可涂覆型組合物、防靜電組合物、防靜電制品及它們的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開(kāi)廣義設(shè)及二氧化娃分散體、在其上具有防靜電涂層的制品W及制備前述物 質(zhì)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 耗散靜電荷在許多致力領(lǐng)域中是重要的，其中希望阻止導(dǎo)致對(duì)電子部件損壞的電 涌/電火花或揮發(fā)性易燃蒸汽的意外著火。示例包括電子設(shè)備(例如，等離子顯示屏）制造、 電子部件封裝、磨料帶W及聚合物膜幅材處理。
[0003] 為了克服運(yùn)些問(wèn)題，常常使用防靜電劑。防靜電劑為用于材料或它們表面的處理 W便減少或消除一般由摩擦起電效應(yīng)形成的靜電積聚的化合物。所述防靜電劑的作用是通 過(guò)其本身導(dǎo)電性或者通過(guò)吸收空氣中的濕氣而使得表面或材料本身輕微導(dǎo)電，因此可W使 用一些濕潤(rùn)劑。防靜電劑的分子與表面活性劑的分子類似，通常既具有親水性區(qū)域又具有 疏水性區(qū)域；當(dāng)親水側(cè)與空氣濕氣相互作用并結(jié)合水分子時(shí)，疏水側(cè)與材料的表面相互作 用。
[0004] 仍然需要可減少靜電荷積聚和/或耗散靜電荷的另外材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本公開(kāi)提供可在制品上產(chǎn)生防靜電涂層的組合物和方法，從而改善上述問(wèn)題。
[0006] 在一個(gè)方面，本公開(kāi)提供一種制備可涂覆型組合物的方法，所述方法包括：
[0007] 提供包含分散在水性液體介質(zhì)中的二氧化娃納米粒子的第一組合物，其中二氧化 娃納米粒子具有多峰態(tài)粒度分布，其中所述多峰態(tài)粒度分布包括具有8納米至35納米范圍 內(nèi)的第一粒度的第一模式，其中多峰態(tài)粒度分布包括具有2納米至20納米范圍內(nèi)的第二粒 度的第二模式，其中第一粒度大于第二粒度，并且其中第一組合物具有大于6的抑;W及 [000引使用無(wú)機(jī)酸將第一組合物酸化至pH小于或等于4W提供可涂覆型組合物，其中可 涂覆型組合物包含凝聚的二氧化娃納米粒子。
[0009] 在另一方面，本公開(kāi)提供一種根據(jù)本公開(kāi)前述方法而制備的可涂覆型組合物。
[0010] 根據(jù)本公開(kāi)的可涂覆型組合物可用于例如制備防靜電制品。
[0011] 因此，在另一方面，本公開(kāi)提供一種制備防靜電制品的方法，所述方法包括W下步 驟：
[0012] a)提供包含分散在水性液體介質(zhì)中的二氧化娃納米粒子的第一組合物，其中二氧 化娃納米粒子具有多峰態(tài)粒度分布，其中多峰態(tài)粒度分布包括具有8納米至35納米范圍內(nèi) 的第一粒度的第一模式，其中多峰態(tài)粒度分布包括具有2納米至20納米范圍內(nèi)的第二粒度 的第二模式，其中第一粒度大于第二粒度，并且其中第一組合物具有大于6的pH;
[0013] b)使用無(wú)機(jī)酸將第一組合物酸化至抑小于或等于4W提供可涂覆型組合物；W及
[0014] d)將可涂覆型組合物的層涂覆至基底的表面上；W及
[0015] e)至少部分地干燥可涂覆型組合物的層w提供防靜電層，其中防靜電層在25°C和 50%的相對(duì)濕度下的平均表面電導(dǎo)率小于或等于每平方109歐姆。
[0016] 在另一方面，本公開(kāi)提供一種根據(jù)本公開(kāi)前述方法制備的防靜電制品。
[0017] 在另一方面，本公開(kāi)提供一種包含無(wú)定形二氧化娃基體的防靜電組合物，其中無(wú) 定形二氧化娃基體包含互連的二氧化娃納米粒子，其中二氧化娃納米粒子具有多峰態(tài)粒度 分布，其中所述多峰態(tài)粒度分布包括具有8納米至35納米范圍內(nèi)的第一粒度的第一模式，其 中多峰態(tài)粒度分布包括具有2納米至20納米范圍內(nèi)的第二粒度的第二模式，其中第一粒度 大于第二粒度。
[0018] 在另一方面，本公開(kāi)提供一種包含設(shè)置于基底的表面上的無(wú)定形防靜電組合物的 層的防靜電制品，其中無(wú)定形二氧化娃基體包含互連的二氧化娃納米粒子，其中二氧化娃 納米粒子具有多峰態(tài)粒度分布，其中多峰態(tài)粒度分布包括具有8納米至35納米范圍內(nèi)的第 一粒度的第一模式，其中多峰態(tài)粒度分布包括具有2納米至20納米范圍內(nèi)的第二粒度的第 二模式，其中第一粒度大于第二粒度。
[0019] 在一些實(shí)施例中，無(wú)定形防靜電組合物還包含金屬陽(yáng)離子，其中大多數(shù)的金屬陽(yáng) 離子單個(gè)地設(shè)置于無(wú)定形二氧化娃基體中，并且其中金屬陽(yáng)離子占組合物的0.5摩爾％至 20.0摩爾％。
[0020] 有利地，根據(jù)本公開(kāi)的防靜電層通常是透明的并且意外地表現(xiàn)出良好的防靜電特 性。
[0021 ] 如本文所用：
[0022] 術(shù)語(yǔ)"防靜電制品"是指其中制品的表面的至少一部分具有電荷耗散特性的制品；
[0023] 術(shù)語(yǔ)"二氧化娃納米粒子的分散體"是指其中分散單個(gè)二氧化娃納米粒子的分散 體，而不是指具有聚集成鏈的燒結(jié)的初級(jí)二氧化娃粒子的熱解法二氧化娃的分散體。
[0024] 術(shù)語(yǔ)"基本上不含"意指包含少于1重量％，通常少于0.1重量％，并且更通常少于 0.01重量％;
[0025] 術(shù)語(yǔ)"基本上不含非揮發(fā)性有機(jī)化合物"意指包含少于1重量％的在1個(gè)大氣壓 (lOOkPa)下具有高于150°C的沸點(diǎn)的有機(jī)化合物；
[0026] 關(guān)于金屬陽(yáng)離子的術(shù)語(yǔ)"單個(gè)地設(shè)置于無(wú)定形二氧化娃基體中"意指金屬陽(yáng)離子 通過(guò)氧結(jié)合至娃，并且不W離散的金屬氧化物相的形式存在；
[0027] 術(shù)語(yǔ)"金屬化合物"意指含有至少一種金屬的化合物；
[0028] 術(shù)語(yǔ)"納米粒子"是指具有1納米至200納米的粒度的粒子；
[0029] 術(shù)語(yǔ)"有機(jī)化合物"是指包含至少一個(gè)碳-碳鍵和/或碳-氨鍵的任何化合物；W及
[0030] 關(guān)于二氧化娃納米粒子和二氧化娃溶膠所使用的術(shù)語(yǔ)"二氧化娃"是指由分子式 Si化· η出0表示的化合物，其中η為大于或等于零的數(shù)。
[0031] 在考慮【具體實(shí)施方式】W及所附權(quán)利要求之后，將進(jìn)一步理解本公開(kāi)的特征和優(yōu) 點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 圖1為根據(jù)本公開(kāi)的示例性防靜電制品100的示意性側(cè)視圖。
[0033] 應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可設(shè)計(jì)出落入本公開(kāi)原理的范圍和實(shí)質(zhì)內(nèi)的許多其 他修改形式和實(shí)施例。此圖可能未按比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 初始組合物包含分散在水性液體介質(zhì)中的二氧化娃納米粒子，所述初始組合物具 有大于6的抑；
[0035] 所述二氧化娃納米粒子具有多峰態(tài)粒度分布，所述多峰態(tài)粒度分布包括具有8納 米(nm)至35納米(nm)范圍內(nèi)的第一粒度的第一模式，W及具有化m至20nm范圍內(nèi)的第二粒 度的第二模式。第一模式粒度的粒度大于第二模式的粒度。平均初級(jí)粒度例如可使用透射 電子顯微鏡來(lái)測(cè)定。如本文所用，術(shù)語(yǔ)"粒度"是指粒子的最長(zhǎng)尺寸，對(duì)于球形粒子而言為直 徑。
[0036] 在一些實(shí)施例中，第一模式的粒度在12nm至30nm的范圍內(nèi)或在18nm至28nm的范圍 內(nèi)。
[0037] 在一些實(shí)施例中，包括例如前述段落的實(shí)施例，第二模式的粒度在化m至18nm的范 圍內(nèi)或在4nm至12nm的范圍內(nèi)。
[0038] 理想地，第一模式和第二模式中的每個(gè)模式具有窄的粒度分布;例如，多分散性為 2.0或更小，或者甚至為1.5或更小。
[0039] 初始組合物可包含對(duì)應(yīng)于第一模式和第二模式的二氧化娃納米粒子的任何相對(duì) 量，但是理想地，對(duì)應(yīng)于第一模式的二氧化娃納米粒子占被包含于初始分散體中的二氧化 娃納米粒子的總量的1.0重量％至99.5重量％，更理想地5重量％至90重量％，W及甚至更 理想地20重量％至80重量％。
[0040] 當(dāng)然，也可包含具有大于200nm粒度(例如，粒度最高至2微米)的二氧化娃粒子，但 是通常是微量的。
[0041] 在一些實(shí)施例中，二氧化娃納米粒子具有大于150平方米/克(m^g)、大于200m^g 或甚至大于400m2/g的表面積。
[0042] 在一些實(shí)施例中，基于初始組合物和/或可涂覆型組合物的總重量計(jì)，具有35nm或 更小的平均粒度(例如，直徑）的二氧化娃納米粒子的量為至少0.1重量％并且理想地至少 0.2重量％。在一些實(shí)施例中，基于初始組合物的總重量計(jì)，具有35nm或更小的粒度(例如， 直徑）的二氧化娃納米粒子的濃度不大于20重量％或甚至不大于15重量％。
[0043 ]被包含在初始組合物中的納米粒子(例如，二氧化娃納米粒子)可W為球形或?yàn)榫?有任何所期望的縱橫比的非球形?？v橫比是指納米粒子的平均最長(zhǎng)尺寸與其平均最短尺寸 的比率。非球形納米粒子的縱橫比通常為至少2:1、至少3:1、至少5:1或至少10:1。非球形納 米粒子可例如具有棒、楠圓體和/或針的形狀。納米粒子的形狀可W是規(guī)則或不規(guī)則的。涂 層的孔隙率通?？赏ㄟ^(guò)改變可涂覆型組合物中的規(guī)則和不規(guī)則形狀納米粒子的量和/或通 過(guò)改變可涂覆型組合物中球形和非球形納米粒子的量而變化。
[0044] 在一些實(shí)施例中，初始組合物中二氧化娃納米粒子的總重量為至少0.1重量％，通 常至少1重量％，并且更通常至少2重量％。在一些實(shí)施例中，組合物中二氧化娃納米粒子的 總重量不大于40重量％，理想地不大于10重量％，并且更通常不大于7重量％。
[0045] 二氧化娃溶膠，其為二氧化娃納米粒子在水性液體介質(zhì)中的穩(wěn)定分散體，在本領(lǐng) 域中是熟知的