助导电层材料中聚乙烯二氧噻吩水分散液颗粒更好的成膜，以利于导电网络 通道的形成，获得更高的导电能力.可选用N-甲基吡咯烷酮，乙二醇单甲醚，二甲基亚 砜中的一种或几种混合物.有机助剂含量不要超过10% Wt，否则会不易干燥影响涂层与塑 料衬底间的结合力。本发明所采用的成膜助剂有两个作用：第一类似于醇溶剂的功能降低 体系表面张力利于成膜，使得形成的导电层没有细微的缺陷；第二易于耐磨耐刮材料在导 电涂层上成膜，增加两层间的结合力.该成膜助剂的含量为0.01%至2% Wt，含量过低没 有效果，过高不易溶解于导电材料体系中.
[0031] 本发明所采用的水为去离子水，水的含量为10 %至50% Wt,过低不能很好溶解 聚乙烯二氧噻吩颗粒和水溶性的功能性树脂，过高不利于成膜。
[0032] 耐刮涂层采用油性聚酯树脂，油性聚酯树脂可以是油溶性的聚酯改性的聚氨酯 树脂、油溶性的聚丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂、改性不饱和聚酯树脂；一般而言，采用水性 树脂制作的涂层在使用过程中易吸收空气中的水分而破坏，因此本发明采用油溶性的树 脂以杜绝该问题的发生，另外，就现有技术而言，油溶性树脂与塑料基材的结合力要好于 水性树脂.尽管导电涂层是由水性树脂制作而成，其与基材结合力并不理想，但本发明中 导电涂层的厚度很薄，当涂布一层油性聚酯树脂后，其会渗入导电涂层的微孔中与基材结 合，使的最终的涂层具有很好的耐磨耐刮性，且由于油性树脂的包裹，导电涂层中的水性 树脂也不会存在吸收空气中水分的问题。本发明还可以在油性聚酯树脂中加入一定的固化 剂以进一步提高涂层的耐磨耐刮性.
[0033] 以下提供具体的实施例以便更好的说明本发明，混合比例为重量百分比。
[0034] [实施例1]
[0035] 根据表一所示的配方比例，首先配制导电层材料.将聚乙烯二氧噻吩分散液与水 及水溶性树脂强烈搅拌下混合均匀，然后将异丙醇、二甲基亚砜、成膜助剂混合均匀，将形 成的混合物在搅拌下慢慢加入上述水性功能性树脂与聚乙烯二氧噻吩的混合物中，混合 均匀即可形成导电层材料.采用线棒将配好的导电层材料均匀涂敷在聚对苯二甲酸乙二 醇酯薄膜上，放入90°C的烘箱烘干3分钟，即可形成导电层.再用线棒将10% Wt的油性 聚酯改性的聚氨酯树脂涂敷在上述薄膜的导电层上，放入l〇〇°C烘箱烘干3分钟即可形成 抗静电耐磨耐刮涂层.所用聚乙烯二氧噻吩分散液为Clevios提供的BAYTRON P.水溶性 树脂为自制，成膜助剂为市购，油性聚酯改性聚氨酯树脂为自制.
[0036] [实施例2]
[0037] 导电涂层材料的配制方法与实施例1相同，耐磨耐刮涂层材料为10% Wt的油性 聚丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂，该树脂为自制。
[0038] [实施例3]
[0039] 导电涂层材料的配制方法与实施例1相同，耐磨耐刮涂层材料为10% Wt的油性 改性不饱和聚酯树脂，该树脂为市购。
[0040] 表一
[0041]
【权利要求】
1. 抗静电耐刮涂层，其特征在于，包括：衬底基材，涂抹于上述衬底基材上的导电涂 层，涂抹于上述导电涂层的耐刮涂层；上述导电涂层按重量百分比组成有：聚乙烯二氧噻 吩水分散液109Γ50%，水溶性的功能性树脂19Γ10%，醇溶剂209Γ50%，有机助剂19Γ10%，水 109Γ50%，成膜助剂0. 019Γ2% ;上述耐刮涂层包括：油性聚酯树脂。
2. 根据权利要求1所述的抗静电耐刮涂层，其特征在于，上述聚乙烯二氧噻吩水分散 液的固含量的质量百分比为〇. 1%~3%。
3. 根据权利要求1所述的抗静电耐刮涂层，其特征在于，水溶性的功能性树脂包括：油 溶性的聚酯改性的聚氨酯树脂，油溶性的聚丙烯酸酯改性的聚氨酯树脂，改性不饱和聚酯 树脂。
4. 根据权利要求1所述的抗静电耐刮涂层，其特征在于，上述醇溶剂包括：乙醇、异丙 醇、丁醇。
5. 根据权利要求1所述的抗静电耐刮涂层，其特征在于，上述耐刮涂层还包括：油性固 化剂。
6. 根据权利要求1所述的抗静电耐刮涂层，其特征在于，上述有机助剂包括：N-甲基吡 咯烷酮，乙二醇单甲醚，二甲基亚砜。
7. 根据权利要求1所述的抗静电耐刮涂层，其特征在于，上述导电涂层厚度〈lym，表 面电阻为104?6 Ω/m2。
8. 根据权利要求1所述的抗静电耐刮涂层，其特征在于，上述耐刮涂层的厚度为 1-15以111，上述抗静电耐刮涂层表面的电阻为108?11〇/1112。
9. 根据权利要求1所述的抗静电耐刮涂层的涂层方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一：将上述水溶性的功能性树脂与聚乙烯二氧噻吩水分散液、成膜助剂及水强烈 的搅拌混合； 步骤二：将上述醇溶剂和有机助剂搅拌混合形成的混合物在机械搅拌下慢慢加入步骤 一形成的混合物中； 步骤三：将步骤二形成的混合物涂布在上述衬底基材，在8(n〇0°C的温度烘干3分钟 即可得到导电层； 步骤四：上述油性聚酯树脂或者上述油性聚酯树脂与固化剂的混合物，涂布在导电层 上，在l〇〇°C条件下烘干3分钟，得到抗静电耐刮涂层。
10. 根据权利要求9所述的抗静电耐刮涂层的涂层方法，其特征在于，上述涂布方式包 括：棒涂、棍涂、嗔涂、旋转涂敷。
【文档编号】B32B27/08GK104194580SQ201410410271
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】喻四海, 施法宽, 王晓宾 申请人:昆山博益鑫成高分子材料有限公司