[发明专利]透明抗静电膜

说明书

技术领域

本发明有关于一种透明抗静电膜，尤其是利用设置在基材上并由多个表面改质的奈米石墨烯片以及载体树脂所构成的透明石墨烯涂层，以改善整体的抗静电与电磁波屏蔽特性，而且表面改质的奈米石墨烯片可有效分散到载体树脂中，使得透明抗静电膜兼具透光性与抗静电特性。

背景技术

随着科技快速发展以及电气功能的提升，损耗功率也大幅增加，而在电子装置需要更加轻薄短小的需求下，电气操作的功率密度更需要不断提高，因此，需要具抗静电功能的树脂，以保护细小的窄线路，藉以避免静电击穿而失效或损毁，保障产品的使用寿命。

另一方面，电子元件线路的微缩也使得元件之间相互影响的程度益发显著，为避免所述干扰影响，各元件之间常施加一电磁波屏蔽层，对于光电显示元件而言，所述电磁波屏蔽层更需具备高光穿透度，以避免影响视觉感受。

现有技术中，使树脂涂层具抗静电效果，导电粉末如金属粉末、导电碳黑等被大量研究以提升树脂涂层的导电性或降低其电阻。美国专利号US3753765 A及US4085087 A则分别为添加导电碳黑及金属粉末的抗静电涂层案例。然而，导电碳黑不易与树脂进行良好复合，容易从复合体系中脱落，污染基材或环境。金属粉末比重较于树脂高，两种材料混拌复合过程中常导致相分离，使复合材料均匀性低。再者，以导电碳黑或金属粉末作为导电填充材，除前述制作工艺的挑战外，膜层的透明度往往大幅降低，无法兼顾透明度与抗静电两项需求。若希冀制作可见光穿透或半穿透的应用涂层，亦或涂层加工或应用过程需仰赖树脂浆料本身的光穿透性，上述两类填充材则明显受限。

中国专利CN103726323 A公开了一种制作抗静电奈米皮膜树脂层的方法，该专利利用小分子无机盐的吸湿性能，提升膜层的抗静电性。然而，此类材料的特性会因为环境条件影响性能，若在低湿度的环境下，此抗静电添加剂往往无法发挥功效。除无机盐类外，亦有专利公开以导电性聚合物与奈米碳管作为透明导电涂层的抗静电填充剂与填充材。中国专利CN 102333825 A公开以导电性聚合物作为添加剂的抗静电涂层，该涂层宣称具91％光穿透。中国专利CN102388109 A公开以奈米碳管作为添加剂的抗静电涂料，该涂料可披覆于聚合物基材上，防止表面电荷积聚与外力刮伤。然而，导电性聚合物有寿命的问题，无法兼顾耐久性与性能；奈米碳管虽可克服前述问题，但价格却十分昂贵，且有不易分散的问题，对于产品量产化有其技术难度。因此，寻找一性价比高的导电填充物以同时解决透光度与静电问题有其迫切性。

自从2004年英国曼彻斯特大学Andre Geim与Konstantin Novoselov成功利用胶带剥离石墨的方式获得单层石墨烯并获得2010年的诺贝尔物理奖以来，石墨烯的导电性、导热性、抗化性等各种优异性能即不断被产业藉应用于不同的领域。石墨烯(graphene)只具有厚度0.335nm，即仅一个碳原子直径的大小，主要是由sp²混成轨域组成六角形蜂巢排列的二维晶体结构，目前是最薄也是最坚硬的材料，机械强度可远高于钢铁百倍，而比重却仅约钢铁的四分之一，尤其还拥有杰出的导电与导热性质，其中理论电阻达10^-6Ω·cm，因此，石墨烯为一极佳的导电材料。

然而，石墨烯在实际应用上最常面临的问题是石墨烯本身很容易聚集、堆叠而结块，即不容易均匀分散，因此，如何防止石墨烯薄片彼此不均匀地堆叠的现象，以获得高均匀性且层数少的石墨烯粉体，一直都是产业界最需解决的技术瓶颈。

中国专利CN103804553A描述了一种石墨烯/聚氯乙烯复合材料，主要利用静电吸附将偶氮引发剂锚固在石墨烯表面，氯乙烯单体再与改质石墨烯进行反应，并原位聚合聚氯乙烯，使得石墨烯与聚氯乙烯间有良好的介面亲和力，进而达到复合材料性能。然而，该专利于锚固过程中未先将石墨烯于去离子水中进行有效分散，而直接进行偶氮锚固。此举将造成偶氮锚固效果与程度受限，原位聚合后恐仍有石墨烯与聚氯乙烯介面亲和力问题。此外，该专利的制备方法需将石墨烯水溶液调整至强碱性，所衍生的强碱水溶液不但对环境不友善，且废水处理费用昂贵。锚固偶氮的石墨烯须于低温且避光环境下储存，造成此法不适于工业量产所用。