一種高強度抗靜電透明聚碳酸酯薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強度抗靜電透明聚碳酸酯薄膜及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來由于觸屏手機(jī)、精密儀器、電子產(chǎn)品等產(chǎn)品的迅速普及，因為靜電所導(dǎo)致的 材料破壞和制程不良等問題增多，影響日益嚴(yán)重。為了解決這些問題，要求材料具有優(yōu)異的 抗靜電（導(dǎo)電性）。聚碳酸酯是一種重要的工程塑料，具有優(yōu)異的抗沖擊性能、光學(xué)透明性、 電氣絕緣性、尺寸穩(wěn)定性等綜合性能。因此聚碳酸酯被廣泛用于眾多光學(xué)制件如光碟、手機(jī) 屏幕、精密儀器、電氣、電子產(chǎn)品、光學(xué)矯正鏡片、板材等應(yīng)用上。但如作為電氣、電子零件、 手機(jī)屏幕上，聚碳酸酯必須具備一定的抗靜電（導(dǎo)電性）。
[0003] 另一方面，在日常生活和生產(chǎn)中，很多材料在使用過程中容易產(chǎn)生靜電積累，造成 吸塵、電擊，甚至產(chǎn)生火花后導(dǎo)致爆炸等惡性事故。靜電利與弊的利用和防止靜電的危害很 多，它的第一種危害來源于帶電體的相互作用。在飛機(jī)機(jī)體與空氣、水氣、灰塵等微粒摩擦 時會使飛機(jī)帶電，如果不采取措施，將會嚴(yán)重干擾飛機(jī)無線電設(shè)備的正常工作，使飛機(jī)變成 聾子和瞎子;在印刷廠里，紙業(yè)之間的靜電使紙業(yè)粘合在一起，難以分開，給印刷帶來麻煩； 在制藥廠里，由于靜電吸引灰塵，會使藥品達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的純度;在放電視時屏幕表面的靜電 容易吸附灰塵和油污，形成一層塵埃的薄膜，使得圖像的清晰程度和亮度降低。
[0004]通常，高分子樹脂本身不具備導(dǎo)電功能，聚碳酸酯樹脂具備良好的電絕緣性。要使 聚碳酸酯獲得導(dǎo)電性，一種方法是在聚碳酸酯中加入導(dǎo)電的石墨、金屬顆粒從而降低制品 表面電阻，減少電荷的富集。但通常情況下需要較大填量的導(dǎo)電添加劑才能起到導(dǎo)電(抗靜 電）的效果，但當(dāng)填量加到一定程度的時候，聚碳酸酯樹脂的透明性將有極大的降低，從而 影響聚碳酸酯的使用。另一種方法為添加有機(jī)離子型表面活性劑到聚碳酸酯樹脂中，但由 于其與聚碳酸酯材料相容性較差而很難被有效分散，而且有機(jī)表面活性劑容易在短時間內(nèi) 迀移到聚碳酸酯制品表面;同時，制品在水洗后，有機(jī)表面活性劑很容易被洗刷掉從而導(dǎo)致 制品抗靜電壽命不長。還有一種是添加有機(jī)非離子型表面活性劑(如乙氧基化烷基酸胺、甘 油硬脂肪酸酯等），這種抗靜電劑相對而言與聚碳酸酯具有良好的相容性，但需要較大的添 加量才能起到良好的抗靜電效果；同時由于非離子型表面活性劑也易迀移至制品表面，導(dǎo) 致制品易出現(xiàn)油點，降低產(chǎn)品的良率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種高強度抗靜電 透明聚碳酸酯薄膜及其制備方法，該聚碳酸酯薄膜具有良好的抗沖擊性、光學(xué)透明性和抗 靜電性。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的如下技術(shù)方案：
[0007] -種高強度抗靜電透明聚碳酸酯薄膜，該薄膜由如下重量份配比的原料制備而 成：
[0009]所述聚碳酸酯的分子量為5萬-10萬；
[0010]所述抗靜電劑復(fù)配體系是由氧化錫抗靜電凝膠和樹枝狀大分子季銨鹽按照重量 比1:1-3:1的比例制備而成；
[0011] 進(jìn)一步，所述抗靜電劑復(fù)配體系的制備方法如下：
[0012] 將氧化錫抗靜電凝膠和樹枝狀大分子季銨鹽按比例直接共混攪拌5-8分鐘，然后 于80°C烘箱烘干2小時制備而成；
[0013] 所述氧化錫抗靜電凝膠是將粒徑是0.5_2um的氧化錫粉末分散到水溶性丙烯酸樹 脂乳液中，氧化錫粉末與水溶性丙烯酸樹脂乳液的質(zhì)量比為1:4,60°C下攪拌直至形成溶 膠，然后25°C下靜置得到;所述水溶性丙烯酸樹脂乳液中丙烯酸樹脂含量為48-52wt%;
[0014] 所述樹枝狀大分子季銨鹽是采用樹枝狀大分子與溴代烷通過接枝反應(yīng)制備而成；
[0015] 所述無機(jī)納米復(fù)配體系是由超細(xì)氧化鋁和超細(xì)氧化鎂按照重量比2:1-2:3混合而 成。
[0016] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的樹枝狀大分子是以乙二胺和丙烯酸為單體，通過發(fā)散 合成法制備而成，所述樹枝狀大分子是三代樹枝狀大分子，所述樹枝狀大分子的端基為氨 基。
[0017] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的溴代烷是溴代十二烷、溴代十六烷以及溴代十八烷中 的一種或兩種以上的任意組合。
[0018] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的超細(xì)氧化鋁的粒徑為100_300nm;所述超細(xì)氧化鋁的顏 色是白色;所述超細(xì)氧化鋁的比表面積>50m 2/g;所述超細(xì)氧化鎂的粒徑為300-800nm;所 述超細(xì)氧化鎂的顏色是白色;所述超細(xì)氧化鎂的比表面積>80m 2/g。
[0019] 當(dāng)所述原料中含有相容劑和抗氧劑時，優(yōu)選的，相容劑是高分子相容劑EVA，分子 量為1萬-4萬;抗氧劑是抗氧劑1010。
[0020] 所述樹枝狀大分子季銨鹽是采用樹枝狀大分子與溴代烷通過接枝反應(yīng)制備而成； 樹狀大分子是具有重復(fù)支化單元的一類新型的功能高分子化合物，它是一類三維的、高度 有序的、具有納米尺度的新型大分子。樹枝狀大分子在合成時可以根據(jù)需要對其分子的大 小、形狀、結(jié)構(gòu)和功能基團(tuán)進(jìn)行設(shè)計，在分子水平上予以嚴(yán)格控制，產(chǎn)物一般對稱性高、單分 散性好。樹狀大分子由初始引發(fā)核、與初始引發(fā)核徑向連接的重復(fù)支化單元和與最外層重 復(fù)支化單元連接的末端基組成。樹狀大分子中結(jié)構(gòu)單元每重復(fù)一次成為一次繁衍，得到的 產(chǎn)物的代數(shù)就增加1，因此表面官能團(tuán)的數(shù)目隨代數(shù)的增加而成指數(shù)增長，最終導(dǎo)致表面空 間擁擠而產(chǎn)生幾何變化。聚酰胺-胺樹狀大分子代數(shù)較低時一般為開放的分子構(gòu)型，隨著層 數(shù)的增加和支化的繼續(xù)，從第四代樹狀大分子開始就形成了較為封閉的多孔的球形三維結(jié) 構(gòu)，第八代則是表面幾乎無縫的球體。且高代數(shù)的樹狀大分子形成表面緊密堆積的三維結(jié) 構(gòu)，內(nèi)部空間較大，其性質(zhì)與膠團(tuán)相似。
[0021] 本發(fā)明中所述樹枝狀大分子可采用市購商品，也可采用發(fā)散法合成(Tomalia DA， Dewald J R. US4507466，1985.)。在合成過程中，以乙二胺為初始引發(fā)核。首先，初始引發(fā)核 在溶劑中與丙烯酸甲酯進(jìn)行Michael加成反應(yīng)，得到0.5代樹枝狀大分子產(chǎn)物。所得產(chǎn)物再 在溶劑中與乙二胺進(jìn)行酰胺化反應(yīng)，即得1.0代樹枝狀大分子。如此依次交叉重復(fù)Micheal 加成和酰胺化反應(yīng)各個反應(yīng)步驟，即可得到代數(shù)依次增加的樹枝狀大分子。
[0022] -種如前所述的高強度抗靜電透明聚碳酸酯薄膜的制備方法，其步驟如下：
[0023] 1)將抗靜電劑復(fù)配體系和無機(jī)納米復(fù)配體系共混，攪拌均勻，形成混合物一；
[0024] 2)將步驟1)所得到的混合物一加入到聚碳酸酯中，然后依次加入相容劑以及抗氧 劑，形成混合物二；
[0025] 3)將步驟2)得到的混合物二置于高速攪拌機(jī)中，攪拌并加熱至50°C后維持?jǐn)嚢? 分鐘;待混合物二冷卻至室溫后，置于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，粒子經(jīng)成型機(jī)將產(chǎn)品吹塑 成型。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果如下：
[0027] 本發(fā)明提供一種高強度抗靜電透明聚碳酸酯薄膜及其制備方法，解決了傳統(tǒng)聚碳 酸酯薄膜不具備導(dǎo)電性(抗靜電），易在薄膜表面積蓄靜電，導(dǎo)致薄膜難以在電氣、電子零 件、手機(jī)屏幕等領(lǐng)域上應(yīng)用的問題。本發(fā)明通過添加抗靜電劑復(fù)配體系，使得聚碳酸酯薄膜 具備導(dǎo)電性(抗靜電）；通過采用氧化錫抗靜電凝膠與樹枝狀大分子季銨鹽復(fù)配制備抗靜電 劑，有效解決傳統(tǒng)無機(jī)導(dǎo)電添加劑和表面活性劑抗靜電劑的局限性;采用無機(jī)納米復(fù)配體 系有效提高聚碳酸薄膜的力學(xué)性能；由于本發(fā)明所使用的無機(jī)納米復(fù)配體系所采用的為納 米級別的超細(xì)氧化鋁和超細(xì)氧化鎂且填充含量較低，同時體系中的樹枝狀大分子季銨鹽也 在一定程度上對無機(jī)粒子起到相容潤滑的效果；因此無機(jī)納米復(fù)配體系在增強聚碳酸酯的 同時，尚未明顯降低聚碳酸酯薄膜自身的透明性。本發(fā)明所制備的高強度抗靜電透明聚碳 酸酯薄膜具有良好的抗靜電性能、力學(xué)性能和透明性，透光度可達(dá)90%以上;本發(fā)明的薄膜 產(chǎn)品特別適用于對靜電敏感的透明聚碳酸酯薄膜產(chǎn)品上，如手機(jī)屏幕、精密儀器、電子產(chǎn)品 等領(lǐng)域。
【具體實施方式】
[0028] 以下結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明的產(chǎn)品及其制備方法做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0029] 以下實施例1-3中：
[0030] 氧化錫抗靜電凝膠均按照如下制備方法制備而得：
[0031] 將粒徑〇.5-2um的氧化錫粉末分散到水溶性丙烯酸樹脂乳液(乳液中丙烯酸樹脂 含量為48-52wt%)中，氧化錫粉末與水溶性丙烯酸樹脂乳液的質(zhì)量比為1:4,60°C下攪拌直 至形成溶膠，然后25°C下靜置即形成氧化錫抗靜電凝膠；
[0032] 超細(xì)氧化鋁:粒徑100-300nm、顏色白色、比表面積>50m2/