一种可拉伸水性聚氨酯导电裸膜及其制备方法与流程

    技术2025-05-03  49


    本发明属于电磁信号屏蔽及发热膜,尤其是涉及一种可拉伸水性聚氨酯导电裸膜及其制备方法。


    背景技术:

    1、电子化产品是当前人们工作和生活必不可少的,而随之所用到的具有导电性能的高分子材料也愈来愈多。导电高分子材料是指利用材料本身所具有的分子结构性质,通过分子设计、合成具有导电结构的导电聚合物或是将具有导电性能的物质添加到高分子基体中制备的导电复合材料。导电高分子材料可分为本征型导电高分子材料和复合型导电高分子材料两种,本征型导电高分子材料是通过自身的π共轭结构提供导电载流子,从而具备导电性,但其电导率很低。尽管掺杂可以提高共轭高分子的导电性,但是掺杂剂在空气中稳定性差、易氧化的问题严重制约了本征型导电高分子材料应用。复合型导电高分子材料是通过将具有导电特性的物质以不同的工艺填充到高分子基材中制备的高分子基复合材料。导电填充物质为复合材料提供导电性能,高分子基材则赋予材料必要的力学性能。常用的导电填充物质有石墨烯、碳纳米管、炭黑、纳米金属及其氧化物,主要为高分子复合材料提供载流子的作用,其形貌、粒径、用量及分散状态对复合材料的导电性能具有直接影响。由于高分子材料的易加工性,几乎所有的高分子都可以成为复合型导电高分子材料的基材。常用的高分子基材有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、环氧树脂、聚氨酯及不饱和聚酯等,在实际应用中,需要根据具体的使用条件、加工工艺、成本、用途等因素综合进行选择。复合型导电高分子材料具有导电填料种类多、制备简单、导电性好等优点,成为目前市场上应用最广的导电高分子材料。由于掺杂型导电聚合物的制作工艺简单,所制的聚合物复合材料导电性好,力学性能优良的特点受到了广泛的关注。

    2、目前市场上导电膜产品有很多,主要应用于抗静电、电磁屏蔽、发热膜等领域,但是大多数产品是溶剂型产品,一方面在浆料制备过程中有机溶剂挥发和后处理的污染问题,不仅有害于工作人员的身体健康,还需治理废气会产生一定的费用;另一方面作为发热膜应用,多数产品是在pet等基膜上进行涂覆,与基膜形成一体进行使用,大大限制了其应用领域。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,本发明旨在提出一种可拉伸水性聚氨酯导电裸膜及其制备方法,以解决背景技术中的至少一个问题。

    2、为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:

    3、一种可拉伸水性聚氨酯导电裸膜,按质量百分数包括如下组分:

    4、

    5、进一步地,导电介质包括炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。

    6、进一步地,导电介质为炭黑,炭黑的粒径为10-15μm;

    7、优选地,石墨的比表面积在10-20m2/g

    8、进一步地,分散剂为羧酸-脂肪酸类改性聚合物分散剂;

    9、并且/或者,润湿剂为聚醚硅氧烷类共聚物;

    10、并且/或者,增稠剂为非离子聚氨酯型增稠剂;

    11、并且/或者,助膜剂为二丙二醇丁醚;

    12、并且/或者,溶剂为水。

    13、进一步地,导电介质和石墨的质量百分数之和为8%-17%。

    14、上述可拉伸水性聚氨酯导电裸膜的制备方法,包括如下步骤:

    15、s1:制备浆料;

    16、s2:导电膜制备:通过一涂两烘或两涂三烘法制作所述水性聚氨酯导电膜,先将过滤后的浆料涂布在离型膜上,进入含有三个温区的烘箱烘干;

    17、s3:离型膜上涂层经过烘箱固化后,通过离型膜转移法,得到水性聚氨酯导电膜裸膜。

    18、进一步地,所述步骤s1中,将原料搅拌均匀后,对原料进行研磨,研磨间隙为0.01-0.10mm,研磨次数为1-3次,研磨完成后用100-250目过滤网过滤得涂层用浆料。

    19、进一步地,一涂两烘或两涂三烘法的设备包括第一涂刀-第一烘箱-第二烘箱-第二涂刀-第二烘箱-收卷设备;

    20、并且/或者,第一涂刀和第二涂刀与离型膜之间的刀距为0.10-1.00mm;

    21、并且/或者,第一烘箱的温度为60-70℃;

    22、并且/或者,第二烘箱的温度为70-90℃;

    23、并且/或者,第三烘箱的温度为110-140℃;

    24、并且/或者,第一烘箱的烘干时间为1-10min;

    25、并且/或者,第二烘箱的烘干时间为1-10min;

    26、并且/或者,第三烘箱的烘干时间为1-10min。

    27、制备过程首先是将离型膜卷材放置到放卷轴上,根据导向辊等让离型膜穿过涂刀底部和烘箱内。通过收卷设备产生的动力使离型膜具有一定的张力,并向前移动,而涂刀是始终不动的,将过滤后的浆料倾倒在临近涂刀前的离型膜上,通过离型膜的移动,使得浆料在通过涂刀底部后薄薄的摊铺在离型膜上,然后进入烘箱进行烘干固化等,烘干时间根据导电膜厚度设置在1-10min。

    28、进一步地,步骤s3中的离型膜转移法为离型膜上涂层经过烘箱固化后,在收卷区域将离型膜与水性聚氨酯导电膜剥离分开,从而形成水性聚氨酯导电膜裸膜。

    29、进一步地,步骤s3中制备得到的可拉伸水性聚氨酯导电裸膜,可拉伸水性聚氨酯导电裸膜的电阻为30-400ω/□;

    30、并且/或者,拉伸水性聚氨酯导电裸膜的重量为50-160g/m2;

    31、并且/或者,拉伸水性聚氨酯导电裸膜的厚度为0.03-0.20mm;

    32、并且/或者,拉伸水性聚氨酯导电裸膜的断裂强度≥18mpa;

    33、并且/或者,拉伸水性聚氨酯导电裸膜的初干时间为32s;

    34、并且/或者,拉伸水性聚氨酯导电裸膜的voc含量:≤1%。

    35、相对于现有技术,本发明所述的一种可拉伸水性聚氨酯导电裸膜及其制备方法具有以下优势:

    36、1、本申请的可拉伸水性聚氨酯导电裸膜具有环保可持续:水性导电膜原料配方中不含有机溶剂,以水作为溶剂,在导电膜制备过程中不产生三废(废水、废气、废渣),导电膜voc含量低,提高了环保性,符合可持续发展的趋势。

    37、2、本申请的可拉伸水性聚氨酯导电裸膜具有机械性能好:水性导电膜拉伸断裂强度比溶剂型导电膜高,通常溶剂型拉伸断裂强度≥15mpa,而水性拉伸断裂强度≥18mpa,机械性能优良。

    38、3、本申请的可拉伸水性聚氨酯导电裸膜具有可剥离性:市面产品是将导电浆料涂敷在pet等基膜上,导电层与基膜不可分离,限制了其应用性。本发明制备的导电膜在具备普通产品的结构和功能外,还可将导电膜(导电层)与基膜分离,形成独立的裸膜,单独使用,且裸膜具有一定的拉伸断裂强度,应用领域更广泛,

    39、4、本申请的可拉伸水性聚氨酯导电裸膜具有安全、低成本:水作为溶剂,在导电膜制备过程中,有助于提高操作安全性。另外水比有机溶剂要廉价,能够在制备过程中降低成本,尤其是对大规模生产而言。



    技术特征:

    1.一种可拉伸水性聚氨酯导电裸膜,其特征在于:按质量百分数包括如下组分:

    2.根据权利要求1所述的一种可拉伸水性聚氨酯导电裸膜,其特征在于:导电介质包括炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。

    3.根据权利要求1所述的一种可拉伸水性聚氨酯导电裸膜,其特征在于:导电介质为炭黑,炭黑的粒径为10-15μm;

    4.根据权利要求1所述的一种可拉伸水性聚氨酯导电裸膜,其特征在于:分散剂为羧酸-脂肪酸类改性聚合物分散剂;

    5.根据权利要求1所述的一种可拉伸水性聚氨酯导电裸膜,其特征在于:导电介质和石墨的质量百分数之和为8%-17%。

    6.根据权利要求1-5任一项所述的一种可拉伸水性聚氨酯导电裸膜的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:

    7.根据权利要求6所述的一种可拉伸水性聚氨酯导电裸膜的制备方法,其特征在于:所述步骤s1中,将原料搅拌均匀后,对原料进行研磨,研磨间隙为0.01-0.10mm,研磨次数为1-3次,研磨完成后用100-250目过滤网过滤得涂层用浆料。

    8.根据权利要求6所述的一种可拉伸水性聚氨酯导电裸膜的制备方法,其特征在于:一涂两烘或两涂三烘法的设备包括第一涂刀-第一烘箱-第二烘箱-第二涂刀-第二烘箱-收卷设备;

    9.根据权利要求6所述的一种可拉伸水性聚氨酯导电裸膜的制备方法,其特征在于:步骤s3中的离型膜转移法为离型膜上涂层经过烘箱固化后,在收卷区域将离型膜与水性聚氨酯导电膜剥离分开,从而形成水性聚氨酯导电膜裸膜。

    10.根据权利要求6所述的一种可拉伸水性聚氨酯导电裸膜的制备方法,其特征在于:步骤s3中制备得到的可拉伸水性聚氨酯导电裸膜,可拉伸水性聚氨酯导电裸膜的电阻为30-400ω/□;


    技术总结
    本发明提供了一种可拉伸水性聚氨酯导电裸膜及其制备方法,按质量百分数包括如下组分:水性聚氨酯树脂20‑40份;导电介质3‑10份;石墨2‑10份;分散剂0.5‑2.5份;润湿剂0.05‑0.25份;增稠剂0.05‑0.25份;助膜剂0.25‑2.5份;其余为溶剂。本发明有益效果:水性导电膜原料配方中不含有机溶剂,以水作为溶剂,在导电膜制备过程中不产生三废(废水、废气、废渣),导电膜VOC含量低,提高了环保性,符合可持续发展的趋势。

    技术研发人员:李鹏,郭学彬,葛慧宪,张积财,张涛,王浩楠,姜剑伟
    受保护的技术使用者:中纺新材料科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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