碳纳米管抗静电膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种碳纳米管抗静电膜及其制备方法，属于纳米材料技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，在电子产品的生产、储存及运输过程中，为防止产品的表面磨损和污染，对产品或相关生产、运输设备的表面进行保护是必不可缺的。其中一种常用的方式是在此类产品表面覆设抗静电保护膜。一般而言，作为电子产品使用的保护膜，除了要求其容易贴附于产品表面外，为了防止在保护膜撕除的过程中产生过大的、甚至会危害电子产品安全的静电电压，还要求保护膜具有一定的防静电功能。
[0003]近年来，研究人员提出了多种利用碳纳米管与聚合物材料形成的抗静电膜产品，但在这些产品中，往往存在碳纳米管分散不均匀，易于脱落等缺陷，导致其抗静电能力有限，并严重制约了其使用寿命和应用范围。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种碳纳米管抗静电膜及其制备方法。
[0005]为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括:
[0006]在一些实施例中提供了一种碳纳米管抗静电膜的制备方法，其包括:
[0007]在基底表面覆设聚合物层而形成复合薄膜，
[0008]于所述复合薄膜的聚合物层表面设置均匀分散的碳纳米管，
[0009]加热所述聚合物层而至少使所述聚合物层的表层呈粘流态，并至少使分布于聚合物层表面的部分碳纳米管因表面张力作用等自动嵌入聚合物层内，
[0010]使所述聚合物层冷却，并以交联剂至少使聚合物层表层的聚合物交联，从而获得所述碳纳米管抗静电膜。
[0011 ] 在一些较为优选的实施例中，所述制备方法具体包括:
[0012]在基底表面涂覆聚合物溶液，经干燥后得到复合薄膜，
[0013]于所述复合薄膜的聚合物层表面涂覆碳纳米管分散液，再除去所述碳纳米管分散液中的溶剂，而使所述复合薄膜的聚合物层表面均匀分布碳纳米管，
[0014]加热所述聚合物层而至少使所述聚合物层的表层呈粘流态，并至少使分布于聚合物层表面的部分碳纳米管自动嵌入聚合物层内，
[0015]使所述聚合物层冷却，并以交联剂至少使聚合物层表层的聚合物交联，从而获得所述碳纳米管抗静电膜。
[0016]在一些实施例中，所述基底选自柔性基底，特别是膜状柔性基底。
[0017]例如，优选的，所述柔性基底的材质包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰亚胺(PI)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯材料，或聚醚砜(PES)、纤维素酯、聚氯乙烯(PVC)、苯并环丁烯(BCB)或丙烯酸树脂中的的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
[0018]在一些实施例中，所述聚合物可选自但不限于聚乙烯醇，例如，可优选自数均分子量为2万?10万的聚乙烯醇。
[0019]在一些实施例中，所述聚合物溶液的浓度优选为0.01wt%? 5wt%。
[0020]在一些实施例中，所述聚合物溶液的溶剂可选自水或任何合适的有机溶剂。
[0021]在一些实施例中，所述聚合物层(干膜)的厚度优选为500nm?50 μ m。
[0022]在一些实施例中，所述碳纳米管分散液的浓度优选为0.0Olwt%?1wt%。
[0023]在一些实施例中，所述碳纳米管分散液中还可包含但不限于水、醇类、醚类、脂类、醇醚类的任意一种或两种以上的组合，这些物质主要用于作为所述分散液的载体。所述的碳纳米管可以是单壁碳纳米管、多壁碳纳米管任意一种及多种的任意组合。
[0024]在一些实施例中，所述碳纳米管分散液于所述聚合物层上的涂覆量优选为50mg/m2 ?10g/m 2O
[0025]在一些实施例中，所述制备方法还可包括:于所述复合薄膜的聚合物层表面涂覆碳纳米管分散液，再低温烘烤除去所述碳纳米管分散液中的溶剂，从而于所述复合薄膜的聚合物层表面设置均匀分散的碳纳米管。
[0026]较为优选的，所述低温烘烤的温度为50?80°C，保温时间为1min?10h。
[0027]在一些实施例中，所述制备方法还可包括:至少将所述聚合物层加热至所述聚合物的粘流态温度，从而至少使所述聚合物层的表层使呈粘流态，进而至少使分布于聚合物层表面的部分碳纳米管自动嵌入聚合物层内。
[0028]在一些实施例中，所述聚合物采用聚乙烯醇，并且所述聚乙烯醇的粘流态温度为80?140°C。较为优选的，可以50?300°C /min的升温速率将聚乙烯醇层加热至80?1400C，并保温 5s ?5min。
[0029]在一些实施例中，至少可选用喷涂、滚涂、刮涂、浸涂中的任一种方式将所述聚合物溶液涂覆在基底表面。
[0030]在一些实施例中，至少可选用喷涂、滚涂、刮涂、丝网印刷中的任一种方式将所述碳纳米管分散液涂覆在聚合物层表面。
[0031 ] 在一些实施例中，所述聚合物选自聚乙烯醇，所述交联剂选自聚乙烯醇交联剂，其可以选自业界已知的类型(参阅《精细化工工艺学》，化学工业出版社，出版日期2008年2月I日)例如，可选自硫酸钠、硫酸锌、硼酸、甲醛、丁醛、戊二醛及商业化的聚乙烯醇交联剂的任意一种或两种以上的组合。
[0032]在一些实施例中还提供了一种碳纳米管抗静电膜，其可以由前述的任一种方法制备。
[0033]与现有技术相比，本发明的优点包括:通过采用将碳纳米管先组装嵌入聚合物基体随后交联的路线，可以最大程度保持碳纳米管在抗静电膜表层的有效分布，从而可以兼获良好的透光率与导电率；同时，通过采用聚乙烯醇表面交联工艺，可显著提高抗静电膜的耐水、耐醇、耐磨性等，使之具有优异的综合性能，并且该工艺适应面广、方法简便、易于大规模制备等优势。
【附图说明】
[0034]图1是本发明一典型实施方案之中一种碳纳米管抗静电膜的制备工艺流程图。
【具体实施方式】
[0035]鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将结合若干实施例对本发明的技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0036]实施例1请参考图1，该实施例中提供的一种碳纳米管抗静电膜的制备方法包括:
[0037](I)提供浓度约0.01wt%的聚乙烯醇水溶液，其中聚乙烯醇的分子量约10万(如下若非特别说明，则均为数均分子量)；以及，提供浓度约0.0lwt %的碳纳米管分散液，其中碳纳米管可以是单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管，溶剂可以是水；
[0038](2)以喷涂方式将聚乙烯醇溶液涂覆在PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜(可见光透过率约89% )表面，经烘干之后得到复合薄膜，其中聚乙烯醇干膜厚度为约500nm ;
[0039](3)将碳纳米管分散液涂覆于该复合薄膜的聚乙烯醇层表面，于温度为约50°C的条件下保温5h而将碳纳米管分散液中的溶剂挥发除去，之后冷却；
[0040](4)以约50°C /min的升温速率迅速升温至聚乙烯醇的粘流态温度(约140°C )，并保温约3min，使碳纳米管自动嵌入聚乙烯醇层中，之后冷却；
[0041](5)随后将薄膜浸泡在聚乙烯醇交联剂溶液中(其中交联剂可以是硫酸钠、硫酸锌等)约15min，使表层聚乙烯醇交联，随后以水清洗、烘干，获得结构稳定的碳纳米管抗静电膜。
[0042]实施例2:该实施例中提供的一种碳纳米管抗静电膜的制备方法包括如下步骤:
[0043](I)提供浓度为5wt%的聚乙烯醇水溶液，其中聚乙烯醇的分子量约2万；以及，提供浓度约0.0Olwt %的碳纳米管分散液，其中碳纳米管可以是单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管，溶剂可以是水与乙醇的混合溶剂；
[0044](2)以浸涂方式将聚乙烯醇溶液涂覆在聚乙烯膜(可见光透过率约70% )表面，经烘干之后得到复合薄膜，其中聚乙烯醇干膜厚度约5 μπι ;
[0045](3)将碳纳米管分散液涂覆于该复合薄膜的聚乙烯醇层表面，于温度为约80°C的条件下保温约1min而将碳纳米管分散液中的溶剂挥发除去，之后冷却；
[0046](4)以100°C /min的升温速率迅速升温至聚乙烯醇的粘流态温度(约80°C )，并保温约5秒，使碳纳米管自动嵌入聚乙烯醇层中，之后冷却；
[0047](5)随后将薄膜浸泡在聚乙烯醇交联剂溶液中(其中交联剂可以是硼酸、甲醛或丁醛等)约15min，使表层聚乙烯醇交联，随后以水清洗、烘干，获得结构稳定的碳纳米管抗静电膜。
[0048]实施例3:该实施例中提供的一种碳纳米管抗静电膜的制