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UV固化抗静电涂料的制备与性能研究(3)

2011-6-5 20:57:29互联网 点击数: 【字体:

    2.5 UV固化季铵盐的涂膜性能

    光固化涂膜的性能见表1。

    表1涂膜的性能测试结果(25℃,RH=40%)

 UV固化抗静电涂料的制备与性能研究

    由表1可以看出,单官能团的样品2a、2b的硬度低,附着力好;双官能团的样品2c硬度可达H,但附着力差。单官能团单体每个分子中只含1个活性基团,它在辐射固化过程中不会产生交联点,最终只能形成线性而不是交联的高聚物。双官能团含量越高,交联密度越大,固化膜的硬度就越高,但在自由基辐射固化时伴随着体积的收缩,最终导致附着力差[14]。从表1中还可以看出,样品2a、2b、2c处理后的PS片材经光固化后,表面电阻可达107Ω。而原料PEG200DA、HDDA、EO3-TMPTA涂于PS片材光固化后表面绝缘,样品1a、1b、1c处理后的PS片材表面电阻均为1011Ω,这说明胺基改性后胺基及羟基可提高膜的亲水性,对固化膜的抗静电具有一定的贡献,但抗静电效果不佳,亲水性更强的季铵离子基团具有较强的抗静电性能。由于样品2a、2b固化后形成的是线性高聚物,而样品2c的附着力差,均会导致涂膜在PS片材上不耐水洗。

    2.6 复配体系的研究

    所合成的UV固化单官能团单体的固化膜硬度小,附着力高;双官能团的季铵盐的硬度一般,附着力差,且存在不耐水洗问题。为了得到综合性能优异的膜,将样品2b、2c与PUA进行了复配,考察了复合体系固化膜的性能。

    2.6.1 低聚物PUA对涂膜抗静电性的影响

    为了改善固化膜的综合性能,考察了上述可光固化的单体与PUA复配。样品2b、2c以质量比3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3均匀混合固化后涂膜的表面电阻均为107Ω,PUA单独固化后涂膜绝缘,在本复配体系中,2b与2c质量比为3∶1,改变PUA的添加量,光固化后膜的表面电阻关系见图3。

 UV固化抗静电涂料的制备与性能研究

    图3PUA的含量与表面电阻的关系

    从图3可以看出,PUA在体系中的质量分数<5%时,涂膜的表面电阻依然保持107Ω,随着PUA的含量增加,亲水性基团的相对含量减少,涂膜表面吸水能力下降,不能在膜的表面形成连续的水膜,表面电阻上升,当PUA在体系中的质量分数达到35%时,涂膜的表面电阻达到1012Ω,不具有抗静电性能。

    2.6.2 配比优化实验

    为获得满意的固化速度及其他涂膜性能,将样品2b、2c与PUA混合使用,选择合适的2b与2c质量比(PUA控制在质量分数4%),见表2。

    表2样品2b、2c配比的优化(25℃,RH=40%)

 UV固化抗静电涂料的制备与性能研究

    由表2可知,双官能团单体对光固化过程的影响显著,随着其用量的增加,体系的固化时间减少,涂膜硬度提高。双官能团单体与单官能度单体复配使双键密度增大,易形成网络结构,提高交联密度;但双官能团单体含量过多依然会引起膜表面收缩,导致膜表层局部不平,附着力下降。通过实验得到的最佳复配配方:样品2b、2c与PUA的质量比为12∶12∶1。固化体系及涂膜的性能(25℃,RH=40%):黏度67.4mPa·s;固化时间1s;涂膜无色透明且平整;硬度3H;附着力1级;表面电阻107Ω。

    2.6.3 涂膜抗静电性能的水洗实验

    将上述所得到的最佳复配体系固化所形成的膜在水中擦洗10次、20次、30次,吹干后测定其表面电阻仍保持在107Ω。和传统将季铵盐与涂料物理混合所得涂膜相比,UV固化季铵盐自身具有可光固化的基团,经紫外光固化活性基团参加反应,形成大分子,季铵盐基团通过化学键联结在固化膜网络中,当其迁移到膜表面时虽经反复水洗,但也不会被溶解,固仍具有很好的抗静电耐久性。

    3 结语

    (1)以PEG200DA、HDDA、EO3-TMPTA、二乙醇胺和氟硼酸为原料,经Michael加成及季胺化两步反应,合成了3种低黏度的UV固化季铵盐单体。(2)制备的3种UV固化季铵盐单体,固化速度快,涂膜无色透明,表面电阻可达到107Ω,具有良好的抗静电性。(3)通过复配可得到黏度为67.4mPa·s的光固化胶;其固化时间1s,固化膜无色透明且平整;硬度3H,附着力1级;表面电阻107Ω;具有良好的抗静电性及耐水洗性。

刘静,王家喜
(河北工业大学化工学院高分子科学与工程系,天津300130)



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