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UV固化抗静电涂料的制备与性能研究(1)

2011-6-5 20:57:29互联网 点击数: 【字体:

    摘要:以二丙烯酸酯或三丙烯酸酯与二乙醇胺经Michael加成制得氨基改性丙烯酸酯,进而与氟硼酸反应制备出3种可UV固化的季铵盐。所得产物经1HNMR和FTIR分析表征。合成的季铵盐单体为低黏度液体,所得季铵盐经复配后光固化速度快,固化膜具有优良的抗静电性及耐擦洗性。探讨了复配胶的组成对固化膜的抗静电性、硬度及附着力的影响。

    关键词:丙烯酸酯;Michael加成;UV固化季铵盐;抗静电性

    引言

    塑料抗静电改性的方法主要有两种:一是添加法,在非极性树脂中添加抗静电剂或导电性填料,使塑料的抗静电性或导电性得到提高,添加的导电填料量及加工工艺对所得材料的性能影响很大,用量也较多。二是表面法,即对塑料制品表面采用电镀、涂覆、粘贴等方法,使其制品表面形成导电层。电镀的成本高,难以处理形状复杂的制品。涂覆法一般是将有效的抗静电剂组分配制成水或醇的溶液,通过浸渍、喷涂或刷涂等方法处理塑料制品表面,随后干燥脱除溶剂得到抗静电剂包裹膜,该方法具有用量少、加工方便、不影响材料的内部性能的特点。常用的抗静电剂已有很多种[1-2],但由于小分子抗静电剂易迁移及溶解性大,其抗静电性耐久性较差,如何解决耐久性的问题是表面涂覆型抗静电处理的关键。UV固化技术已在涂料工业中成功应用,它具有许多传统涂料无法比拟的优点:能量利用率高、固化过程热效应小、适用于热敏基材、无污染、成膜速度快、涂膜质量高等,是新一代绿色技术[3-5]。近年来,UV固化抗静电涂料引起了人们的关注[6-7],为使涂层具有抗静电性,通常将抗静电剂与UV胶固化体系物理混合,然后光固化,研究表明添加小分子抗静电剂,形成的涂膜抗静电性耐久性仍然较差;而将抗静电剂键合到固化膜上的膜具有较好的抗静电性及耐久性。甘志伟,等[8]报道了具有水溶性和感光性的酚醛树脂丙烯酸酯季铵盐的制备。本文用UV固化活性稀释剂(PEG200DA)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO3-TMPTA)与二乙醇胺和氟硼酸为原料合成了低黏度可UV固化的季铵盐单体,对其光固化行为及膜性能进行了研究,通过与低聚物PUA的复配得到的复合胶,光固化后的膜具有优良的抗静电性能及耐久性。

    1 实验

    1.1 主要原料和仪器

    PEG200DA、HDDA、EO3-TMPTA、PUA:化学纯,天津天骄化学品有限公司;二乙醇胺:分析纯,天津市大茂化学试剂厂;氟硼酸的40%乙醚溶液:分析纯,天津市化学试剂三厂;Daro2cur1173:Ciba;二苯甲酮:上海试剂一厂,化学纯。傅里叶变换红外光谱仪:NicoletET605XBFI-IR,美国;核磁共振仪:BrukerAVANCE300,德国;NDJ-79型旋转黏度计:同济大学机电厂;UV固化机:FusionUVSystemF300+LC-6B,美国;QFH漆膜划格仪:天津市中亚材料试验机厂;微型表面电阻仪(ACL-385):上海奔普仪器科技有限公司。

    1.2 UV固化季铵盐的合成

    1.2.1 PEG200DA与二乙醇胺和氟硼酸的反应

    在装有温度计、滴液漏斗和冷凝管的250mL三口瓶中加入17.10g(0.05mol)PEG200DA,在电磁搅拌下于0.5h内滴加5.25g(0.05mol)二乙醇胺,反应10h后得到22.35g黄色透明液体(样品1a)。向上述体系中加入11.00g(0.05mol)的氟硼酸乙醚溶液(质量分数40%),反应3h至瓶内液体pH=7,减压抽去乙醚,得到26.21g浅黄色透明液体,产率为98%(质量分数)(样品2a)。

    1.2.2 HDDA与二乙醇胺和氟硼酸的反应

    按上述反应条件,11.30g(0.05mol)HDDA与5.25g(0.05mol)二乙醇胺反应得到16.55g无色透明液体(样品1b)。向上述体系中中加入11.00g(0.05mol)氟硼酸乙醚溶液(质量分数40%)进行反应,得到19.48g无色透明液体(样品2b),产率为93%(质量分数)。

    1.2.3 EO3-TMPTA与二乙醇胺和氟硼酸的反应

    按上述反应条件,21.40g(0.05mol)EO3-TMPTA与5.25g(0.05mol)二乙醇胺反应得到黄色透明液体26.35g(样品1c),将11.00g(0.05mol)氟硼酸乙醚溶液(质量分数40%)加到上述1c中反应,得到浅黄色透明液体(样品2c)30.14g,产率为98%(质量分数)。

    1.3 固化体系的配制

    将上述合成的样品、原料与低聚物PUA按一定质量比均匀混合后,再加入1%(质量分数)的光引发剂(50%二苯甲酮、50%Darocur1173),即得UV固化复配体系。

    1.4 性能测试

    黏度测试:参照国际标准ISO3219—1979,在25℃下,利用旋转黏度计测定单体黏度。UV固化测试:将复配好的UV固化胶在PS片材上涂膜,膜厚度为50μm。使用UV固化机固化,固化时的能量为130mJ/cm2,并记录固化时间(开始光照至其表面不粘手这个过程所用的时间[10])。涂膜测试:涂膜固化后,硬度采用GB/T6739—1986标准测定,以铅笔硬度表示;附着力采用QFH漆膜划格仪按照GB/T1720—1979标准测定;涂膜的抗静电性采用微型表面电阻仪在相对湿度为40%,温度为25℃环境下测定;抗静电耐久性测试:固化膜附着PS片材上浸在水中擦洗10次、20次、30次后取出吹干测表面电阻。



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