多层结构胶带及其制备方法与流程

喷涂装置;染料;涂料;抛光剂;天然树脂;黏合剂装置的制造及其制作,应用技术1.本发明涉及抗静电装置。更具体地，本发明涉及一种具有碳纳米管抗静电层的多层结构胶带及其制备方法。背景技术：2.带有抗静电层的光学薄膜广泛应用于例如电子设备及电子器件的表面，如oled液晶显示器表面等，用于在加工过程中保护电子设备的表面并防止由于产生静电而损坏电子电路。通常希望此类光学薄膜能够兼具优异的抗静电性能和光学性能(至少具备优良的光学透明度)，并且性能不会因紫外线暴露、氧化、潮湿或高温等条件而随时间劣化。3.当前通常采用两类传统涂层来赋予薄膜表面抗静电性能，一类是基于离子液体材料的涂层，另一类是基于导电聚合物的涂层。这两种涂层各自具有优点和局限性。离子液体大多为无色的，因而具有较好的光学透明度，并且离子液体的性能较为稳定、不易劣化。但是，离子液体的载流子是离子，因此很难实现高电导率或者说低表面电阻，而相对大的表面电阻无法提供足够的抗静电效果。导电聚合物的载流子是p电子，电导率取决于聚合物的共轭结构。因此，与离子液体相比，导电聚合物可以呈现出更低的表面电阻和更高的电导率，并由此提供优良的抗静电能力。作为对比，质量浓度高达1％的离子液体通常也只能达到10^9ohm/sq的表面电阻，而导电聚合物通常可以达到10^3ohm/sq的表面电阻。但是，导电聚合物对紫外线、氧气或高温较为敏感，其物理化学性质容易发生劣化。4.相比之下，碳纳米材料(比如碳纳米管、石墨烯等)兼具了上述两种材料的优点，即具有基于共轭结构的优异导电性能以及稳定的物理化学性质。因此，碳纳米材料自然成为了用于消除静电的理想选择之一。目前，将碳纳米材料应用于oled液晶显示器等应用中的挑战主要在于如何将碳纳米材料均匀地分散在某种溶剂中、如何均匀地涂覆涂层以及如何使碳纳米材料自身的较深颜色对光学性能的影响最小。本发明旨在克服现有技术中存在的挑战，将碳纳米材料应用于电子设备表面的抗静电光学薄膜。技术实现要素：5.本发明的目的在于提供一种兼具优良的抗静电能力及光学性能并且性能稳定而不易劣化的多层结构胶带。本发明的另一目的在于克服现有技术中在将碳纳米材料应用于抗静电光学薄膜中的方面存在的上述挑战。6.根据本发明的一个方面，提供了一种多层结构胶带，其包括胶带基材层和位于胶带基材层的相反两侧的抗静电层和粘合剂层，其中，抗静电层包含单壁或双壁碳纳米管。7.碳纳米管具备低表面电阻和稳定的物理化学性质，从而带来了优良且稳定的抗静电能力。此外，不同于多壁碳纳米管，单壁或双壁碳纳米管可以在确保优良的抗静电能力的同时使得碳纳米管自身的颜色对多层结构胶带的光学性能的影响最小化。8.在一个实施方式中，抗静电层通过将包含单壁或双壁碳纳米管与水溶性或水分散性的结合剂的水分散溶液涂覆在胶带基材层的一侧并干燥而形成。水溶性或水分散性的结合剂有助于碳纳米管在水分散溶液均匀地分散。9.在一个实施方式中，抗静电层的厚度小于80nm，以确保优良的光学性能。10.在一个实施方式中，粘合剂层包含聚氨酯粘合剂。11.在一个实施方式中，粘合剂层的剥离力小于15g/inch。较小的剥离力可以保护多层结构胶带所粘附至的表面(例如oled液晶显示器的表面)及多层结构胶带本身在剥离时不受损坏。12.在一个实施方式中，粘合剂层包含增塑剂。添加增塑剂可以进一步降低粘合剂层的剥离力，以达到期望的粘度。13.在一个实施方式中，多层结构胶带还包括覆盖在粘合剂层上的离型膜，以在使用之前保护粘合剂层。14.根据本发明的另一方面，提供了一种制备多层结构胶带的方法，该多层结构胶带包括胶带基材层。该方法包括：制备粘合剂溶液；制备包含单壁或双壁碳纳米管的水分散溶液；将水分散溶液涂覆在胶带基材层的一侧并干燥以形成抗静电层；将粘合剂溶液涂覆在胶带基材层的另一侧并干燥及固化以形成粘合剂层；以及对粘合剂层进行后固化处理。15.在一个实施方式中，水分散溶液包含水溶性或水分散性的结合剂。16.在一个实施方式中，将抗静电层形成为厚度小于80nm。17.在一个实施方式中，采用聚氨酯粘合剂形成粘合剂层。18.在一个实施方式中，将粘合剂层形成为剥离力小于15g/inch。19.在一个实施方式中，还包括在粘合剂层上层压离型膜。20.如上所述，本发明通过以单壁或双壁碳纳米管形成抗静电层，实现了兼具优良的抗静电能力及光学性能并且性能稳定而不易劣化的多层结构胶带，取得了优于传统的离子液体抗静电层及导电聚合物抗静电层的性能。此外，本发明通过以水分散溶液涂覆的方法形成抗静电层，能够实现将碳纳米管均匀地分散并涂覆，从而形成均匀的抗静电层。附图说明21.以下将参照附图仅以示例方式描述本发明的实施方式。在附图中，相同的特征或部件采用相同的附图标记来表示，并且附图不一定按比例绘制。在附图中：22.图1示出了根据本发明的多层结构胶带的示意性截面图。23.图2示出了根据本发明的带有离型膜的多层结构胶带的示意性截面图。24.图3示出了制备根据本发明的多层结构胶带的方法的示意性流程图。具体实施方式25.下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本发明及其应用和用途。应当理解，在所有附图中，相似的附图标记指示相同的或相似的零件及特征。各个附图仅示意性地表示了本发明的实施方式的构思和原理，并不一定示出了本发明各个实施方式的具体尺寸及其比例。在特定的附图中的特定部分可能采用夸张的方式来图示本发明的实施方式的相关细节或结构。26.在本发明的各实施方式的描述中，所采用的与“上”、“下”、“左”、“右”相关的方位术语是以附图中所示出的视图的上、下、左、右的位置来描述的。在实际应用过程中，本文中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”的位置关系可以根据实际情况限定，这些关系是可以相互颠倒的。27.本文中所述的“光学透明度”“雾度”“剥离力”“表面电阻”等性能指标符合本领域中的通用定义并且可以通过本领域常用的测试技术测得。28.图1示出了根据本发明的多层结构胶带的示意性截面图。根据图1，多层结构胶带1包括胶带基材层10和分别位于胶带基材层10相反两侧的抗静电层20和粘合剂层30。其中，胶带基材层10可以为pet薄膜或任何其他合适的光学薄膜，其厚度通常为50-75μm；抗静电层20是通过包含单壁或双壁碳纳米管的水溶液涂覆而成的涂层；粘合剂层30用于粘附至电子设备的表面，例如oled液晶显示器的表面。29.抗静电层20包含单壁或双壁碳纳米管。单壁或双壁的结构避免了多壁碳纳米管的较深颜色对胶带的颜色、透明度及其他光学性能造成不利影响。示例性且非限制性地，单壁碳纳米管可以采用南京吉仓纳米科技有限公司生产的jcst-75-1.5-20，其平均长度约为75nm，平均直径约为1.5nm；双壁碳纳米管可以采用南京吉仓纳米科技有限公司生产的jcst-60-3-50，其平均长度约为60nm，平均直径约为3nm。抗静电层20中还包括水溶性或水分散性的结合剂(binder)，例如dsm公司生产的dsm986结合剂，以用于在形成抗静电层20的过程中将碳纳米管均匀地分散在水溶液中以及将碳纳米管均匀地涂覆。也可以直接使用市面上可购得的碳纳米管及结合剂的预混合物，例如南京吉仓纳米科技有限公司生产的jcgmt-999-11-30-cooh。抗静电层20的厚度优选小于80nm以确保良好的光学性能。具体的制备过程将在下文中详细描述。30.粘合剂层30优选采用低粘度的粘合剂，例如聚氨酯粘合剂，以免在将多层结构胶带1从oled液晶显示器上剥离的过程中对oled液晶显示器及多层结构胶带1造成损害。优选的粘度为剥离力小于15g/inch。市面上可商购的聚氨酯粘合剂例如包括东洋油墨公司生产的cyabine sp205以及新宗化工公司生产的pa-67-2等。聚氨酯粘合剂与适当的交联剂和有机溶剂混合以便涂覆在胶带基材层10的一侧。粘合剂层30中还包括抗静电离子液体，例如3m公司的产品hq115，以用于为粘合剂层30提供一定的抗静电功能。可选地，在粘合剂层30中还可以包括用于进一步降低粘度的增塑剂等。31.如图2所示，在其他实施方式中，粘合剂层30的外表面上还可以覆盖有可剥离的离型膜40，以在使用前保护粘合剂层30。离型膜40也可选用pet薄膜制成。32.接下来将结合图3详细描述多层结构胶带1的制备方法。33.在步骤s1中，制备粘合剂溶液。在本实施方式中，将聚氨酯粘合剂、有机溶剂(如甲基乙基酮)、抗静电离子液体以适当的比例混合。可选地，可以根据所需要的目标粘度而加入合适的增塑剂。其中，粘度应使得剥离力小于15g/inch。34.在步骤s2中，制备单壁或双壁碳纳米管水分散溶液。将单壁或双壁碳纳米管和水溶性或水分散性的结合剂以适当的比例混合并分散在去离子水中，形成水分散溶液，该水分散溶液的质量浓度例如为1％左右。在碳纳米管水分散溶液中可以添加适量的羧基或类似官能团，从而改善碳纳米管的亲水性，使得碳纳米管更易于在水溶液中均匀地分散。35.在步骤s3中，由步骤s2中制备好的单壁或双壁碳纳米管水分散溶液形成抗静电层20。使用网状辊将碳纳米管水分散溶液均匀涂覆到胶带基材层10的一侧，并通过自然风干或者在烤箱中烘干来使碳纳米管水分散溶液干燥而形成抗静电层20。干燥后的涂层厚度通过所涂覆的碳纳米管水分散溶液的重量及质量浓度计算，优选的涂层厚度小于80nm以确保良好的光学性能。自然风干或烘干的温度及时间取决于所涂覆的碳纳米管水分散溶液的重量及质量浓度。例如，在本实施方式中，将涂层在烤箱中以100℃的温度加热5分钟以形成抗静电层20。36.在步骤s4中，由步骤s1中制备好的粘合剂溶液来形成粘合剂层30。将聚氨酯粘合剂溶液均匀涂覆到胶带基材层10的另一侧形成厚度约为20-25μm的涂层，并将带有涂层的胶带基材层10在烤箱中加热以使聚氨酯粘合剂溶液干燥并使聚氨酯粘合剂固化。干燥及固化的时间和温度取决于聚氨酯粘合剂溶液的组成及涂层厚度，例如，在本实施方式中将粘合剂层30在烤箱中以100℃的温度加热10分钟。37.可选地，在步骤s5中，在形成好的粘合剂层30上层压pet离型膜40。离型膜40的厚度通常可以在50μm左右。38.在步骤s6中，进行后固化处理。在本实施方式中，将通过上述步骤形成的多层结构胶带1在60℃的烤箱中放置两天以完成对粘合剂层30的后固化。后固化处理的时间和温度可以根据粘合剂层30的组成及厚度进行适应性调整。39.在没有明确指明或暗示操作顺序的情况下，上述步骤中的一些步骤的顺序是可以互换的。例如，预先制备粘合剂溶液或碳纳米管水分散溶液的步骤s1与步骤s2显然可以互换顺序或同时进行，通过涂覆及干燥来分别形成抗静电层20及粘合剂层30的步骤s3和s4也可以互换顺序。40.通过上述制备方法，可以形成具备优良的光学透明度、优良且稳定的抗静电性能以及低粘度的多层结构胶带1。采用单壁或双壁碳纳米管而非多壁碳纳米管可以使抗静电层20具备清透的、略带黑色的外观以及优良的光学透明度和雾度，例如光学透明度可达到86％以上并且雾度可小于4.5％。同时，含有单壁或双壁碳纳米管的抗静电层20可以达到10^6ohm/sq量级的表面电阻，并且在长时间暴露于紫外线后仍然可以保持10^6ohm/sq量级的表面电阻，这意味着抗静电层20具有不易劣化的优良抗静电性能。通过水溶性或水分散性的结合剂将碳纳米管分散在水溶液中可以形成均匀的碳纳米管水分散溶液，从而便于将碳纳米管均匀地涂覆在胶带基材层10上。采用低粘度的粘合剂形成剥离力小于15g/inch的粘合剂层30可以保护oled液晶显示器及多层结构胶带1在剥离过程中不受损害。41.在此，已详细描述了根据本发明的具有碳纳米管抗静电层的多层结构胶带及其制备方法的示例性实施方式，但是应该理解的是，本发明并不局限于上文详细描述和示出的具体实施方式。在不偏离本发明的主旨和范围的情况下，本领域的技术人员能够对本发明进行各种变型和变体。所有这些变型和变体都落入本发明的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。









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