[發明專利]用于消除表面電荷的離聚物涂料、其制備方法及相應涂層

在審

• 申請號: 202011578812.6
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112724757A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 徐寧
• 申請（專利權）人: 徐寧
• 主分類號: C09D133/04
• 分類號: C09D133/04;C09D125/18;C09D133/02;C09D101/28;C09D101/12;C09D133/08;C09D133/12;C09D5/24;C09D7/63;C09D7/65
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄭暄;豆欣欣

本發明涉及一種用于消除表面電荷的離聚物涂料，包括以下組分：主體樹脂；酸性離聚物；主交聯劑，兼具氫鍵基團和堿基基團，其堿基基團的官能度為1，氫鍵基團的官能度≥1，并可以加入環氧樹脂作為輔助交聯劑，環氧樹脂的官能度≥2；以及極性溶劑。本發明還提供了相應的離聚物涂料的制備方法及涂層。本發明的用于消除表面電荷的離聚物涂料、其制備方法及相應涂層的有益效果在于：可以在不影響酸性離聚物涂料的儲存期和涂布性能的前提下大幅度提高使用壽命；涂料可以低溫固化成膜，適用于不耐熱的塑料基板；可以配成水性涂料，降低污染；所用原材料成本低，實施方便，適用于大規模工業應用。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，尤其涉及一種用于消除表面電荷的離聚物涂料、其制備方法及相應涂層。

背景技術

離聚物是具有離子鍵的單體的聚合物，主要包括含有羧基的聚合物或含有磺酸基的聚合物。它具有一定的電荷傳遞能力，可以摻混于絕緣的聚合物涂料中賦予其電荷傳導能力，消除因摩擦而積累在涂層表面的電荷，如圖1所示。

酸性離聚物能溶于水或醇，與水溶性涂料或醇溶性涂料共混涂膜，可以形成分散性好、透明度高的涂層。離聚物比石墨或金屬的粉末的溶解性和分散穩定性更好，涂膜無色、透明，適合于大規模工業應用。對酸性離聚物可以添加少量的堿性化合物進行部分中和來調節性能，其中堿性化合物包括：堿金屬、氨基、季銨堿、吡啶、吡啶衍生物、三嗪、2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪、咪唑、苯并咪唑、苯并三唑、噁唑、帶有正電荷的以下式(Ⅰ)為重復單元的聚合物。

其中堿性化合物可以單獨使用，也可以混合使用。堿性基團的摩爾數＜離聚物上酸性基團的摩爾數。

有機胺與堿性芳雜環可以增加酸性離聚物在醇溶劑中的溶解性以及與涂料的相容性。堿性化合物除了小分子以外，還可以是帶有正電荷的共軛聚合物，例如上式(Ⅰ)的聚合物，它具有彌散在多個共軛單元上的正電荷，用它部分中和的4-乙烯基苯磺酸均聚物，其電荷傳導性能有較大提高，如下式(Ⅱ)所示。

這類聚合物摻混在涂料中可以用更少的量(小于10％)達到消除表面電荷的效果。

但是酸性離聚物有其固有的缺陷，其上的離子基團吸收濕氣以后會離解，由于同性電荷相互排斥，使酸性離聚物之間通過分子鏈的蠕動相互分離，在涂膜內部產生微裂紋，膜層由透明而變得發白。微裂紋阻斷了電荷傳遞通道，使涂層消除電荷的能力迅速衰減，使用壽命明顯低于正常的涂料。酸性離聚物在涂料中含量越低，電荷傳導能力衰減就越快，使用壽命通常不超過一年，性能達不到工業要求。延長酸性離聚物的使用壽命需要克服涂料內部開裂的問題。

為了改善酸性離聚物涂膜開裂的趨勢，通常是加入交聯劑，例如：環氧樹脂、異氰酸酯、三聚氰胺甲醛樹脂、多官能度的堿等。但是活性太高，室溫就可以反應的交聯劑(如異氰酸酯或多官能度的堿)，會使涂料產生凝膠，儲存期太短，不合適使用。而大部分交聯劑(如潛伏性異氰酸酯、三聚氰胺甲醛樹脂、環氧樹脂)與酸性基團的反應需要在130℃～150℃進行，超過常用的塑料基板的玻璃化溫度，在塑料基板上無法使用。有的專利(CN103348520A)采用提高離聚物分子量，增加相互纏結的方法來應對。但是過高分子量的聚合物粘度太大，溶解度下降，均勻涂布很困難。涂料要求使用分子量分布很寬的聚合物，小分子量聚合物是必要的，所以這個方法對涂膜微裂紋的改善作用有限。

因此，到目前為止還沒有一個能夠兼顧消除涂膜微裂紋、延長使用壽命而又可以在低溫固化，適用于塑料基板涂膜的理想方案。

發明內容

本發明針對上述的酸性離聚物涂膜容易產生微裂紋、使用壽命短的技術問題，提供一種有效延長使用壽命并且可以在塑料基板上低溫固化成膜的用于消除表面電荷的離聚物涂料、其制備方法及相應涂層。

為達到上述目的，本發明所提供的用于消除表面電荷的離聚物涂料技術方案如下：

包括以下組分：