專利名稱：包括含導(dǎo)電炭黑涂層的合成樹脂片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用一種熱塑性合成樹脂(第一種)制備的合成樹脂片，它至少包含一熱塑性合成樹脂組合物涂層，涂層包含又一種熱塑合成樹脂(第二種)、帶游離活性羥基的聚丙烯酸酯和導(dǎo)電炭黑-按重量計(jì)每100份第二種熱塑合成樹脂配1至6份導(dǎo)電炭黑。
本發(fā)明也涉及這種合成樹脂片的制備方法，其中這種合成樹脂至少一面涂有油漆體系并且時(shí)行了干燥處理，這種油漆體系包含一種或多種溶劑和熱塑性合成樹脂組合物，而組合物包含第二種熱塑性合成樹脂、帶游離活性羥基的聚丙烯酸酯和電導(dǎo)炭黑-按重量計(jì)每100份第二種熱塑性合成樹脂配1至6份導(dǎo)電炭黑。
本發(fā)明還涉及所用的油漆體系本身和用本發(fā)明的合成樹脂片熱成形而得的物品。
大家一般都熟知用熱塑性合成樹脂制備的合成樹脂片。這種合成樹脂片得到了大規(guī)模的生產(chǎn)和使用。許多專利申請(qǐng)的物品均是用這種合成樹脂片通過(guò)深加工方法制得的。用熱塑合成樹脂制備的合成樹脂片特別適合于制備熱成型物品。在熱成形方法中，先將合成樹脂片加熱，加熱溫度通常高于制備樹脂片所處的合成樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，然后再變形。變形所需的力可通過(guò)抽真空獲得;這種情況有時(shí)稱為真空成型。
合成樹脂片的性質(zhì)可由于制備這種片的合成樹脂性質(zhì)的不同而不同，也可由于制備這種片的合成樹脂組合物所含的各種合成樹脂和添加劑而產(chǎn)生差異。另外的可能性-特別當(dāng)需要某種的表面性質(zhì)時(shí)一是提供合成樹脂具某種性質(zhì)的涂層。最好這種提供的涂層也是熱塑性材料制成的。當(dāng)這種涂層由熱塑性材料組成時(shí)，一般可能首先將這種涂層覆在合成樹脂片上，再將這種合成樹脂片進(jìn)行熱成形處理。這種涂層可通過(guò)不同方式覆在合成樹脂片上，如通過(guò)熱塑組合物的共擠壓成型或通過(guò)涂布油漆體系。
眾所周知大多數(shù)合成樹脂是不良導(dǎo)體而一般具有絕緣性。當(dāng)加入如導(dǎo)電炭黑等導(dǎo)電物質(zhì)就可或多或少地獲得導(dǎo)電性。大家也知道要使用合成樹脂制備的物品帶有導(dǎo)電性可通過(guò)在所制備物品表面置上導(dǎo)電涂層。也可在涂層中使用導(dǎo)電炭黑。
當(dāng)使用導(dǎo)電炭黑時(shí)，在制備合成樹脂片的合成樹脂中，或置于合成樹脂物品上的涂層中，會(huì)產(chǎn)生一重大問(wèn)題。在電子工業(yè)中越來(lái)越需要所用的材料和以此制備的物品的表面電阻率一方面位于一定的范圍之內(nèi)，另一方面對(duì)每一單個(gè)物品來(lái)說(shuō)都不會(huì)有太大的波動(dòng)。在大量合成樹脂片中使用導(dǎo)電炭黑會(huì)發(fā)生所謂的滲濾觀象。這種現(xiàn)象包括用包含導(dǎo)電炭黑的合成樹脂制成的物品或包含具導(dǎo)電炭黑的涂層的物品的表面電阻率在相當(dāng)窄的限制濃度范圍內(nèi)會(huì)由于炭黑濃度很小的變化而引起相當(dāng)大的差異。這種得要按可復(fù)制的方式精確地得到一定的表面電阻率變得困難。炭黑濃度的小變化會(huì)引起表面電阻率產(chǎn)生大的差異，所在范圍對(duì)電子工業(yè)來(lái)說(shuō)正是重要的。這涉及的范圍為每平方100，000至100，000，000，000歐姆。在該范圍表面電阻不僅相當(dāng)程度上取決于炭黑的濃度，而且另外也取決于合成樹脂中炭黑粒子的粒徑和分散性。
這意味著當(dāng)合成樹脂是用含作為導(dǎo)電材料的炭黑的合成樹脂通過(guò)擠壓成型制備時(shí)，實(shí)際上就不可能重復(fù)制備出具有一定表面阻率的合成樹脂片。當(dāng)使用涂層時(shí)，通過(guò)擠壓成型的產(chǎn)品要達(dá)到這一點(diǎn)也是困難的。這些問(wèn)題出現(xiàn)被認(rèn)為是因?yàn)閿D壓成型或共擠壓成型過(guò)程中炭黑粒子的分散性是不可控制的而造成的。
USA-4，705，646公開(kāi)了分散了導(dǎo)電炭黑的熱硬化合成樹脂分散體。這種大家熟知的分散體可置于襯底材料上，之后可獲得每平方600，000歐姆左右的表面電阻率。然而這種熱硬化分散體并不適合用作以熱塑合成樹脂制備的合成樹脂片的涂層，覆上這種涂層后，合成樹脂片就要進(jìn)行熱成形處理。目前并沒(méi)有任何用已知的分散體可獲得具有重現(xiàn)性的表面電阻的報(bào)導(dǎo)。
本發(fā)明提供具有包含導(dǎo)電炭黑的涂層的合樹脂片，其中導(dǎo)電炭黑的濃度使得涂層的表面電阻率達(dá)到每平方100，000至100，000，000，000歐姆。
合成樹脂片中的這種涂層包含具游離活性羥基的聚丙烯酸酯。由于帶游離活性羥基的聚丙烯酸酯的存在，就可能以可再現(xiàn)的方式在上述給定范圍內(nèi)得到近似一致的表面電阻率。
合成樹脂片用第一種熱塑合成樹脂制備。合適的合成樹脂是芳族聚碳酸酯和聚鄰苯二甲酸亞烴酯，如聚對(duì)苯二甲酸丁二酯和聚對(duì)苯二甲酸乙二酯，聚醚酯、聚醚酰亞胺、ABS樹脂、聚酰胺、聚苯乙烯、聚苯醚和聚甲基丙烯酸甲酯。一種或多種上述合成樹脂的混合物也是合適的。
這種合成樹脂片可按各種方式制備，例如可用擠壓成型法制備。按照本發(fā)明的這種合成樹脂片的厚度一般是0.05至15毫米。
本發(fā)明的樹脂片包含一涂層。涂層由熱塑性合成樹脂組合物組成，組合物包括第二種熱塑性合成樹脂、具游離活性羥基的聚丙烯酸酯和導(dǎo)電炭黑-按重量計(jì)每100份第二種熱塑合成樹脂配1至6份導(dǎo)電炭黑。
第二種熱塑性合成樹脂可以選用與上文提及的與制備合成樹脂片用的一樣的熱塑性合成樹脂。第一種和第二種合成樹脂可以相同也可以不相同。
涂層的厚度應(yīng)至少有2微米，最好是5至200微米。
所選的導(dǎo)電炭黑濃度取決于所需的表面電阻率。
用于制備涂層的合成樹脂組合物包含具游離活性羥基的聚丙烯酸酯。一般大家都知道具游離活性羥基的聚丙烯酸酯是制備聚氨酯類油漆的原料。
它們由(1)丙烯酸和/或甲基丙烯酸和(2)丙烯酸羥烷酯和/或甲基丙烯酸羥烷酯的共聚物組成。這種共聚物還可進(jìn)一步包括如苯乙烯等單體。適合的丙烯酸羥烷酯和/或甲基丙烯酸羥烷酯是甲基丙烯酸2-羥乙酯和丙烯酸2-羥乙酯。
這種具游離活性羥基的聚丙烯酸酯似乎可以保證涂層的涂覆不會(huì)影響導(dǎo)電炭黑的分布。
在構(gòu)成涂層的熱塑性合成樹脂組合物中具游離活性羥基的聚丙烯酸酯的濃度按重量計(jì)應(yīng)是每100導(dǎo)份電炭黑配50至5000份，最好是配200至2000份。
涂層可以用各種方式涂覆于合成樹脂片上。這種涂層最好是以由一種或多種溶劑和熱塑性合成樹脂組合物組成的油漆體系的形式涂覆，這里的熱塑性合成樹脂組合物包括第二種熱塑性合成樹脂、具游離活性羥基的聚丙烯酸酯和導(dǎo)電炭黑一按重量計(jì)每100份第二種熱塑性合成樹脂配以1至6份導(dǎo)電炭黑。將油漆涂覆后再進(jìn)行干燥。
這種油漆層可通過(guò)各種方式涂布上去通過(guò)浸涂、噴涂、滾柱涂布等等。
按照本發(fā)明的合成樹脂片可通過(guò)熱成型制成表面電阻無(wú)差異或基本無(wú)差異的三維制品。
實(shí)施例(油漆的制備)制備下列組成的顏料濃縮液
-3.2%(重量)的粒徑大于100微米的導(dǎo)電炭黑;
-6.7%(重量)較低分子量的聚甲基丙烯酸甲酯;
-89.30%(重量)丙二醇單甲醚;
-0.80%(重量)工業(yè)用濕潤(rùn)劑。
上述組分在球磨機(jī)上磨粉，直到按重量計(jì)85%以上的導(dǎo)電炭黑的粒徑達(dá)到25至40微米。
然后將下列組分和顏料濃縮液按指定配比混合-27.0%(重量)顏料濃縮液;
-31.0%(重量)的40%聚甲基丙烯酸甲酯的甲乙酮溶液。這里的聚甲基丙烯酸甲酯的分子量高于制備顏料濃縮液所用的聚甲基丙烯酸甲酯;
-12.3%(重量)的55%丙烯酸羥烷酯、苯乙烯和甲基丙烯酸酯的三聚物的二甲苯溶液;
-2.0%(重量)流動(dòng)性改良劑;
-6.0%(重量)丙二醇單甲醚乙酸酯;
-8.7%(按重量計(jì))甲乙酮;和-13.0%(按重量計(jì))丙二醇單甲醚。
這種顏料濃縮液還進(jìn)一步與油漆體系的各種濃度的其余組分混合以制備具不同炭黑濃度的油漆體系。
此外，制備沒(méi)有加入帶源自丙烯酸羥烷酯單元的三聚物的三種油漆體系。
通過(guò)涂刷棒將如此獲得的油漆體系涂在3毫米厚的聚碳酸酯片上。這種油漆體系所提供的涂層厚度干燥后為10微米。
在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，油漆體系1，2和3在剛涂完后，即在幾秒鐘內(nèi)放在熱空氣爐(溫度為80-100℃)中干燥約10分鐘;在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，涂漆后的片在放置爐中之前先在空氣中放幾分鐘。油漆體系4至10在轉(zhuǎn)移至爐中之前總是在空氣中貯放幾分鐘。
如此獲得的合成樹脂片的表面電阻率通過(guò)StaticControlServices，Palmsprings，Califonia的ModelTI500表面電阻率計(jì)測(cè)定。
所用的材料的產(chǎn)物和性質(zhì)記載于下表中。
表油漆體系編號(hào)12345678910涂層組成(重量%)聚甲基丙烯酸 89 95.5 68.5 67 67.3 67.6 68 68.3 68.5 68.8甲酯炭黑114.53.565.44.74.33.93.63.2帶羥基的聚丙 0.0 0.0 28 27 27.3 27.6 27.7 27.8 27.9 28烯酸酯性質(zhì)表面電阻率(歐姆/米2)-直接干燥 103107107n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d.
幾分鐘后干燥 103 101410710410510610710810121014n.d.=未測(cè)下圖顯示了用油漆體系1和2獲得的涂層。在缺乏具游離羥基的聚丙烯酸酯性況下，用此較高的炭黑濃度(油漆體系1)也可能獲得可再現(xiàn)的表面電阻值。但是該值落在所需范圍之外。通過(guò)使用具低濃度炭黑的油漆體系(油漆體系2)可獲得在所需范圍內(nèi)的表面電阻率。但在這種情況下實(shí)際上是不可能獲得可再現(xiàn)值的，若油漆的合成樹脂片沒(méi)有立即轉(zhuǎn)移至爐中，表面電阻率就發(fā)生變化。
使用按本發(fā)明的油漆體3(以及油漆體系4至10)，就不會(huì)發(fā)生所述的不穩(wěn)定性。
按照本發(fā)明的合成樹脂片可通過(guò)熱成形進(jìn)一步處理。為使這種處理易于進(jìn)行，最好這種涂層的組合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比較低，例如至少比用于制備合成樹脂片的合成樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低10℃。
權(quán)利要求
1.由第一種熱塑性合成樹脂和包含至少一個(gè)熱塑性合成樹脂組合物涂層制備的合成樹脂片，所述組合物包含第二種熱塑性合成樹脂、帶游離活性羥基的聚丙烯酸酯和導(dǎo)電炭黑-按重量計(jì)每100份第二種熱塑性合成樹脂配1至6份導(dǎo)電炭黑。
2.權(quán)利要求1的合成樹脂片，其中第二種熱塑性合成樹脂是聚甲基丙烯酸甲酯。
3.權(quán)利要求1的合成樹脂片，其中在涂有涂層一面的合成樹脂片的表面電阻率為每平方100 000至100 000 000 000歐姆。
4.權(quán)利要求1的合成樹脂片，其中在有涂層一面的合成樹脂的表面電阻率為每平方100 000至100 000 000 000歐姆。
5.在用第一種熱塑合物樹脂制備的合成樹脂片上涂覆涂層的方法，其中包含一種或多種溶液和熱塑性合成樹脂組合物的油漆體系涂在合成樹脂片的至少一面上，然后再進(jìn)行干燥，其中熱塑性合成樹脂組合物包含第二種熱塑性合成樹脂、帶游離活性羥基的聚丙烯酸酯和導(dǎo)電炭黑一按重量計(jì)每100份第二種熱塑性合成樹脂配1至6分導(dǎo)電炭黑。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所涂覆的油漆體系干燥后厚度在2微米以上。
7.權(quán)利要求5的方法，其中第二種熱塑性合成樹脂是聚甲基丙烯酸甲酯。
8.由一種或多種溶劑和熱塑性合成樹脂組合物所組成的油漆體系，其中組合物包含第二種熱塑性合成樹脂、帶游離活性羥基的聚丙烯酸酯和導(dǎo)電炭黑一每100份第二種熱塑性合成樹脂配1至6份導(dǎo)電炭黑。
9.按照權(quán)利要求8的油漆體系，其中第二種熱塑性合成樹脂是聚甲基丙烯酸甲酯。
10.將按權(quán)利要求1的熱塑性合成樹脂熱成型獲得的制品。
全文摘要
本發(fā)明涉及用含熱塑性合成樹脂組合物涂層的第一種熱塑性合成樹脂制備的合成樹脂片，熱塑性合成樹脂組合物包括第二種熱塑性合成樹脂、帶游離活性羥基的聚丙烯酸酯和導(dǎo)電炭黑——按100份第二種熱塑性合成樹脂配1至6份導(dǎo)電炭黑。在合成樹脂片涂有涂層的一面具有準(zhǔn)確并可重復(fù)調(diào)節(jié)的表面電阻率，可調(diào)節(jié)范圍為每平方100,000至100,000,000,000歐姆。這種置有涂層的合成樹脂片可通過(guò)熱成型加工成制品。熱成型后其表面電阻率基本上維持不變。
文檔編號(hào)B05D7/24GK1103074SQ94116198
公開(kāi)日1995年5月31日 申請(qǐng)日期1994年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月9日
發(fā)明者S·J·克納普-海斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司