一種新型涂覆型高分子抗靜電劑的制備研究

葉倫學(xué)，丁 俊，吳學(xué)明，李先德

（四川東材科技集團(tuán)股份有限公司，四川 綿陽 621000）

涂覆型高分子抗靜電劑主要用于需要抗靜電的PET薄膜或其它薄膜以及需抗靜電的相關(guān)底材的涂覆。當(dāng)前，隨著家電及電子產(chǎn)品越來越豐富，對其包裝用的塑料薄膜的需求量就不斷增加。然而，普通的塑料薄膜的表面電阻一般都在1014Ω以上，在其包裝及運輸過程中，都會產(chǎn)生靜電，甚至積蓄靜電，由此吸附空氣中的塵埃而產(chǎn)生火花、電擊甚至火災(zāi)。為了避免靜電的危害，其包裝所需的薄膜就需要進(jìn)行抗靜電處理。另外，各種展示品的包裝膜等都需要抗靜電處理,目前，市場上應(yīng)用的抗靜電劑主要還是低分子抗靜電劑，然而，低分子抗靜電劑固有的一些缺點（遷移性，暫時性），注定了其必將被高分子型抗靜電劑所取代。

高分子抗靜電劑分為外用（涂覆）型和內(nèi)用（內(nèi)添加）型兩類：外用涂覆型就是直接涂覆在各種薄膜及器件上，從而使其具有抗靜電性；內(nèi)添加型就是把抗靜電劑加在樹脂中,然后拉膜或成型而得。季銨鹽類涂覆型高分子抗靜電劑目前國內(nèi)外很少研究[1-5]。

本文研究的季銨鹽類涂覆型高分子抗靜電劑就是自制季銨鹽與丙烯酸酯類物質(zhì)進(jìn)行無規(guī)共聚，得到的一種新型的涂覆高分子抗靜電劑，著重探討了自制季銨鹽的含量對成膜后表面電阻及耐水性的影響，以及甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯的配比對產(chǎn)品附著力的影響。

1 實驗部分

1.1 實驗原料、主要儀器及設(shè)備

自制季銨鹽（DCK）（工業(yè)級，自制）；丙烯酸丁酯（BA）（A.R.天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心）；甲基丙烯酸甲酯（MMA）（A.R.天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心）；過氧化苯甲酰（BPO）（A.R.天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心）；無水乙醇（工業(yè)級 重慶錦蓉化工）。

ZC36型1017超高電阻10-14A微電流測試儀（上海第六電表廠）；PT-6086PC剝離強度試驗機（寶大國際儀器股份有限公司）。

1.2 實驗過程

在裝有可調(diào)轉(zhuǎn)速的電動攪拌器、回流冷凝器、溫度計的三口燒瓶中加入一定配比的自制季銨鹽、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、無水乙醇及固體量0.5%的引發(fā)劑，在76℃條件下，攪拌反應(yīng)6h，逐漸降溫得到無色透明粘稠狀膠液，即為涂覆型高分子抗靜電劑。

1.3 性能測試

將高分子抗靜電劑均勻涂布在PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜）基材上，在預(yù)設(shè)溫度下烘烤300s后測試。抗靜電膜層厚度約為1μm；按照GB10064測試表面電阻；按照GB/T2792-1998測試180°剝離強度（采用10N、20N、30N/25mm標(biāo)準(zhǔn)膠帶）；采取在25℃純凈水中浸泡測試耐水性。

2 結(jié)果與討論

2.1 自制季銨鹽的含量對成膜后表面電阻的影響

根據(jù)本實驗數(shù)據(jù)，在空氣相對濕度為60%，溫度25℃條件下，自制季銨鹽的含量與成膜后表面電阻的關(guān)系見表1。

表1 自制季銨鹽的含量對表面電阻的影響Tab.1 Influence of fractions of homemade quaternary ammonium salt on surface resistance

由表1可知，隨著自制季銨鹽含量的增加，涂覆在PET上成膜后表面電阻逐漸降低，也即抗靜電性越來越好，當(dāng)含量小于20%以前，其表面電阻隨著自制季銨鹽含量的增加而降低非常明顯，主要是離子基團(tuán)吸收空氣中的水分，在其表面逐漸形成微弱的導(dǎo)電通路，所以其表面電阻逐漸降低；但當(dāng)含量大于20%以上，其表面微弱的導(dǎo)電通路已經(jīng)形成后，再隨著自制季銨鹽含量的增加而表面電阻降低就變得非常微弱，大約在107Ω左右，當(dāng)含量為100%自制季銨鹽時，其最低表面電阻也只能達(dá)到1.0×107Ω。

2.2 自制季銨鹽的含量對成膜后耐水性的影響

把本實驗產(chǎn)品涂覆在PET膜上，烘干后，浸泡在25℃純凈水中，每天觀察其表面是否起泡，數(shù)據(jù)見表2。

表2 自制季銨鹽的含量對成膜后耐水性的影響Tab.2 Influence of fractions of homemade quaternary ammonium salt on water resistance

由表2可知，隨著自制季銨鹽的含量的增加，其耐水性逐漸變差，當(dāng)含量為20%時，10d表面就開始起泡，表面起泡主要是由于自制季銨鹽的離子基團(tuán)具有很強的親水性，當(dāng)離子基團(tuán)在聚合物中達(dá)到足夠量時，其吸附大量水分，從而與粘附的PET膜發(fā)生分離，出現(xiàn)起泡現(xiàn)象。抗靜電的PET膜用戶一般要求浸泡15d不起泡作為合格標(biāo)準(zhǔn)，從表2數(shù)據(jù)看出，當(dāng)自制季銨鹽的含量為20%及以上時，其耐水性就無法達(dá)到用戶使用要求。

2.3 甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯配比對產(chǎn)品的附著力的影響

在本實驗中，通過調(diào)整甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯配比，來控制抗靜電劑與PET膜的附著力，其數(shù)據(jù)見表3。

表3 甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯配比附著力的影響Tab.3 Influence of ratio of methyl methacrylate and n-butyl acrylate on the adhesion

由表3可知，隨著丙烯酸丁酯含量增加，其附著力就提高，主要是因為甲基丙烯酸甲酯是硬單體，丙烯酸丁酯是軟單體，隨著軟單體的含量增加，其成膜性就越好，與PET膜的附著力就越高。當(dāng)甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯小于1∶3時，烘干后的抗靜電層發(fā)粘，無法很好的滿足實際應(yīng)用，所以最佳的甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯配比為：1∶1～1∶2。

3 結(jié)論

（1）自制季銨鹽的含量越高，成膜后表面電阻越低，抗靜電性就越好，當(dāng)含量大于15%時，表面電阻達(dá)107Ω，抗靜電性優(yōu)良。

（2）自制季銨鹽的含量越高，成膜后耐水性就越差，當(dāng)含量小于20%時，其耐水性能優(yōu)良，能夠滿足用戶要求。所以當(dāng)含量為15%左右時，既能滿足抗靜電性優(yōu)良，也能滿足耐水性優(yōu)良，是最佳配方。

（3）甲基丙烯酸甲酯：丙烯酸丁酯配比為：1∶1～1∶2時，既能滿足附著力高，也能滿足表面不發(fā)粘，為最佳配比。

［1］徐秀雯.高分子型抗靜電劑的制備和應(yīng)用研究［J］.印染助劑,2003,20（5）:7-10.

［2］李正惠,張帆,葉晶磊.陽離子柔軟劑AIC的合成與性能測試［J］.印染助劑,1999,16（3）:10-12.

［3］王正輝,胡星琪.水溶性陽離子和兩性聚電解質(zhì)及其應(yīng)用［J］.高分子材料科學(xué)與工程,1994（4）:8-15.588-595.