CN121574413A - 一种防污抗静电聚酯薄膜、制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于聚酯薄膜技术领域，具体涉及一种防污抗静电聚酯薄膜、制备方法及应用，所述防污抗静电聚酯薄膜包括：聚酯基材和防污抗静电涂层，所述防污抗静电涂层的制备原料按重量份计包括：改性水性丙烯酸树脂10‑14份；导电高分子17‑25份；交联剂0.6‑1份；润湿剂0.1‑0.3份；去离子水60‑75份；所述改性水性丙烯酸树脂的制备原料按重量份数计为：笼型低聚倍半硅氧烷13‑17份；硬单体34‑42份；软单体30‑38份；亲水单体11‑15份；引发剂2‑4份。本发明中笼型低聚倍半硅氧烷改性的水性丙烯酸树脂能显著提升薄膜的耐污能力，制备得到的抗静电聚酯薄膜具有良好的抗污渍附着和易清洁特性。

Description

一种防污抗静电聚酯薄膜、制备方法及应用

技术领域

本发明属于聚酯薄膜技术领域，具体涉及一种防污抗静电聚酯薄膜、制备方法及应用。

背景技术

聚酯薄膜具有优异的机械性能、化学稳定性和光学性能，在包装、电子、光学等领域得到了广泛的应用。然而，传统的聚酯薄膜表面容易积累灰尘、污渍等，影响其使用性能和外观；同时，聚酯薄膜通常具有较高的表面电阻，容易产生静电，在一些对静电敏感的场合，如光学设备中，会带来不良影响。

为了改善聚酯薄膜的防污和抗静电性能，研究人员进行了大量的研究。在防污方面，通常采用在薄膜表面涂覆具有低表面能的涂层，如含氟或含硅的涂层，以减少污渍的附着。在抗静电方面，可通过添加导电材料，如金属粉末、碳纳米管、导电高分子等，来降低薄膜的表面电阻。

但现有的防污抗静电涂层往往存在性能不稳定、与基材结合力差等问题。因此，开发一种具有优异防污性能、抗静电性能且与基材结合牢固的聚酯薄膜具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种防污抗静电聚酯薄膜、制备方法及应用；以解决现有聚酯薄膜防污和抗静电性能不佳的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种防污抗静电聚酯薄膜，所述防污抗静电聚酯薄膜包括聚酯基材和防污抗静电涂层，所述防污抗静电涂层的制备原料按重量份计包括：改性水性丙烯酸树脂10-14份；导电高分子17-25份；交联剂0.6-1份；润湿剂0.1-0.3份；去离子水60-75份；所述改性水性丙烯酸树脂的制备原料按重量份数计包括：笼型低聚倍半硅氧烷13-17份；硬单体34-42份；软单体30-38份；亲水单体11-15份；引发剂2-4份。

进一步地，所述笼型低聚倍半硅氧烷为八环氧基丙基笼型低聚倍半硅氧烷、甲基丙烯酸七异丁基笼型低聚倍半硅氧烷中的至少一种。

进一步地，所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的至少一种；所述软单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的至少一种。

进一步地，所述亲水单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、2,2-二羟甲基丙酸中的至少一种。

进一步地，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧苯甲酰中的至少一种

进一步地，所述导电高分子为聚噻吩水性分散液，且聚噻吩水性分散液固体含量为1～2％。

进一步地，所述交联剂为聚三聚氰胺树脂、聚异氰酸酯树脂中的至少一种。

进一步地，所述润湿剂为炔二醇类、聚醚有机硅类中的至少一种。

一种防污抗静电聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤：

S1、将笼型低聚倍半硅氧烷、硬单体、软单体、亲水单体、引发剂，充分混合得到混合溶液；搅拌器中加入乙二醇单丁醚溶剂，加热至80℃；将混合溶液在3h内缓慢加入到搅拌器中，保温并继续反应3h；

S2、保温结束后，将体系温度降到40℃，然后在搅拌过程中加入中和剂中和30min，最后再加入去离子水，充分搅拌均匀并过滤，即可得到笼型低聚倍半硅氧烷改性水性丙烯酸树脂；

S3、向容器中加入改性水性丙烯酸树脂，导电高分子，交联剂，润湿剂，去离子水，高速搅拌30min，得到抗静电涂布液；将配置好的抗静电涂布液均匀涂布于聚酯薄膜的表面，得到防污抗静电聚酯薄膜。

上述所述的一种防污抗静电聚酯薄膜作为防护材料在光学设备中的应用。

本发明的有益效果：

本发明具有多方面显著的有益效果，具体如下：

1、在抗静电性能方面，本发明所制备的防污抗静电聚酯薄膜表面电阻率处于2.9×10⁸-6.0×10⁸Ω之间，达到了良好的抗静电水平；这得益于配方中导电高分子(如聚噻吩水性分散液)的合理添加，其能有效降低薄膜表面电阻，使薄膜在使用过程中不易产生静电积累，可满足对静电敏感场景的使用需求。

2、光学性能上，本发明制备出的薄膜的初始雾度在3.23％-3.52％之间，数值较低且稳定；这表明本发明的制备方法及原料选择不会对聚酯薄膜的光学透明度造成不良影响，能保持优异的光学性能，使其在光学设备等对光学性能要求较高的领域具有应用潜力。

3、本发明制备出的薄膜在耐污测试后，雾度变化极小(均在0.07％以内)，且耐污测试均能通过，说明油滴和红墨水等污渍能够被轻松擦拭，无明显残留；这一优异性能源于改性水性丙烯酸树脂的独特制备工艺，其中笼型低聚倍半硅氧烷的引入起到了关键作用。对比不添加笼型低聚倍半硅氧烷的对比例1和采用市售普通水性丙烯酸树脂的对比例2，二者在耐污测试后雾度分别大幅上升至9.78％和11.54％，耐污测试无法通过，充分证明了本发明中笼型低聚倍半硅氧烷改性的水性丙烯酸树脂能显著提升薄膜的耐污能力，使薄膜表面具有良好的抗污渍附着和易清洁特性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中防污抗静电聚酯薄膜截面结构示意图。

图中各标记分别表示为：1、聚酯基材层，2、防污抗静电层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种防污抗静电聚酯薄膜，包括所述聚酯基材和防污抗静电涂层，所述防污抗静电涂层各组分按重量份数计为：

所述改性水性丙烯酸树脂各组分按重量份数计为：

所述笼型低聚倍半硅氧烷为八环氧基丙基笼型低聚倍半硅氧烷、甲基丙烯酸七异丁基笼型低聚倍半硅氧烷中的至少一种。所述笼型低聚倍半硅氧烷，具有独特的笼型结构，其对称的立方结构和多样的有机基团，作为改性材料能有效提升丙烯酸树脂的防污性能。所述笼型低聚倍半硅氧烷添加量为13-17份，当添加量低于13份时，树脂防污性能较差，添加量高于17份时，会影响树脂聚合过程中稳定性。

所述硬单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的至少一种。所述硬单体可以增强丙烯酸树脂内聚力，而使其具有一定强度、硬度等物理性能。

所述软单体选自丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的至少一种。所述软单体可以赋予丙烯酸树脂柔韧性，有利于增加成膜的附着力和粘接性。

所述亲水单体选自甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、2,2-二羟甲基丙酸中的至少一种。所述亲水单体的引入一方面引进官能团，可以与交联剂反应，增强与基材的附着力；另一方面亲水基团的引入提高了亲水性。所述亲水单体的添加量为11-15份，当亲水单体的添加量低于11份时，会影响聚合物的水溶性，添加量高于14份时会需要较多的中和剂，会引起体系黏度增大、耐水性差等负面效果。

所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧苯甲酰中的至少一种。

所述改性水性丙烯酸树脂合成过程为：将笼型低聚倍半硅氧烷、硬单体、软单体、亲水单体、引发剂，充分混合得到混合溶液。搅拌器中加入乙二醇单丁醚溶剂，加热至80℃；将混合溶液在3h内缓慢加入到搅拌器中，保温并继续反应3h；保温结束后，将体系温度降到40℃，然后在搅拌过程中加入中和剂中和30min，最后再加入去离子水，充分搅拌均匀并过滤，即可得到改性水性丙烯酸树脂。

所述导电高分子为聚噻吩水性分散液，选自长兴化学牌号为G9013，攒利科技牌号为ZPD-Y010。所述水性聚噻吩分散液是将聚噻吩分散到水中而形成的，聚噻吩本身属于一种导电聚合物，具备抗静电性能稳定、光学性能优异等优点。本发明的抗静电涂布液引入了聚噻吩作为主要原料，制备得到的抗静电膜具有良好的抗静电效果。

所述交联剂选自湛新公司牌号为CYMEL-385，拜耳公司牌号为BL XP2706。

所述润湿剂选自空气公司牌号为Surfynol 440，迪高公司牌号Tego 270。

实施例1

取17份八环氧基丙基笼型低聚倍半硅氧烷、38份甲基丙烯酸甲酯、34份丙烯酸丁酯、13份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、3份偶氮二异丁腈，充分混合得到混合溶液。搅拌器中加入乙二醇单丁醚溶剂，加热至80℃；将混合溶液在3h内缓慢加入到搅拌器中，保温并继续反应3h；保温结束后，将体系温度降到40℃，然后在搅拌过程中加入三乙胺调节PH至8并中和30min，最后再加入133份去离子水，充分搅拌均匀并过滤，即可得到改性水性丙烯酸树脂

取12份改性水性丙烯酸树脂、21份G9013、0.8份CYMEL-385、0.2份Surfynol 440、60份去离子水，高速搅拌30min，得到抗静电涂布液。将配置好的抗静电涂布液均匀涂布于聚酯薄膜的表面，得到所述防污抗静电聚酯薄膜。性能测试结果见表1。

实施例2

取13份甲基丙烯酸七异丁基笼型低聚倍半硅氧烷、20份甲基丙烯酸甲酯、14丙烯酸甲酯、22份丙烯酸丁酯、16份甲基丙烯酸丁酯、6份份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、5份甲基丙烯酸羟乙酯、2份过氧苯甲酰，充分混合得到混合溶液。搅拌器中加入乙二醇单丁醚溶剂，加热至80℃；将混合溶液在3h内缓慢加入到搅拌器中，保温并继续反应3h；保温结束后，将体系温度降到40℃，然后在搅拌过程中加入三乙胺调节PH至8并中和30min，最后再加入129份去离子水，充分搅拌均匀并过滤，即可得到改性水性丙烯酸树脂

取10份改性水性丙烯酸树脂、23份ZPD-Y010、0.6份BL XP2706、0.1份Tego 270、50份去离子水，高速搅拌30min，得到抗静电涂布液。将配置好的抗静电涂布液均匀涂布于聚酯薄膜的表面，得到所述防污抗静电聚酯薄膜。性能测试结果见表1。

实施例3

取10份八环氧基丙基笼型低聚倍半硅氧烷、7份甲基丙烯酸七异丁基笼型低聚倍半硅氧烷POS、28份份丙烯酸甲酯、24份甲基丙烯酸乙酯、16份甲基丙烯酸丁酯、14份丙烯酸异辛酯、10份甲基丙烯酸羟乙酯、5份2,2-二羟甲基丙酸、4份偶氮二异丁腈，充分混合得到混合溶液。搅拌器中加入乙二醇单丁醚溶剂，加热至80℃；将混合溶液在3h内缓慢加入到搅拌器中，保温并继续反应3h；保温结束后，将体系温度降到40℃，然后在搅拌过程中加入三乙胺调节PH至8并中和30min，最后再加入137份去离子水，充分搅拌均匀并过滤，即可得到改性水性丙烯酸树脂

取14份改性水性丙烯酸树脂、19份G9013、1份CYMEL-385、0.3份Tego270、75份去离子水，高速搅拌30min，得到抗静电涂布液。将配置好的抗静电涂布液均匀涂布于聚酯薄膜的表面，得到所述防污抗静电聚酯薄膜。性能测试结果见表1。

实施例4

取14份八环氧基丙基笼型低聚倍半硅氧烷、36份丙烯酸甲酯、20份丙烯酸丁酯、16份丙烯酸异辛酯、7份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、5份2,2-二羟甲基丙酸中、2.5份过氧苯甲酰，充分混合得到混合溶液。搅拌器中加入乙二醇单丁醚溶剂，加热至80℃；将混合溶液在3h内缓慢加入到搅拌器中，保温并继续反应3h；保温结束后，将体系温度降到40℃，然后在搅拌过程中加入三乙胺调节PH至8并中和30min，最后再加入131份去离子水，充分搅拌均匀并过滤，即可得到改性水性丙烯酸树脂

取11份改性水性丙烯酸树脂、25份ZPD-Y010、0.7份BL XP2706、0.15份Surfynol440、55份去离子水，高速搅拌30min，得到抗静电涂布液。将配置好的抗静电涂布液均匀涂布于聚酯薄膜的表面，得到所述防污抗静电聚酯薄膜。性能测试结果见表1。

实施例5

取16份甲基丙烯酸七异丁基笼型低聚倍半硅氧烷、22份份甲基丙烯酸甲酯、18份甲基丙烯酸乙酯、32份软单体、9份甲基丙烯酸羟乙酯、5份2,2-二羟甲基丙酸、3.5份偶氮二异丁腈，充分混合得到混合溶液。搅拌器中加入乙二醇单丁醚溶剂，加热至80℃；将混合溶液在3h内缓慢加入到搅拌器中，保温并继续反应3h；保温结束后，将体系温度降到40℃，然后在搅拌过程中加入三乙胺调节PH至8并中和30min，最后再加入135份去离子水，充分搅拌均匀并过滤，即可得到改性水性丙烯酸树脂。

取13份改性水性丙烯酸树脂、17份G9013、0.9份CYMEL-385、0.25份Surfynol 440、65份去离子水，高速搅拌30min，得到抗静电涂布液。将配置好的抗静电涂布液均匀涂布于聚酯薄膜的表面，得到所述防污抗静电聚酯薄膜。性能测试结果见表1。

对比例1

不添加笼型低聚倍半硅氧烷对丙烯酸树脂改性，其他条件同实施例1，性能测试结果见表1。

对比例2

采用市售水性丙烯酸树脂XK-14(科思创公司产品)，其他条件同实施例1，性能测试结果见表1。

防污抗静电聚酯薄膜性能测试结果见表1，表中各项性能测试方法如下：

表面电阻测试：参照ASTMD2578，仪器：SIMCO ST-4表面电阻测试仪光学性能测试：参照GB/T 2410-2008。

耐污测试：将制备好的薄膜裁成10*10cm，分别平行滴3滴油滴和红墨水，使用无尘布擦拭，测试雾度并观察是否有污迹残留。

表1实施例1-5与对比例1-2制备的防污抗静电聚酯薄膜性能测试结果

从表格可以看出，结合实施例1-5与对比例1-2的测试结果，可得出以下实验结论：

从表面电阻率来看，实施例1-5制备的防污抗静电聚酯薄膜表面电阻率在2.9×10⁸-6.0×10⁸Ω之间，对比例1为5.6×10⁸Ω，对比例2为6.1×10⁸Ω，各实施例与对比例的表面电阻率处于同一数量级，说明笼型低聚倍半硅氧烷的添加以及本发明制备的改性水性丙烯酸树脂在抗静电性能的基础层面与其他情况差异不大。

在光学性能方面，实施例1-5的雾度在3.23％-3.52％之间，对比例1雾度为3.34％，对比例2雾度为3.51％，各例的初始雾度数值接近，表明本发明的配方及制备方法不会对聚酯薄膜的光学性能产生不良影响，能保持较好的光学透明度。

耐污性能是本发明的关键优势所在。实施例1-5在耐污测试后，雾度变化极小，均在0.07％以内，且耐污测试通过性均为OK，说明薄膜表面的油滴和红墨水能够被有效擦拭，无明显污迹残留，耐污效果优异。而对比例1在耐污测试后雾度大幅上升至9.78％，对比例2更是达到11.54％，耐污测试通过性均为NG，这充分体现出笼型低聚倍半硅氧烷改性的水性丙烯酸树脂在提升薄膜耐污性能上的重要作用。对比例1因未添加笼型低聚倍半硅氧烷，对比例2采用市售普通水性丙烯酸树脂，均无法像本发明的改性树脂那样赋予薄膜良好的耐污能力，进一步证明了本发明中改性水性丙烯酸树脂的独特优势，以及笼型低聚倍半硅氧烷在改善聚酯薄膜防污性能方面的关键效果。

在本说明书的描述中，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。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内容。

Claims (10)

1.一种防污抗静电聚酯薄膜，所述防污抗静电聚酯薄膜包括聚酯基材和防污抗静电涂层，其特征在于，所述防污抗静电涂层的制备原料按重量份计包括：改性水性丙烯酸树脂10-14份；导电高分子17-25份；交联剂0.6-1份；润湿剂0.1-0.3份；去离子水60-75份；所述改性水性丙烯酸树脂的制备原料按重量份数计包括：笼型低聚倍半硅氧烷13-17份；硬单体34-42份；软单体30-38份；亲水单体11-15份；引发剂2-4份。

2.根据权利要求1所述的一种防污抗静电聚酯薄膜，其特征在于，所述笼型低聚倍半硅氧烷为八环氧基丙基笼型低聚倍半硅氧烷、甲基丙烯酸七异丁基笼型低聚倍半硅氧烷中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种防污抗静电聚酯薄膜，其特征在于，所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的至少一种；所述软单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种防污抗静电聚酯薄膜，其特征在于，所述亲水单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、2,2-二羟甲基丙酸中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种防污抗静电聚酯薄膜，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧苯甲酰中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种防污抗静电聚酯薄膜，其特征在于，所述导电高分子为聚噻吩水性分散液，且聚噻吩水性分散液固体含量为1～2％。

7.根据权利要求1所述的一种防污抗静电聚酯薄膜，其特征在于，所述交联剂为聚三聚氰胺树脂、聚异氰酸酯树脂中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的一种防污抗静电聚酯薄膜，其特征在于，所述润湿剂为炔二醇类、聚醚有机硅类中的至少一种。

9.如权利要求1～8任一所述的一种防污抗静电聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤：

S1、将笼型低聚倍半硅氧烷、硬单体、软单体、亲水单体、引发剂，充分混合得到混合溶液；搅拌器中加入乙二醇单丁醚溶剂，加热至80℃；将混合溶液在3h内缓慢加入到搅拌器中，保温并继续反应3h；

S2、保温结束后，将体系温度降到40℃，然后在搅拌过程中加入中和剂中和30min，最后再加入去离子水，充分搅拌均匀并过滤，即可得到笼型低聚倍半硅氧烷改性水性丙烯酸树脂；

S3、向容器中加入改性水性丙烯酸树脂，导电高分子，交联剂，润湿剂，去离子水，高速搅拌30min，得到抗静电涂布液；将配置好的抗静电涂布液均匀涂布于聚酯薄膜的表面，得到防污抗静电聚酯薄膜。

10.如权利要求1～8任一所述的一种防污抗静电聚酯薄膜作为防护材料在光学设备中的应用。