[發明專利]水性非離子聚氨酯抗靜電涂層及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210579375.9
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103102789A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 孫變;張永威;孟鴻;李紹昌;周宏輝;羊輝
• 申請（專利權）人: 深圳市樂普泰科技股份有限公司
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C09D7/12;C09D5/24;C08G18/10;G03G15/08
• 代理公司: 深圳市合道英聯專利事務所(普通合伙) 44309
• 代理人: 廉紅果

【技術領域】

本發明涉及一種打印機用材料領域，具體涉及一種可與墨粉摩擦起電完成顯影的水性聚氨酯涂層及其制備方法，應用于電子照相和打印機顯影輥中。

【背景技術】

水性聚氨酯無毒、無污染，同時硬度、光澤、粘結性等性能與溶劑型聚氨酯相當，因此水性聚氨酯的研究與開發受到世界各國的普遍重視。目前，水性聚氨酯中，羧酸陰離子型聚氨酯乳液的研究相比非離子性聚氨酯乳液的研究更多。

在打印機電子照相系統中，依靠顯影輥和調色劑之間不斷摩擦、起電，從而完成顯影和打印的過程。考察打印機的打印質量，通常采用單位質量墨粉的帶電量Q/M和單位面積的上粉量M/A進行衡量。打印機工作中，摩擦帶電使得靜電復印技術得以實現，但如果打印過程中的靜電過高，則會對打印機甚至人體帶來危害。因此在電子成像顯影技術中，常常需要添加抗靜電劑。

抗靜電劑析出在涂層表面，與空氣中水分結合并形成導電通道，使電荷能很快地從涂層表面移走，從而獲得抗靜電效果。陽離子抗靜電劑，尤其是季銨鹽類抗靜電劑，由于其優良的抗靜電性能，在聚氨酯行業中備受青睞。目前水性聚氨酯乳液中可以使用的抗靜電劑，也主要是季銨鹽類抗靜電劑。

常用的水性陰離子聚氨酯乳液，由于其側鏈具有羧基、磺酸基等親水集團，使乳液無法和季銨鹽類抗靜電劑共混。在低速攪拌的情況下，添加季銨鹽類抗靜電劑常常使水性陰離子聚氨酯乳液破乳。即使是在合成過程中將抗靜電劑加入多元醇中，再和異氰酸酯反應制備水性陰離子聚氨酯，在添加1wt%季銨鹽類抗靜電劑時也會產生破乳現象。技術上的困難使水性陰離子聚氨酯乳液，難以用于制備性能優良、儲存穩定的水性抗靜電涂層。

中國專利文獻CN102432992A公開了使用多元醇、異氰酸酯、擴鏈劑等制備非離子水性聚氨酯乳液的方法。該方法可以制備出非離子水性聚氨酯乳液，但不具有良好的摩擦帶電性能。

另一份中國專利文獻CN98120882.7公開了一種電子照相用顯影劑，其具有較低的摩擦帶電Q/M數值，但該顯影劑為油性物質，只適合油性樹脂使用。

上述資料中所提供的技術，都無法滿足水性聚氨酯領域所要求的兼具良好物理性能和摩擦帶電性能，從而無法滿足打印機以及其他電子照相設備的使用要求。

【發明內容】

本發明的目的在于克服上述現有技術缺陷，提供了一種性能優良、儲存穩定、可以靈活調節帶電量Q/M和上粉量M/A的水性非離子聚氨酯抗靜電涂層。

本發明提供的水性非離子聚氨酯抗靜電涂層技術方案包含下述重量百分比的組分：

水性非離子聚氨酯乳液50-95wt%，導電炭黑3.5-30wt%，水性抗靜電劑0.5-10wt%，助劑1-10wt%；優選水性非離子聚氨酯乳液70-93.5wt%，導電炭黑5-20wt%，水性抗靜電劑0.5-5wt%，其他助劑1-5wt%。

本發明還提供了一種制備上述水性非離子聚氨酯抗靜電涂層的方法，包括以下步驟：

（1）制備水性非離子聚氨酯乳液：

向反應釜中依次加入20~40%異氰酸酯和50~70%羥基多元醇，在80-100℃條件下攪拌反應1-3小時，得到異氰酸酯預聚體；

將上述步驟制得的異氰酸酯預聚體降溫至45-55℃，加入5~15%非離子親水性擴鏈劑和5~15%小分子擴鏈劑以及上述混合物總量30~100%的低沸點溶劑進行擴鏈，得到聚氨酯溶液；

使聚氨酯溶液在高速剪切力作用下在含有成鹽劑的水中進行乳化，真空下去除低沸點溶劑，得到水性非離子聚氨酯乳液；

（2）制備水性非離子聚氨酯抗靜電液：

于步驟（1）制得的水性非離子聚氨酯乳液中按比例添加導電炭黑、水性抗靜電劑及助劑，并在低的攪拌速度下攪拌混合；

（3）制備抗靜電涂層：

將步驟（2）制得的水性非離子聚氨酯液噴涂于需涂覆加工的產品表層，然后放置于120-130℃烘箱中烘烤0.5-2小時，即得到水性非離子聚氨酯抗靜電涂層。

上述所述的水性非離子聚氨酯抗靜電涂層可應用在打印機以及其他電子照相設備中。

與現有技術相比，本發明提供的水性非離子聚氨酯抗靜電涂層具有以下特點：

1）本發明使用水性聚氨酯樹脂為非離子水性聚氨酯樹脂，由于不含有離子性基團，在低速攪拌的條件下即可以與抗靜電劑以任意比例混合，進而能夠制備出抗靜電涂層，且具有良好的摩擦帶電性能；

2）本發明使用的抗靜電劑為聚氨酯中常用的聚氨酯類抗靜電劑，可以使用常見的市售品，成本低，容易獲得。