一种防静电光固化涂料及其制备方法和应用与流程

本发明属于光固化涂料，具体涉及一种防静电光固化涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、光学级防静电硬化薄膜主要应用于3c电子、液晶面板、半导体、新能源汽车等领域，传统制造方法是在光学级薄膜表面涂敷一层防静电涂层，然后再涂敷一层薄薄的硬化涂层来实现防静电硬化效果，该方法工序复杂且成本较高。将防静电材料添加于光固化涂料中可得到防静电光固化涂料，将其涂敷于光学薄膜表面可一步得到防静电硬化涂层，工艺简单，成本低廉。但传统的紫外光固化型防静电涂料中防静电材料与树脂之间相容性差，需要加入大量溶剂稳定防静电材料，在施工过程中，随着溶剂挥发形成的涂层外观较差，存在麻点等外观缺陷，无法达到光学标准。将防静电材料与光固化树脂或单体之间通过共价键连接，形成防静电光固化树脂或单体可以解决麻点等外观问题，但光固化树脂与防静电材料的共价连接造成防静电效果较差，一般难以达到6次方的标准。

2、单壁碳纳米管是一种准一维的管状纳米材料，在树脂中可形成导电网络，且对透明度影响较小，性能稳定，是透明防静电材料领域的最佳材料。但单壁碳纳米管分散困难，通常需要在溶剂介质中加入大量表面活性剂进行分散，再添加到对应溶剂体系的树脂中形成防静电涂料。但该方法仍无法解决外观差等问题。

3、因此，如何充分利用单壁碳纳米管的性能优势，开发出一种防静电光固化涂料，并将此涂料应用于光学薄膜表面，得到外观优良、满足光学级要求且防静电性能优异的涂层，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种防静电光固化涂料及其制备方法和应用，以解决背景技术中的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种防静电光固化涂料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤s1、先将单壁碳纳米管、高分子分散剂和连接剂放置于脱泡机的专用容器中，在真空条件下进行混合脱泡，然后向专用容器中加入光固化树脂，再次在真空条件下进行混合脱泡，得到混合物；

5、步骤s2、将混合物转移至三辊研磨机中，设置1号辊和2号辊间隙为20-300μm，2号辊和3号辊间隙为10-150μm，在转速为500rpm下研磨分散1-3次，得到单壁碳纳米管良好分散的防静电光固化树脂；

6、步骤s3、将防静电光固化树脂、光固化单体、引发剂和助剂充分混合均匀，得到防静电光固化涂料。

7、需要说明的是，步骤s1中的操作顺序对防静电光固化涂料的性能具有明显影响；首先将单壁碳纳米管、高分子分散剂和连接剂进行混合脱泡以达到充分混合，再添加光固化树脂混合脱泡，可使高分子分散剂和连接剂更充分的接触并浸润单壁碳纳米管管束，打开的单壁碳纳米管管束在光固化树脂的空间位阻作用下能够长时间保持稳定。

8、还需要说明的是，步骤s1-步骤s3的操作均需在黄光操作间内完成，避免紫外线对树脂性能和操作过程造成影响。

9、进一步地，步骤s1中所述光固化树脂、单壁碳纳米管、高分子分散剂和连接剂的质量比为（50-75）:（5-10）:（15-30）:（5-10）。

10、进一步地，所述光固化树脂为丙烯酸酯型uv树脂；具体地，所述光固化树脂可以为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯中的一种或多种；且所述光固化树脂中不含有溶剂和光固化单体；所述光固化树脂中可以含有微量阻聚剂，以防止光固化树脂发生自交联反应；所述光固化树脂的粘度为3000-8000mpa·s；可根据应用特性选择光固化树脂，如硬度、耐磨特性、黄变特性、爽滑性、拉伸性等。

11、进一步地，所述单壁碳纳米管的纯度＞60%，可以含有少量无定形碳、金属催化剂颗粒物、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管；优选地，所述单壁碳纳米管中多壁碳纳米管含量不高于10wt%，金属杂质含量不高于30wt%；更为优选地，使用高纯度单壁碳纳米管粉体，纯度＞98.5%；单壁碳纳米管的纯度对防静电光固化树脂的导电性和透光率有一定影响，单壁碳纳米管的纯度越高，相同防静电性能的前提下，所需添加的单壁碳纳米管的质量分数越少，并且透光率越高。

12、进一步地，所述高分子分散剂为丙烯酸酯共聚物、氨基酸酯共聚物中的一种或两种的组合物；具体地，所述高分子分散剂选自比克化学byk191、byk190、byk181、byk154、byk187、byk194n、byk199、byk156等以及路博润20000，路博润22000和路博润24000；所述高分子分散剂的活性成分为100%，无溶剂；所述分散剂的作用在于在一定剪切力作用下打开单壁碳纳米管管束，实现单壁碳纳米管的良好分散。

13、进一步地，所述连接剂为马来酰亚胺-聚乙二醇（mal-peg）、马来酰亚胺-聚乙二醇-活性酯（nhs-peg-mal）、活性酯-聚乙二醇-活性酯（nhs-peg-nhs）中的一种或几种的混合物；所述连接剂的作用在于提高高分子分散剂与单壁碳纳米管之间的结合力。

14、进一步地，所述混合脱泡的真空度为-30～-80kpa，所述混合脱泡的转速为1500-2000rpm，所述混合脱泡的时间为3-10min。抽真空的目的是在高粘度的体系中，排出粉体中的气泡，使分散剂和连接剂浸润到管束内部。

15、进一步地，所述防静电光固化树脂、光固化单体、引发剂和助剂的质量比为（20-50）:（43-73）:5:2。所述引发剂为光引发剂184、光引发剂1173、光引发剂tpo中的一种或几种的混合物；所述助剂包括但不限于流平剂或润湿剂，具体选自比克化学流平剂byk333。

16、进一步地，所述光固化单体的官能度为1-6，包括但不限于季戊四醇三丙烯酸酯（peta）、丙烯酰吗啉（acmo）、双环戊烯基丙烯酸酯（dcpa）、1,6-己二醇二丙烯酸酯（hdda）、1,4-丁二醇二丙烯酸酯（bdda）、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（tmpta）、双季戊四醇六丙烯酸酯（dpha）中的一种或几种；

17、一种防静电光固化涂料，由以上制备方法制得。所述防静电光固化涂料的粘度为1000-5000mpa·s。

18、一种防静电光固化涂料在光学薄膜中的应用，包括以下步骤：

19、用刮刀将上述防静电光固化涂料刮涂于pet基膜表面，在固化灯下经uv固化后，得到防静电pet硬化膜。

20、有益效果：

21、本发明创新地提出通过连接剂辅助高分子分散剂促进单壁碳纳米管在光固化树脂中分散，首先将单壁碳纳米管、高分子分散剂和连接剂进行混合脱泡，单壁碳纳米管与高分子分散剂之间通过连接剂的偶联形成较强的作用力，大大提高了单壁碳纳米管的分散效率，然后再添加恰当分子量的光固化树脂进行混合脱泡，连接剂能够有效地将单壁碳纳米管管束与光固化树脂桥接，并利用光固化树脂的低流动性和高分子量形成稳定的空间位阻，有效防止分散后的单壁碳纳米管管束在涂料体系中团聚析出；连接剂与高分子分散剂能够起到协同分散的效果，很好地改善了涂层的表面麻点现象；

22、本发明利用三辊研磨来制备防静电光固化树脂，并通过优化设置三辊之间的间隙，制得了单壁碳纳米管良好分散的防静电光固化树脂，然后用于制备性能优异的防静电光固化涂料；本发明的制备方法简单高效，生产成本低廉，易于实现规模化生产；

23、本发明将制得的防静电光固化涂料应用于光学薄膜表面，采用常规的uv固化工艺即可在pet基膜表面形成涂层，从而得到了表面电阻率较低的防静电pet硬化膜，而且防静电pet硬化膜的外观靓丽无麻点、透光率高、雾度低，表面涂层的硬度高和附着力好，能够满足对防静电pet硬化膜光学性能有较高要求的各种应用场景，具有极高的商业价值。