可涂覆型组合物、防静电组合物、防静电制品及它们的制备方法
【技术领域】
[0001] 本公开广义设及二氧化娃分散体、在其上具有防静电涂层的制品W及制备前述物 质的方法。
【背景技术】
[0002] 耗散静电荷在许多致力领域中是重要的，其中希望阻止导致对电子部件损坏的电 涌/电火花或挥发性易燃蒸汽的意外着火。示例包括电子设备(例如，等离子显示屏）制造、 电子部件封装、磨料带W及聚合物膜幅材处理。
[0003] 为了克服运些问题，常常使用防静电剂。防静电剂为用于材料或它们表面的处理 W便减少或消除一般由摩擦起电效应形成的静电积聚的化合物。所述防静电剂的作用是通 过其本身导电性或者通过吸收空气中的湿气而使得表面或材料本身轻微导电，因此可W使 用一些湿润剂。防静电剂的分子与表面活性剂的分子类似，通常既具有亲水性区域又具有 疏水性区域；当亲水侧与空气湿气相互作用并结合水分子时，疏水侧与材料的表面相互作 用。
[0004] 仍然需要可减少静电荷积聚和/或耗散静电荷的另外材料。
【发明内容】
[0005] 本公开提供可在制品上产生防静电涂层的组合物和方法，从而改善上述问题。
[0006] 在一个方面，本公开提供一种制备可涂覆型组合物的方法，所述方法包括：
[0007] 提供包含分散在水性液体介质中的二氧化娃纳米粒子的第一组合物，其中二氧化 娃纳米粒子具有多峰态粒度分布，其中所述多峰态粒度分布包括具有8纳米至35纳米范围 内的第一粒度的第一模式，其中多峰态粒度分布包括具有2纳米至20纳米范围内的第二粒 度的第二模式，其中第一粒度大于第二粒度，并且其中第一组合物具有大于6的抑;W及 [000引使用无机酸将第一组合物酸化至pH小于或等于4W提供可涂覆型组合物，其中可 涂覆型组合物包含凝聚的二氧化娃纳米粒子。
[0009] 在另一方面，本公开提供一种根据本公开前述方法而制备的可涂覆型组合物。
[0010] 根据本公开的可涂覆型组合物可用于例如制备防静电制品。
[0011] 因此，在另一方面，本公开提供一种制备防静电制品的方法，所述方法包括W下步 骤：
[0012] a)提供包含分散在水性液体介质中的二氧化娃纳米粒子的第一组合物，其中二氧 化娃纳米粒子具有多峰态粒度分布，其中多峰态粒度分布包括具有8纳米至35纳米范围内 的第一粒度的第一模式，其中多峰态粒度分布包括具有2纳米至20纳米范围内的第二粒度 的第二模式，其中第一粒度大于第二粒度，并且其中第一组合物具有大于6的pH;
[0013] b)使用无机酸将第一组合物酸化至抑小于或等于4W提供可涂覆型组合物；W及
[0014] d)将可涂覆型组合物的层涂覆至基底的表面上；W及
[0015] e)至少部分地干燥可涂覆型组合物的层w提供防静电层，其中防静电层在25°C和 50%的相对湿度下的平均表面电导率小于或等于每平方109欧姆。
[0016] 在另一方面，本公开提供一种根据本公开前述方法制备的防静电制品。
[0017] 在另一方面，本公开提供一种包含无定形二氧化娃基体的防静电组合物，其中无 定形二氧化娃基体包含互连的二氧化娃纳米粒子，其中二氧化娃纳米粒子具有多峰态粒度 分布，其中所述多峰态粒度分布包括具有8纳米至35纳米范围内的第一粒度的第一模式，其 中多峰态粒度分布包括具有2纳米至20纳米范围内的第二粒度的第二模式，其中第一粒度 大于第二粒度。
[0018] 在另一方面，本公开提供一种包含设置于基底的表面上的无定形防静电组合物的 层的防静电制品，其中无定形二氧化娃基体包含互连的二氧化娃纳米粒子，其中二氧化娃 纳米粒子具有多峰态粒度分布，其中多峰态粒度分布包括具有8纳米至35纳米范围内的第 一粒度的第一模式，其中多峰态粒度分布包括具有2纳米至20纳米范围内的第二粒度的第 二模式，其中第一粒度大于第二粒度。
[0019] 在一些实施例中，无定形防静电组合物还包含金属阳离子，其中大多数的金属阳 离子单个地设置于无定形二氧化娃基体中，并且其中金属阳离子占组合物的0.5摩尔％至 20.0摩尔％。
[0020] 有利地，根据本公开的防静电层通常是透明的并且意外地表现出良好的防静电特 性。
[0021 ] 如本文所用：
[0022] 术语"防静电制品"是指其中制品的表面的至少一部分具有电荷耗散特性的制品；
[0023] 术语"二氧化娃纳米粒子的分散体"是指其中分散单个二氧化娃纳米粒子的分散 体，而不是指具有聚集成链的烧结的初级二氧化娃粒子的热解法二氧化娃的分散体。
[0024] 术语"基本上不含"意指包含少于1重量％，通常少于0.1重量％，并且更通常少于 0.01重量％;
[0025] 术语"基本上不含非挥发性有机化合物"意指包含少于1重量％的在1个大气压 (lOOkPa)下具有高于150°C的沸点的有机化合物；
[0026] 关于金属阳离子的术语"单个地设置于无定形二氧化娃基体中"意指金属阳离子 通过氧结合至娃，并且不W离散的金属氧化物相的形式存在；
[0027] 术语"金属化合物"意指含有至少一种金属的化合物；
[0028] 术语"纳米粒子"是指具有1纳米至200纳米的粒度的粒子；
[0029] 术语"有机化合物"是指包含至少一个碳-碳键和/或碳-氨键的任何化合物；W及
[0030] 关于二氧化娃纳米粒子和二氧化娃溶胶所使用的术语"二氧化娃"是指由分子式 Si化· η出0表示的化合物，其中η为大于或等于零的数。
[0031] 在考虑【具体实施方式】W及所附权利要求之后，将进一步理解本公开的特征和优 点。
【附图说明】
[0032] 图1为根据本公开的示例性防静电制品100的示意性侧视图。
[0033] 应当理解，本领域的技术人员可设计出落入本公开原理的范围和实质内的许多其 他修改形式和实施例。此图可能未按比例绘制。
【具体实施方式】
[0034] 初始组合物包含分散在水性液体介质中的二氧化娃纳米粒子，所述初始组合物具 有大于6的抑；
[0035] 所述二氧化娃纳米粒子具有多峰态粒度分布，所述多峰态粒度分布包括具有8纳 米(nm)至35纳米(nm)范围内的第一粒度的第一模式，W及具有化m至20nm范围内的第二粒 度的第二模式。第一模式粒度的粒度大于第二模式的粒度。平均初级粒度例如可使用透射 电子显微镜来测定。如本文所用，术语"粒度"是指粒子的最长尺寸，对于球形粒子而言为直 径。
[0036] 在一些实施例中，第一模式的粒度在12nm至30nm的范围内或在18nm至28nm的范围 内。
[0037] 在一些实施例中，包括例如前述段落的实施例，第二模式的粒度在化m至18nm的范 围内或在4nm至12nm的范围内。
[0038] 理想地，第一模式和第二模式中的每个模式具有窄的粒度分布;例如，多分散性为 2.0或更小，或者甚至为1.5或更小。
[0039] 初始组合物可包含对应于第一模式和第二模式的二氧化娃纳米粒子的任何相对 量，但是理想地，对应于第一模式的二氧化娃纳米粒子占被包含于初始分散体中的二氧化 娃纳米粒子的总量的1.0重量％至99.5重量％，更理想地5重量％至90重量％，W及甚至更 理想地20重量％至80重量％。
[0040] 当然，也可包含具有大于200nm粒度(例如，粒度最高至2微米)的二氧化娃粒子，但 是通常是微量的。
[0041] 在一些实施例中，二氧化娃纳米粒子具有大于150平方米/克(m^g)、大于200m^g 或甚至大于400m2/g的表面积。
[0042] 在一些实施例中，基于初始组合物和/或可涂覆型组合物的总重量计，具有35nm或 更小的平均粒度(例如，直径）的二氧化娃纳米粒子的量为至少0.1重量％并且理想地至少 0.2重量％。在一些实施例中，基于初始组合物的总重量计，具有35nm或更小的粒度(例如， 直径）的二氧化娃纳米粒子的浓度不大于20重量％或甚至不大于15重量％。
[0043 ]被包含在初始组合物中的纳米粒子(例如，二氧化娃纳米粒子)可W为球形或为具 有任何所期望的纵横比的非球形。纵横比是指纳米粒子的平均最长尺寸与其平均最短尺寸 的比率。非球形纳米粒子的纵横比通常为至少2:1、至少3:1、至少5:1或至少10:1。非球形纳 米粒子可例如具有棒、楠圆体和/或针的形状。纳米粒子的形状可W是规则或不规则的。涂 层的孔隙率通常可通过改变可涂覆型组合物中的规则和不规则形状纳米粒子的量和/或通 过改变可涂覆型组合物中球形和非球形纳米粒子的量而变化。
[0044] 在一些实施例中，初始组合物中二氧化娃纳米粒子的总重量为至少0.1重量％，通 常至少1重量％，并且更通常至少2重量％。在一些实施例中，组合物中二氧化娃纳米粒子的 总重量不大于40重量％，理想地不大于10重量％，并且更通常不大于7重量％。
[0045] 二氧化娃溶胶，其为二氧化娃纳米粒子在水性液体介质中的稳定分散体，在本领 域中是熟知的