一种新型涂覆型高分子抗静电剂的制备研究

叶伦学，丁 俊，吴学明，李先德

（四川东材科技集团股份有限公司，四川 绵阳 621000）

涂覆型高分子抗静电剂主要用于需要抗静电的PET薄膜或其它薄膜以及需抗静电的相关底材的涂覆。当前，随着家电及电子产品越来越丰富，对其包装用的塑料薄膜的需求量就不断增加。然而，普通的塑料薄膜的表面电阻一般都在1014Ω以上，在其包装及运输过程中，都会产生静电，甚至积蓄静电，由此吸附空气中的尘埃而产生火花、电击甚至火灾。为了避免静电的危害，其包装所需的薄膜就需要进行抗静电处理。另外，各种展示品的包装膜等都需要抗静电处理,目前，市场上应用的抗静电剂主要还是低分子抗静电剂，然而，低分子抗静电剂固有的一些缺点（迁移性，暂时性），注定了其必将被高分子型抗静电剂所取代。

高分子抗静电剂分为外用（涂覆）型和内用（内添加）型两类：外用涂覆型就是直接涂覆在各种薄膜及器件上，从而使其具有抗静电性；内添加型就是把抗静电剂加在树脂中,然后拉膜或成型而得。季铵盐类涂覆型高分子抗静电剂目前国内外很少研究[1-5]。

本文研究的季铵盐类涂覆型高分子抗静电剂就是自制季铵盐与丙烯酸酯类物质进行无规共聚，得到的一种新型的涂覆高分子抗静电剂，着重探讨了自制季铵盐的含量对成膜后表面电阻及耐水性的影响，以及甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯的配比对产品附着力的影响。

1 实验部分

1.1 实验原料、主要仪器及设备

自制季铵盐（DCK）（工业级，自制）；丙烯酸丁酯（BA）（A.R.天津市科密欧化学试剂开发中心）；甲基丙烯酸甲酯（MMA）（A.R.天津市科密欧化学试剂开发中心）；过氧化苯甲酰（BPO）（A.R.天津市科密欧化学试剂开发中心）；无水乙醇（工业级 重庆锦蓉化工）。

ZC36型1017超高电阻10-14A微电流测试仪（上海第六电表厂）；PT-6086PC剥离强度试验机（宝大国际仪器股份有限公司）。

1.2 实验过程

在装有可调转速的电动搅拌器、回流冷凝器、温度计的三口烧瓶中加入一定配比的自制季铵盐、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、无水乙醇及固体量0.5%的引发剂，在76℃条件下，搅拌反应6h，逐渐降温得到无色透明粘稠状胶液，即为涂覆型高分子抗静电剂。

1.3 性能测试

将高分子抗静电剂均匀涂布在PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜）基材上，在预设温度下烘烤300s后测试。抗静电膜层厚度约为1μm；按照GB10064测试表面电阻；按照GB/T2792-1998测试180°剥离强度（采用10N、20N、30N/25mm标准胶带）；采取在25℃纯净水中浸泡测试耐水性。

2 结果与讨论

2.1 自制季铵盐的含量对成膜后表面电阻的影响

根据本实验数据，在空气相对湿度为60%，温度25℃条件下，自制季铵盐的含量与成膜后表面电阻的关系见表1。

表1 自制季铵盐的含量对表面电阻的影响Tab.1 Influence of fractions of homemade quaternary ammonium salt on surface resistance

由表1可知，随着自制季铵盐含量的增加，涂覆在PET上成膜后表面电阻逐渐降低，也即抗静电性越来越好，当含量小于20%以前，其表面电阻随着自制季铵盐含量的增加而降低非常明显，主要是离子基团吸收空气中的水分，在其表面逐渐形成微弱的导电通路，所以其表面电阻逐渐降低；但当含量大于20%以上，其表面微弱的导电通路已经形成后，再随着自制季铵盐含量的增加而表面电阻降低就变得非常微弱，大约在107Ω左右，当含量为100%自制季铵盐时，其最低表面电阻也只能达到1.0×107Ω。

2.2 自制季铵盐的含量对成膜后耐水性的影响

把本实验产品涂覆在PET膜上，烘干后，浸泡在25℃纯净水中，每天观察其表面是否起泡，数据见表2。

表2 自制季铵盐的含量对成膜后耐水性的影响Tab.2 Influence of fractions of homemade quaternary ammonium salt on water resistance

由表2可知，随着自制季铵盐的含量的增加，其耐水性逐渐变差，当含量为20%时，10d表面就开始起泡，表面起泡主要是由于自制季铵盐的离子基团具有很强的亲水性，当离子基团在聚合物中达到足够量时，其吸附大量水分，从而与粘附的PET膜发生分离，出现起泡现象。抗静电的PET膜用户一般要求浸泡15d不起泡作为合格标准，从表2数据看出，当自制季铵盐的含量为20%及以上时，其耐水性就无法达到用户使用要求。

2.3 甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯配比对产品的附着力的影响

在本实验中，通过调整甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯配比，来控制抗静电剂与PET膜的附着力，其数据见表3。

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

由表3可知，随着丙烯酸丁酯含量增加，其附着力就提高，主要是因为甲基丙烯酸甲酯是硬单体，丙烯酸丁酯是软单体，随着软单体的含量增加，其成膜性就越好，与PET膜的附着力就越高。当甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯小于1∶3时，烘干后的抗静电层发粘，无法很好的满足实际应用，所以最佳的甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯配比为：1∶1～1∶2。

3 结论

（1）自制季铵盐的含量越高，成膜后表面电阻越低，抗静电性就越好，当含量大于15%时，表面电阻达107Ω，抗静电性优良。

（2）自制季铵盐的含量越高，成膜后耐水性就越差，当含量小于20%时，其耐水性能优良，能够满足用户要求。所以当含量为15%左右时，既能满足抗静电性优良，也能满足耐水性优良，是最佳配方。

（3）甲基丙烯酸甲酯：丙烯酸丁酯配比为：1∶1～1∶2时，既能满足附着力高，也能满足表面不发粘，为最佳配比。

［1］徐秀雯.高分子型抗静电剂的制备和应用研究［J］.印染助剂,2003,20（5）:7-10.

［2］李正惠,张帆,叶晶磊.阳离子柔软剂AIC的合成与性能测试［J］.印染助剂,1999,16（3）:10-12.

［3］王正辉,胡星琪.水溶性阳离子和两性聚电解质及其应用［J］.高分子材料科学与工程,1994（4）:8-15.588-595.