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
【技術領域】
[0001] 本公開廣義設及二氧化娃分散體、在其上具有防靜電涂層的制品W及制備前述物 質的方法。
【背景技術】
[0002] 耗散靜電荷在許多致力領域中是重要的，其中希望阻止導致對電子部件損壞的電 涌/電火花或揮發性易燃蒸汽的意外著火。示例包括電子設備(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] 為了克服運些問題，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形成的靜電積聚的化合物。所述防靜電劑的作用是通 過其本身導電性或者通過吸收空氣中的濕氣而使得表面或材料本身輕微導電，因此可W使 用一些濕潤劑。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域又具有 疏水性區域；當親水側與空氣濕氣相互作用并結合水分子時，疏水側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。
【發明內容】
[0005] 本公開提供可在制品上產生防靜電涂層的組合物和方法，從而改善上述問題。
[0006] 在一個方面，本公開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粒度分布，其中所述多峰態粒度分布包括具有8納米至35納米范圍 內的第一粒度的第一模式，其中多峰態粒度分布包括具有2納米至20納米范圍內的第二粒 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引使用無機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，本公開提供一種根據本公開前述方法而制備的可涂覆型組合物。
[0010] 根據本公開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粒度分布，其中多峰態粒度分布包括具有8納米至35納米范圍內 的第一粒度的第一模式，其中多峰態粒度分布包括具有2納米至20納米范圍內的第二粒度 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)使用無機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%的相對濕度下的平均表面電導率小于或等于每平方109歐姆。
[0016] 在另一方面，本公開提供一種根據本公開前述方法制備的防靜電制品。
[0017] 在另一方面，本公開提供一種包含無定形二氧化娃基體的防靜電組合物，其中無 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粒度 分布，其中所述多峰態粒度分布包括具有8納米至35納米范圍內的第一粒度的第一模式，其 中多峰態粒度分布包括具有2納米至20納米范圍內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，本公開提供一種包含設置于基底的表面上的無定形防靜電組合物的 層的防靜電制品，其中無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粒度分布，其中多峰態粒度分布包括具有8納米至35納米范圍內的第 一粒度的第一模式，其中多峰態粒度分布包括具有2納米至20納米范圍內的第二粒度的第 二模式，其中第一粒度大于第二粒度。
[0019] 在一些實施例中，無定形防靜電組合物還包含金屬陽離子，其中大多數的金屬陽 離子單個地設置于無定形二氧化娃基體中，并且其中金屬陽離子占組合物的0.5摩爾％至 20.0摩爾％。
[0020] 有利地，根據本公開的防靜電層通常是透明的并且意外地表現出良好的防靜電特 性。
[0021 ] 如本文所用：
[0022] 術語"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] 術語"二氧化娃納米粒子的分散體"是指其中分散單個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的初級二氧化娃粒子的熱解法二氧化娃的分散體。
[0024] 術語"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] 術語"基本上不含非揮發性有機化合物"意指包含少于1重量％的在1個大氣壓 (lOOkPa)下具有高于150°C的沸點的有機化合物；
[0026] 關于金屬陽離子的術語"單個地設置于無定形二氧化娃基體中"意指金屬陽離子 通過氧結合至娃，并且不W離散的金屬氧化物相的形式存在；
[0027] 術語"金屬化合物"意指含有至少一種金屬的化合物；
[0028] 術語"納米粒子"是指具有1納米至200納米的粒度的粒子；
[0029] 術語"有機化合物"是指包含至少一個碳-碳鍵和/或碳-氨鍵的任何化合物；W及
[0030] 關于二氧化娃納米粒子和二氧化娃溶膠所使用的術語"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。
[0031] 在考慮【具體實施方式】W及所附權利要求之后，將進一步理解本公開的特征和優 點。
【附圖說明】
[0032] 圖1為根據本公開的示例性防靜電制品100的示意性側視圖。
[0033] 應當理解，本領域的技術人員可設計出落入本公開原理的范圍和實質內的許多其 他修改形式和實施例。此圖可能未按比例繪制。
【具體實施方式】
[0034] 初始組合物包含分散在水性液體介質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粒度分布，所述多峰態粒度分布包括具有8納 米(nm)至35納米(nm)范圍內的第一粒度的第一模式，W及具有化m至20nm范圍內的第二粒 度的第二模式。第一模式粒度的粒度大于第二模式的粒度。平均初級粒度例如可使用透射 電子顯微鏡來測定。如本文所用，術語"粒度"是指粒子的最長尺寸，對于球形粒子而言為直 徑。
[0036] 在一些實施例中，第一模式的粒度在12nm至30nm的范圍內或在18nm至28nm的范圍 內。
[0037] 在一些實施例中，包括例如前述段落的實施例，第二模式的粒度在化m至18nm的范 圍內或在4nm至12nm的范圍內。
[0038] 理想地，第一模式和第二模式中的每個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應于第一模式和第二模式的二氧化娃納米粒子的任何相對 量，但是理想地，對應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] 在一些實施例中，基于初始組合物和/或可涂覆型組合物的總重量計，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％。在一些實施例中，基于初始組合物的總重量計，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為球形或為具 有任何所期望的縱橫比的非球形。縱橫比是指納米粒子的平均最長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是規則或不規則的。涂 層的孔隙率通常可通過改變可涂覆型組合物中的規則和不規則形狀納米粒子的量和/或通 過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中的穩定分散體，在本領 域中是熟知的