一種強附著力、高透光度、低面電阻的碳納米管抗靜電薄膜及其制備工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于透明抗靜電薄膜制備技術領域，涉及一種低能耗、綠色環(huán)保、強附著力、高透光度、低面電阻的透明碳納米管抗靜電薄膜及其制備工藝。
【背景技術】
[0002]大量的塑料制品被廣泛應用在很多日常用品的包裝上面，比如各類食品、電子器件。但是由于塑料薄膜的絕緣性能，在生產(chǎn)和運輸過程中由于摩擦產(chǎn)生的靜電荷無法及時排除而造成電荷的積累。薄膜攜帶靜電荷帶來很多問題，第一是靜電吸附，第二是靜電放電。靜電吸附的灰塵包括很多細菌和病毒，對人們的健康造成危害;靜電放電是塑料薄膜在積累一定的靜電荷后，在周圍形成一定的電場，如果電場強度高于介質(zhì)的擊穿強度，就會產(chǎn)生靜電放電，瞬間釋放出巨大的能量，靜電放電產(chǎn)生的破壞能力和損失是巨大的，靜電放電會產(chǎn)生爆炸和火災，會對電子器件產(chǎn)生累計的傷害直到器件失靈。目前常用的制備抗靜電薄膜的方法包括旋涂法、磁控濺射法、機械混合制備復合薄膜法。旋涂法和磁控濺射對設備要求比較高而且適合大面積生產(chǎn)。機械混合方法比較簡單，但是必須把抗靜電劑添加到一定量才會達到抗靜電的要求，制備的抗靜電薄膜面電阻大多比較高，而且會影響薄膜的性能，大多不透明。因此，我們需要探索一種工藝簡單、成本低廉、面電阻低、透明度高的抗靜電薄膜的制備方法。由于碳納米管分散困難和涂布對溶液的粘度有一定的要求，所以需要添加分散劑和增粘劑，但是分散劑和增粘劑影響薄膜的附著力和面電阻。薄膜的后處理工藝可以除去大部分的分散劑和增粘劑，得到面電阻低附著力好透明抗靜電薄膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種強附著力、高透光度和低面電阻的碳納米管抗靜電薄膜及其制備方法。
[0004]本發(fā)明的技術方案如下:以碳納米管為抗靜電劑，以十二烷基苯磺酸鈉為分散劑配制碳納米管溶液，加入曲拉通和水性聚氨酯得到涂料。采用棒涂法制備抗靜電薄膜，經(jīng)過水、丙酮和酸浸泡除去分散劑和曲拉通，烘干后得到碳納米管抗靜電薄膜。
[0005]本發(fā)明的主要創(chuàng)新點如下:采用表面涂層法制備抗靜電薄膜，節(jié)約原料而且不改變薄膜原有工藝條件，以水性聚氨酯為粘結(jié)劑提高了薄膜的附著力和使用壽命，可在常溫常壓下制備，且涂料為水性的，綠色環(huán)保無毒無害，制備的薄膜具有高透明度、低面電阻。
[0006]本發(fā)明方法中制備碳納米管分散液方法如下:以純度為50?96%的碳納米管為原料，用十二烷基苯磺酸鈉為分散劑配制碳納米濃度為0.1?lwt%的水分散液，其中十二烷基苯磺酸鈉濃度是I?1wt %，超聲功率為60?150W，超聲時間為30?90min。
[0007]本發(fā)明方法中碳納米管涂料的制備過程如下:向碳納米管分散液中緩慢加入曲拉通和水性聚氨酯，邊加入邊攪拌，使其濃度分別達到I?8?^%和0.1?Iwt%，得到碳納米管涂料。
[0008]本發(fā)明方法中抗靜電薄膜的制備過程如下:采用棒涂法將碳納米管涂料刮涂在加熱溫度為20?90°C的PET基底上，然后將薄膜在水中浸泡潤洗2?4遍，每次10?60min，烘干，然后用丙酮浸泡10?60min，再烘干，最后用10?14M的濃硝酸浸泡10?60min，以徹底除去分散劑和曲拉通，最后烘干后得到碳納米管抗靜電薄膜，每次烘干溫度為60?100°C。
[0008]本發(fā)明在制備碳納米管抗靜電薄膜的過程中，曲拉通的添加量過大會形成條形狀薄膜，添加量過少會形成反潤濕，而水性聚氨酯的添加量越大，在相同透光度下，面電阻越大。
[0009]本發(fā)明所用的試劑和材料:曲拉通、十二烷基苯磺酸鈉、硝酸、丙酮、碳納米管均為分析純。
[0010]本發(fā)明中采用了掃描電子顯微鏡(FE_SEM，Nova Nano SEM 430)來表征所制備的碳納米管抗靜電薄膜的微觀結(jié)構(gòu)，采用元素分析儀來表征薄膜的表面潔凈程度，采用四探針法測量薄膜的表面電阻，采用膠帶法檢測其附著力，灰分吸附法測試薄膜的抗靜電特性。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為抗靜電薄膜的表面電阻-透光率曲線圖。
[0012]圖2為抗靜電薄膜的掃描電子顯微鏡的微觀結(jié)構(gòu)。
[0013]圖3為普通PET薄膜與抗靜電薄膜的抗靜電性能測試對比。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實例對本發(fā)明作詳細說明。
[0014]以純度90%的單壁碳納米管為導電物質(zhì)，以水性聚氨酯為粘合劑配備水性涂料。在30ml的小瓶中配備1ml質(zhì)量分數(shù)是0.1 %的單壁碳納米管溶液，加入10mg的十二烷基苯磺酸鈉，超聲60min制備碳納米管分散液。把碳納米管分散液倒入小燒杯中，低速機械攪拌下加入曲拉通和水性聚氨酯，使其濃度達到3wt %和0.5wt %，得到碳納米管涂料。用刮膜棒把碳納米管涂料刮涂到溫度為65°C的聚對苯二甲酸乙二醇酯基底上，烘干，小心浸入去離子水中浸泡lOmin，然后取出烘干，再用大量去離子水洗2遍，烘干，然后在丙酮中浸泡30min，烘干，最后放入12M的濃硝酸中浸泡30min，再用去離子水清洗I遍后去除硝酸，烘干就制備得到抗靜電薄膜。采用相關儀器對其進行表征和防靜電性能測試評價。
【主權項】
1.一種高強附著力、高透光度、低面電阻的碳納米管抗靜電薄膜，其特征在于制得的抗靜電薄膜具有很強的附著力，在高透光度時具有較低的面表面電阻，且薄膜具有很好的穩(wěn)定性，采用的涂料為水系分散、工藝簡單、無毒無害，成本低廉。制備步驟如下:配制碳納米管(CNT)水分散液，然后加入曲拉通和水性聚氨酯，得到碳納米管水性涂料，采用棒涂工藝將涂料涂布到聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜上，然后烘干，最后分別用水、丙酮及濃硝酸進行浸泡處理，烘干，在PET薄膜表面形成一層碳納米管網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，得到抗靜電薄膜。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于具有很強的附著力，在透光度為70?95%時表面電阻為12?18歐姆/□，且薄膜具有很好的穩(wěn)定性。3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所用的碳納米管為單壁碳納米管、雙臂碳納米管或多壁碳納米管，純度為50?96wt %。4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所用的碳納米管分散液的濃度為0.1?Iwt%，分散劑十二燒基苯磺酸鈉的濃度為I?10wt%。5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于碳納米管分散時，采用的超聲功率為60?150W，時間30 ?90min。6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于加入曲拉通的質(zhì)量分數(shù)為I?8wt%，水性聚氨酯的質(zhì)量分數(shù)為0.1 %-1wt%。7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于涂布時的PET基底的加熱溫度為20?90°C。8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于用丙酮浸泡時間為1?60min。9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所用濃硝酸的濃度為10?14M，浸泡時間為10?60mino10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于每次浸泡處理后薄膜的烘干溫度為60?100Co
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種強附著力、高透光度、低面電阻的碳納米管抗靜電薄膜及其制備工藝，其特征在于：(1)使用水性聚氨酯作為粘結(jié)劑配制碳納米管抗靜電水性涂料；(2)所配制的抗靜電涂料可以通過涂布工藝制備高透光、低面電阻、強附著力的抗靜電薄膜；(3)此薄膜無毒、環(huán)保、低成本。碳納米管抗靜電薄膜的制備步驟包括：(1)以十二烷基苯磺酸鈉為分散劑，通過超聲分散制備碳納米管水分散液；(2)向碳納米管水分散液中加入增粘劑曲拉通和粘結(jié)劑水性聚氨酯，配制碳納米管水性涂料；(3)采用棒涂工藝將涂料涂布到聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜上，然后烘干；(4)將烘干后的薄膜分別用水、丙酮及濃硝酸進行浸泡處理，得到低面電阻、高附著力的抗靜電薄膜。
【IPC分類】C08L67/02, B05D3/02, C09D7/12, C08J7/04, B05D5/12, C09D5/24, C09D175/04
【公開號】CN105542641
【申請?zhí)枴緾N201510859713
【發(fā)明人】耿宏章, 楊海杰, 羅志佳, 賈松林, 吳艷琪, 王婧, 王潔, 達仕勛
【申請人】天津工業(yè)大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月1日