[发明专利]一种强附着力、高透光度、低面电阻的碳纳米管抗静电薄膜及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种强附着力、高透光度、低面电阻的碳纳米管抗静电薄膜及其制备工艺，其特征在于：(1)使用水性聚氨酯作为粘结剂配制碳纳米管抗静电水性涂料；(2)所配制的抗静电涂料可以通过涂布工艺制备高透光、低面电阻、强附着力的抗静电薄膜；(3)此薄膜无毒、环保、低成本。碳纳米管抗静电薄膜的制备步骤包括：(1)以十二烷基苯磺酸钠为分散剂，通过超声分散制备碳纳米管水分散液；(2)向碳纳米管水分散液中加入增粘剂曲拉通和粘结剂水性聚氨酯，配制碳纳米管水性涂料；(3)采用棒涂工艺将涂料涂布到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜上，然后烘干；(4)将烘干后的薄膜分别用水、丙酮及浓硝酸进行浸泡处理，得到低面电阻、高附着力的抗静电薄膜。

技术领域

本发明属于透明抗静电薄膜制备技术领域，涉及一种低能耗、绿色环保、强附着力、高透光度、低面电阻的透明碳纳米管抗静电薄膜及其制备工艺。

背景技术

大量的塑料制品被广泛应用在很多日常用品的包装上面，比如各类食品、电子器件。但是由于塑料薄膜的绝缘性能，在生产和运输过程中由于摩擦产生的静电荷无法及时排除而造成电荷的积累。薄膜携带静电荷带来很多问题，第一是静电吸附，第二是静电放电。静电吸附的灰尘包括很多细菌和病毒，对人们的健康造成危害；静电放电是塑料薄膜在积累一定的静电荷后，在周围形成一定的电场，如果电场强度高于介质的击穿强度，就会产生静电放电，瞬间释放出巨大的能量，静电放电产生的破坏能力和损失是巨大的，静电放电会产生爆炸和火灾，会对电子器件产生累计的伤害直到器件失灵。目前常用的制备抗静电薄膜的方法包括旋涂法、磁控溅射法、机械混合制备复合薄膜法。旋涂法和磁控溅射对设备要求比较高而且适合大面积生产。机械混合方法比较简单，但是必须把抗静电剂添加到一定量才会达到抗静电的要求，制备的抗静电薄膜面电阻大多比较高，而且会影响薄膜的性能，大多不透明。因此，我们需要探索一种工艺简单、成本低廉、面电阻低、透明度高的抗静电薄膜的制备方法。由于碳纳米管分散困难和涂布对溶液的粘度有一定的要求，所以需要添加分散剂和增粘剂，但是分散剂和增粘剂影响薄膜的附着力和面电阻。薄膜的后处理工艺可以除去大部分的分散剂和增粘剂，得到面电阻低附着力好透明抗静电薄膜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强附着力、高透光度和低面电阻的碳纳米管抗静电薄膜及其制备方法。

本发明的技术方案如下：以碳纳米管为抗静电剂，以十二烷基苯磺酸钠为分散剂配制碳纳米管溶液，加入曲拉通和水性聚氨酯得到涂料。采用棒涂法制备抗静电薄膜，经过水、丙酮和酸浸泡除去分散剂和曲拉通，烘干后得到碳纳米管抗静电薄膜。

本发明的主要创新点如下：采用表面涂层法制备抗静电薄膜，节约原料而且不改变薄膜原有工艺条件，以水性聚氨酯为粘结剂提高了薄膜的附着力和使用寿命，可在常温常压下制备，且涂料为水性的，绿色环保无毒无害，制备的薄膜具有高透明度、低面电阻。

本发明方法中制备碳纳米管分散液方法如下：以纯度为50～96％的碳纳米管为原料，用十二烷基苯磺酸钠为分散剂配制碳纳米浓度为0.1～1wt％的水分散液，其中十二烷基苯磺酸钠浓度是1～10wt％，超声功率为60～150W，超声时间为30～90min。

本发明方法中碳纳米管涂料的制备过程如下：向碳纳米管分散液中缓慢加入曲拉通和水性聚氨酯，边加入边搅拌，使其浓度分别达到1～8wt％和0.1～1wt％，得到碳纳米管涂料。

本发明方法中抗静电薄膜的制备过程如下：采用棒涂法将碳纳米管涂料刮涂在加热温度为20～90℃的PET基底上，然后将薄膜在水中浸泡润洗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的浓硝酸浸泡10～60min，以彻底除去分散剂和曲拉通，最后烘干后得到碳纳米管抗静电薄膜，每次烘干温度为60～100℃。

本发明在制备碳纳米管抗静电薄膜的过程中，曲拉通的添加量过大会形成条形状薄膜，添加量过少会形成反润湿，而水性聚氨酯的添加量越大，在相同透光度下，面电阻越大。