專利名稱：改善pvc片材性能的涂層材料制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子復(fù)合納米材料，特別涉及一種用于改善PVC片材表
面親水性及防靜電性能的涂層材料制備方法。
背景技術(shù)：
PVC是一種通用塑料，在皮革、包裝以及管材等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。目前 市場用于PVC的抗靜電劑主要分為內(nèi)添加型和表面涂覆型兩大類。內(nèi)添加型的抗 靜電劑在PVC的加工過程中會加快PVC脫氯化氫的速度，結(jié)果不但降低PVC塑料
的加工熱穩(wěn)定性，制品的透明性，而且防靜電劑本身也會降解，削弱防靜電效果。
表面涂覆型的抗靜電劑雖然具有用量少，見效快的優(yōu)越性，但由于其多是離子型
表面活性劑，容易因摩擦、洗滌而脫失污染制品，耐久性差，因此只能提供短暫
的或短期的抗靜電效果，長期使用會導(dǎo)致抗靜電效果不理想甚至失效的問題。 在本發(fā)明之前，為了解決這些問題，人們以表面涂覆技術(shù)以及與其它材料的
復(fù)合來提升PVC性能、功能。例如，為了提高PVC包裝材料的阻隔性能，在其表 面涂覆PVDC膠乳是一種極為有效的途徑，但在涂覆過程中水性膠乳和PVC表面
自由能相差較大，涂層容易出現(xiàn)縮孔，或與基材粘接強度低，出現(xiàn)粘接材料容易
脫落的問題。如圖l所示，PVC表面水接觸角較大，親水性較差是導(dǎo)致水性涂層
縮孔和脫落的主要原因。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，提供一種改善PVC片材性能的涂層材
料制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
改善PVC片材性能的涂層材料制備方法，其主要技術(shù)步驟包括 (1)將正硅酸乙酯、無水乙醇、偶聯(lián)劑和水加入到容器中，混合均勻； (2 )滴加質(zhì)量分數(shù)為65%的濃硝酸，調(diào)節(jié)pH值至2 - 4之間； (3)密封后磁力攪拌，然后密封層化，得到有機改性納米Si02乙醇分散膠體 溶液；(4)在另一容器中，加入聚曱基丙烯酸曱酯、四氫呋喃或者乙酸乙酯，攪拌使
聚曱基丙烯酸曱酯溶解； (5 )將步驟(3 )得到的有機改性納米Si02乙醇分散膠體溶液與步驟(4 )的
中聚曱基丙烯酸曱酯溶液混合均勻，得到聚曱基丙烯酸曱酯/Si02復(fù)合納
米月交體溶液。 本發(fā)明的制備方法具有以下優(yōu)點
1. 涂層使PVC表面電阻大幅度降低，空白PVC的表面電阻為2. Ox 1013Q, 涂覆后的PVC的表面電阻降低到1. 2 x 109Q,與其它抗靜電劑改性PVC相比，具 有更加顯著的防靜電效果。
2. 表面涂覆的PVC片材表面親水性的大幅度改善，水接觸角(6 )可由空 白PVC的73.6。(圖1)減小到29.5。(圖2 )，解決了目前PVC表面由于親水 性差而帶來的水性材料涂覆難的問題。
3. 圖3是Si02與P畫A重量比分別為33.7:66. 7及25:75,該圖表明，
P薩A/Si02復(fù)合納米涂層具有優(yōu)異的透明性，不會改變PVC基材的表觀性能；圖
4是表面涂覆的PVC片材斷面的SEM圖，涂層和基體之間粘接牢固，剝離強度測
定結(jié)果超過435g/15腿。粘附強度高有利于賦予涂層優(yōu)異的耐刻擦性；靜電衰減
測試結(jié)果表明，衰減時間最大為228ms (ESD行業(yè)標準)，說明，該抗靜電涂層具
有理想的持久性。
本發(fā)明的優(yōu)越之處在下面將進一步進行闡述。
圖1 — 一現(xiàn)有技術(shù)中PVC片材表面水接觸角示意圖。
圖2—_本發(fā)明中PVC表面涂敷本發(fā)明涂層后PVC表面水接觸角示意圖。
圖3——本發(fā)明中Si02與P函A重量比對涂層透明性的影響示意圖。
圖4——本發(fā)明中表面涂覆的PVC片材斷面的SEM圖(表明涂層厚度為1. 5
jum)。
圖5—_本發(fā)明中復(fù)合納米材料技術(shù)指標及其涂覆PVC后表面性能測試結(jié) 果示意圖。
具體實施方式
實施例1:
在室溫下，在50 ml圓底燒瓶中，分別加入8.32 g正硅酸乙酯(TEOS )，10 g無水乙醇、2.78 g &0以及0. 2 g偶聯(lián)劑(KH-560 )，混合均勻，滴加質(zhì)量 分數(shù)為65%的濃灘酸，調(diào)節(jié)體系pH值至2-4之間，在室溫下密封磁力攪拌反應(yīng) 2. 5小時，然后密封層化5天，得到有機改性納米Si02乙醇分散膠體溶液，納米 Si02固體含量和偶聯(lián)劑用量分別為20%和1% (如圖5所示)。
其中，以TEOS為前軀體，無水乙醇為介質(zhì)，用質(zhì)量分數(shù)為65%的濃硝酸調(diào) 節(jié)體系pH值為溶膠凝膠法；在溶膠凝膠法過程中添加具有縮合聚合功能基的偶 聯(lián)劑KH-560為共縮合聚合法；偶聯(lián)劑可以采用KH-550或KH-560或KH-570或 KH-792或KH-602中的任意一種。
在另一50 ml圓底燒瓶中，分別加入l g聚曱基丙烯酸曱酯(P醒A)粒子， 7. 15 g四氫呋喃(THF )，攪拌使PMMA完全溶解，然后將上述0. 263 g有機改性 納米Si02乙醇分散膠體溶液加入其中，混合均勻得到PMMA/Si02復(fù)合納米膠體溶 液。
其中，P躍A/Si02復(fù)合納米膠體溶液中Si02與PMMA的重量比為5:95或 12. 5: 87. 5或25: 75或33. 3: 66. 7。
將復(fù)合納米膠體溶液用滾涂法涂覆于潔凈的PVC表面，70。C干燥60秒， PMMA/Si02復(fù)合納米膠體溶液涂覆量為1-1.5 g/m2。 PMMA/Si02復(fù)合納米材料中 PMMA與Si02的重量比以及涂覆PVC后的水接觸角及表面電阻的測試結(jié)果可見于 圖5分別為95:5、 58.8°和6. 8xl0120。 實施例2:
將THF溶劑改為7. 43 g,有機改性納米Si02乙醇分散膠體溶液改為0. 714 g, 余同實施例1。所得結(jié)果見圖5所示，納米Si02固體含量、偶聯(lián)劑用量、P薩A 與Si02的重量比以及涂覆PVC后的水接觸角及表面電阻分別為20%、 1%、 87.5:12.5、 29.5°和1.3xl(TQ。 實施例3:
將THF溶劑改為10. 0 g，有機改性納米Si02乙醇分散膠體溶液改為1. 667 g, 余同實施例1 所得結(jié)果見圖5所示，納米Si02固體含量、偶聯(lián)劑用量、PMMA 與Si02的重量比以及涂覆PVC后的水接觸角及表面電阻分別為20%、 1%、 75: 25、 46.5°和1.2xlO'Q。 實施例4:將THF溶劑改為10. 0 g,有機改性納米Si02乙醇^:膠體溶液改為2. 5 g， 余同實施例1。所得結(jié)果見圖5所示，納米Si02固體含量、偶聯(lián)劑用量、PMMA 與Si02的重量比以及涂覆PVC后的水接觸角及表面電阻分別為20%、 1%、 66.7: 33. 3、 34. 4°和1. 4 x 1010Q。
實施例5:
將KH-560改為1. 0 g， THF溶劑改為7. 3 g，有機改性納米Si02乙醇分散膠 體溶液改為O. 84 g,余同實施例l。所得結(jié)果見圖5所示，納米Si02固體含量、 偶聯(lián)劑用量、P函A與Si02的重量比以及涂覆PVC后的水接觸角及表面電阻分別 為17%、 5%、 87.5: 12.5、 55.4°和6. lxlO"Q。 實施例6:
將KH-560改為KH-570， THF溶劑改為7. 19 g,有機改性納米Si02乙醇分散 膠體溶液改為0.95 g，余同實施例1。所得結(jié)果見所得結(jié)果見圖5所示，納米 Si02固體含量、偶聯(lián)劑用量、PMMA與Si02的重量比以及涂覆PVC后的水接觸角 及表面電阻分別為15%、 1%、 87.5: 12.5、 55.9°和2. 5xlO'。Q。 實施例7:
將KH-560改為KH-570,取1. 0 g, THF溶劑改為7. 25 g，有機改性納米Si02 乙醇分散膠體溶液改為0. 89 g，余同實施例1。所得結(jié)果見圖5所示，納米Si02 固體含量、偶聯(lián)劑用量、PMMA與Si02的重量比以及涂覆PVC后的水接觸角^ 面電阻分別為16%、 5%、 87.5: 12.5、 70.5°和7. 3xl012Q。 實施例8:
THF溶劑改為21. 15 g，有機改性納米Si02乙醇分散膠體溶液改為0. 714 g， 余同實施例1。所得結(jié)果見圖5所示，納米Si02固體含量、偶聯(lián)劑用量、P顧A 與Si02的重量比以及涂覆PVC后的水接觸角JS^良面電阻分別為20%、 1%、 87.5: 12. 5、 49. 4°和1. 0 x 1013Q。 實施例9:
制備方法同實例1，將KH-560改為KH-570, THF溶劑改為20. 91g，有機改 性納米Si02乙醇分散膠體溶液改為0. 95 g,所得結(jié)果見圖5所示，納米Si02固 體含量、偶聯(lián)劑用量、PMMA與Si02的重量比以及涂覆PVC后的水接觸角及表面 電阻分別為15%、 1%、 87.5: 12.5、 51°和l,5xlO"Q。實施例10:
制備方法同實施例1，將THF溶劑改為10.0 g，有機改性納米Si02乙醇分 散膠體溶液改為5 g,所得結(jié)果見圖5所示，納米Si02固體含量、偶聯(lián)劑用量、 PMMA與Si02的重量比以及涂覆PVC后的水接觸角及表面電阻分別為20%、 1%、 50:50、 60.8°和4, 6xlO'Q。 實施例11:
取空白潔凈的PVC片。測試表面電阻Rs和水接觸角結(jié)果見圖5所示，分別 為73. 6和2. Ox 1013D。
權(quán)利要求
1. 改善PVC片材性能的涂層材料制備方法，其步驟包括(1)將正硅酸乙酯、無水乙醇、偶聯(lián)劑和水加入到容器中，混合均勻；(2)滴加質(zhì)量分數(shù)為65％的濃硝酸，調(diào)節(jié)pH值至2-4之間；(3)密封后磁力攪拌，然后密封層化，得到有機改性納米SiO2乙醇分散膠體溶液；(4)在另一容器中，加入聚甲基丙烯酸甲酯、四氫呋喃或者乙酸乙酯，攪拌使聚甲基丙烯酸甲酯溶解；(5)將步驟(3)得到的有機改性納米SiO2乙醇分散膠體溶液與步驟(4)的中聚甲基丙烯酸甲酯溶液混合均勻，得到聚甲基丙烯酸甲酯/SiO2復(fù)合納米膠體溶液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善PVC片材性能的涂層材料制備方法，其特征在于 步驟(1)中的偶聯(lián)劑是KH-550或KH-560或KH-570或KH-792或KH-602中 的任意一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善PVC片材性能的涂層材料制備方法，其特征在于 步驟(1)中的偶聯(lián)劑用量為有機改性納米Si02乙醇分散膠體溶液質(zhì)量的1% -5%。
4. 改善PVC片材性能的涂層材料，其特征在于聚曱基丙烯酸曱酯/Si02復(fù)合納米 膠體溶液中Si02與聚曱基丙烯酸曱酯的重量比為5: 95或l2. 5: 5或25:" 或33. 3: 66. 7。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于改善PVC片材表面親水性及防靜電性能的涂層材料制備方法。本發(fā)明方案是將正硅酸乙酯、無水乙醇、偶聯(lián)劑和水加入到容器中混合均勻，滴加質(zhì)量分數(shù)為65％的濃硝酸，調(diào)節(jié)pH值至2-4之間，密封后磁力攪拌，再密封層化，得到有機改性納米SiO<sub>2</sub>乙醇分散膠體溶液；在另一容器中加入聚甲基丙烯酸甲酯、四氫呋喃或者乙酸乙酯，攪拌使聚甲基丙烯酸甲酯溶解，將二溶液混合均勻，得到聚甲基丙烯酸甲酯/SiO<sub>2</sub>復(fù)合納米膠體溶液。本發(fā)明解決了涂覆PVDC膠乳使PVC表面自由能相差較大，涂層出現(xiàn)縮孔，與基材粘接強度低，易脫落和親水性較差等缺陷。本發(fā)明使PVC表面電阻大幅度降低，表面親水性改善，耐刻擦性等。
文檔編號C09D133/12GK101429404SQ20081024352
公開日2009年5月13日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者朱愛萍, 蔡愛云, 鈴 袁 申請人:揚州大學