一种抗静电型手机屏幕保护膜的制备方法与流程

1.本发明属于手机保护膜技术领域，具体地，涉及一种抗静电型手机屏幕保护膜的制备方法。


背景技术：

2.随着手机等数码产品的普及，对手机屏幕保护膜的需求也越来越大。手机保护膜是对手机屏幕进行防护的塑料膜，随着使用的越来越广泛，功能型的手机保护膜越来越受到关注。
3.手机在使用过程中会产生静电，而静电会影响产生静电吸附作用，使手机产生灰尘，且静电会影响手机的触屏灵敏度，因此，具备抗静电性的功能型手机保护膜应运而生。例如，公开号为cn109054058a的中国发明专利公开了一种手机保护膜的制备方法，包括以下步骤：将80-100重量份聚酯母料和10-20重量份功能填料挤出造粒，得到功能母料，所述功能填料为聚苯胺包覆石墨烯和改性氧化锌微粒；将聚酯基料和所述功能母料熔融挤出、流延铸片、拉伸定型、热处理，裁剪后得到手机保护膜，所述功能母料由80-100重量份聚酯母料以及10-20重量份功能填料经挤出造粒而得。虽然该专利能使手机保护膜具备抗静电性能，但是由于使用到的填料是石墨烯和氧化锌，石墨烯为黑色，会对聚酯基料的透明性产生较大影响，不符合保护膜的高清特性要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种抗静电型手机屏幕保护膜的制备方法。
5.本发明的手机屏幕保护膜以pmma为基体，pmma具有高透明度、易于加工的特点，通过在基体中加入功能助剂和银纳米线，配合使用，具有协同作用，实现少量加入即可实现抗静电性的大幅提升，从而不会对pmma的透明性造成大的影响，使保护膜具备较好的抗静电性的基础上仍然具备高清特性；此外，功能助剂还能赋予保护膜一定的抗菌特性，提高手机保护膜的使用安全性。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种抗静电型手机屏幕保护膜的制备方法，步骤如下：
8.按照固液比1g:20ml将银纳米线(平均半径为30nm)与乙醇水溶液(体积分数50％)混合后，超声15min，再加入硅烷偶联剂kh570，升温至70℃搅拌反应2h，抽滤，并用乙醇洗涤3-4次后，置于真空烘箱中干燥至恒重，得到预处理银纳米线；
9.将聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、功能助剂和预处理银纳米线混合后，经熔融挤出、流延铸片、拉伸定型、热处理、裁剪后得到手机屏幕保护膜。
10.进一步地，硅烷偶联剂kh570的用量为银纳米线质量的2倍。
11.进一步地，所述聚甲基丙烯酸甲酯、功能助剂和预处理银纳米线的质量之比为100:3-4:0.6-0.7。
12.银纳米线通过硅烷偶联剂kh570处理后，能够改善与pmma基体的界面相容性，促进在膜中的均匀分散，从而在膜内形成导电网络结构，提升膜的抗静电性能。
13.进一步地，所述功能助剂通过如下步骤制备：
14.s1、反应装置为装有冷凝回流装置、搅拌装置、氮气导管的三颈瓶，向装置中加入3-氧代戊二胺和无水二氯甲烷，通入氮气，持续通30min后用恒压滴液漏斗滴加甲基丙烯酰氯(保证反应体系无氧环境)，控制滴加速度为0.1ml/min，在氮气持续保护以及搅拌条件下回流反应5h，反应结束后用饱和碳酸氢钠溶液和蒸馏水分别萃取三次，取有机层，无水碳酸钙干燥，旋干溶剂后柱层析提纯，洗脱剂为二氯甲烷，最后旋蒸除去二氯甲烷，得到中间产物；3-氧代戊二胺、无水二氯甲烷、丙烯酰氯的用量之比为0.011mol:50ml:0.01mol；
15.3-氧代戊二胺分子上的-nh2与丙烯酰氯发生取代反应，且通过控制二者的摩尔比接近1:1且3-氧代戊二胺略过量，使3-氧代戊二胺只有一端的-nh2参与到反应，得到中间产物，反应过程如下所示：
[0016][0017]
s2、向装有搅拌装置、冷凝回流装置以及氮气导管的三口烧瓶中加入4-吡啶羧酸、三乙胺(缚酸剂)和无水二氯甲烷，通入氮气，持续通10min后，再加入中间产物和dic(n,n-二异丙基碳二亚胺，脱水剂)，并在室温以及n2保护下搅拌反应3h，反应结束后用热的蒸馏水(温度60-70℃)萃取三次，取有机层，无水碳酸钙干燥，旋干溶剂后柱层析提纯，洗脱剂为二氯甲烷，最后旋蒸除去二氯甲烷，得到功能单体；4-吡啶羧酸、三乙胺、无水二氯甲烷、中间产物、dic的用量之比为0.1mol:10.1g:300ml:15.8g:12.6g；
[0018]
4-吡啶羧酸分子上的-cooh与中间产物分子上的-nh2发生缩合反应，获得功能单体，功能单体上含有不饱和碳碳双键，反应过程如下所示：
[0019][0020]
s3、在干燥的三口烧瓶中加入功能单体、甲基丙烯酸甲酯、aibn(偶氮二异丁腈)以及溶剂dmf(n,n-二甲基甲酰胺)，加入反应物后，通入氮气10min再抽真空，如此反复操作三次(确保体系内无空气)，在油浴条件下加热并搅拌，反应温度90℃、反应时间20h，反应完成得到有粘度的液体粗产物，向粗产物中加入蒸馏水，析出沉淀，抽滤，收集固体，真空干燥，放入索氏提取器中，以二氯甲烷为溶剂进行洗提24h，最后充分干燥后，得到聚合体；功能单体、甲基丙烯酸甲酯、aibn、dmf和蒸馏水的用量之比为0.7g:23g:0.2g:150ml:1000ml；
[0021]
在以aibn为引发剂的条件下，功能单体、甲基丙烯酸甲酯发生聚合反应，生成嵌段型聚甲基丙烯酸甲酯聚合物，反应过程如下所示；
[0022][0023]
s4、在带有搅拌装置和冷凝回流装置的三口烧瓶中加入聚合体和三氯甲烷，搅拌使其完全溶解，然后加入溴代丁烷，加热升温至70℃，并在此温度下冷凝回流反应12h，反应结束后用过量甲醇淬灭反应，抽滤并收集固体产物，充分干燥，得到功能助剂；聚合体、三氯甲烷和溴代丁烷的用量之比为1g:10ml:20ml；
[0024]
聚合体的分子侧链上含有的叔氮基团在溴代丁烷作用下发生烷基化反应，形成季铵盐基团，反应过程如下所示：
[0025][0026]
获得的功能助剂为嵌段型聚甲基丙烯酸甲酯聚合物，因此，功能助剂与pmma具有良好的相容性，能够实现在pmma基体中的均匀分散；从分子结构来看，功能助剂的分子侧链上含有若干酰胺键、醚键和铵阳离子，酰胺键中氮和醚键中氧携带孤对电子，因此具有接受质子的能力，可以通过内部质子的传递实现静电耗散效果，铵阳离子可以增加膜的电荷密度，促进电荷的转移，从而表现出良好的抗静电性能，因此，功能助剂能够从多种机理实现对膜的抗静电性提升；此外，其含有的季铵盐基团属于安全高效的抗菌成分，能够赋予手机保护膜一定的抗菌性能，提高手机保护膜的使用安全性；
[0027]
需要进一步说明的是，功能助剂与银纳米线配合使用，具有协同作用，实现少量加入即可实现抗静电性的大幅提升，从而不会对pmma的透明性造成大的影响，使保护膜具备较好的抗静电性的基础上仍然具备高清特性。
[0028]
本发明的有益效果：
[0029]
本发明的手机屏幕保护膜以pmma为基体，pmma具有高透明度、易于加工的特点，通过在基体中加入功能助剂和银纳米线，配合使用，具有协同作用，实现少量加入即可实现抗静电性的大幅提升，从而不会对pmma的透明性造成大的影响，使保护膜具备较好的抗静电性的基础上仍然具备高清特性；此外，功能助剂还能赋予保护膜一定的抗菌特性，提高手机
吡啶羧酸、10.1g三乙胺(缚酸剂)和300ml无水二氯甲烷，通入氮气，持续通10min后，再加入15.8g中间产物和12.6g的dic(n,n-二异丙基碳二亚胺，脱水剂)，并在室温以及n2保护下搅拌反应3h，反应结束后用热的蒸馏水(温度60-70℃)萃取三次，取有机层，无水碳酸钙干燥，旋干溶剂后柱层析提纯，洗脱剂为二氯甲烷，最后旋蒸除去二氯甲烷，得到功能单体；
[0041]
s3、在干燥的三口烧瓶中加入0.7g功能单体、23g甲基丙烯酸甲酯、0.2g的aibn(偶氮二异丁腈)以及150ml溶剂dmf(n,n-二甲基甲酰胺)，加入反应物后，通入氮气10min再抽真空，如此反复操作三次(确保体系内无空气)，在油浴条件下加热并搅拌，反应温度90℃、反应时间20h，反应完成得到有粘度的液体粗产物，向粗产物中加入1000ml蒸馏水，析出沉淀，抽滤，收集固体，真空干燥，放入索氏提取器中，以二氯甲烷为溶剂进行洗提24h，最后充分干燥后，得到聚合体；
[0042]
s4、在带有搅拌装置和冷凝回流装置的三口烧瓶中加入10g聚合体和100ml三氯甲烷，搅拌使其完全溶解，然后加入200ml溴代丁烷，加热升温至70℃，并在此温度下冷凝回流反应12h，反应结束后用过量甲醇淬灭反应，抽滤并收集固体产物，充分干燥，得到功能助剂。
[0043]
实施例3
[0044]
一种抗静电型手机屏幕保护膜的制备方法，步骤如下：
[0045]
将10g银纳米线(平均半径为30nm)与200ml乙醇水溶液(体积分数50％)混合后，超声15min，再加入20g硅烷偶联剂kh570，升温至70℃搅拌反应2h，抽滤，并用乙醇洗涤3次后，置于真空烘箱中干燥至恒重，得到预处理银纳米线；
[0046]
将1000g聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、30g实施例1制得的功能助剂和6g预处理银纳米线混合后，经熔融挤出、流延铸片、拉伸定型、热处理、裁剪后得到手机屏幕保护膜。
[0047]
实施例4
[0048]
一种抗静电型手机屏幕保护膜的制备方法，步骤如下：
[0049]
将10g银纳米线(平均半径为30nm)与200ml乙醇水溶液(体积分数50％)混合后，超声15min，再加入20g硅烷偶联剂kh570，升温至70℃搅拌反应2h，抽滤，并用乙醇洗涤4次后，置于真空烘箱中干燥至恒重，得到预处理银纳米线；
[0050]
将1000g聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、35g实施例2制得的功能助剂和6.5g预处理银纳米线混合后，经熔融挤出、流延铸片、拉伸定型、热处理、裁剪后得到手机屏幕保护膜。
[0051]
实施例5
[0052]
一种抗静电型手机屏幕保护膜的制备方法，步骤如下：
[0053]
将10g银纳米线(平均半径为30nm)与200ml乙醇水溶液(体积分数50％)混合后，超声15min，再加入20g硅烷偶联剂kh570，升温至70℃搅拌反应2h，抽滤，并用乙醇洗涤4次后，置于真空烘箱中干燥至恒重，得到预处理银纳米线；
[0054]
将1000g聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、40g实施例1制得的功能助剂和7g预处理银纳米线混合后，经熔融挤出、流延铸片、拉伸定型、热处理、裁剪后得到手机屏幕保护膜。
[0055]
对实施例3-5制得的保护膜裁切成测试样大小，进行如下性能测试：
[0056]
力学性能的测试参照国家标准gb/t13022-1991；电阻率的测试参照国家标准gb/t1410-2006，采用摩擦牢度测试仪对试样表面进行磨损实验，摩擦次数为1000次，并测试其电阻率；抗菌性能的测试参照行业标准qb/t2591-2003；测试550nm波长下，保护膜的透光
率；
[0057]
测得的结果如下表所示：
[0058][0059]
由上表数据可知，本发明获得的手机屏幕保护膜具备符合要求的力学性能，且具备较优的抗静电性能以及抗菌性能；另外，经过1000次摩擦后，抗静电性能仍然保持良好，说明具有抗静电持久性；此外，本发明的手机屏幕保护膜的透光率》90％，具有较好的光学透明性。
[0060]
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0061]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。