АНТИСТАТИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1997 года по МПК C08L25/04 C08K13/02 C08K13/02 C08K3/08 C08K5/01 C08K5/11 

Изобретение касается получения антистатических покрытий для нанесения на стены гермозон, на поверхности монтажных столов и иного оборудования, на технологическую межоперационную и транспортную тару, предназначенную для защиты компонентов электронной техники от статического электричества при транспортировке и хранении.

Изобретение относится также к антистатическим полимерным композициям, применяемым для изготовления емкостей, предназначенных для хранения различных детергентов, деталей электроизмерительных приборов и радиоаппаратуры, весоизмерительной техники, текстильных машин и т.д. в условиях, когда недопустимо накопление зарядов статического электричества.

Известна антистатическая композиция на основе гомо- или сополимера стирола и фосфорсодержащей органической соли, в качестве которой применена смесь ди-(2-этилгексил)-фосфата натрия с три-(2-этилгексил)-фосфатом при соотношении 99 95:1 5.0 и/или смесь (2-этилгексил)-фенилфосфата натрия и ди-(2-этилгексил)-фенилфосфата натрия и ди-(2-этилгексил)-фенилфосфата при соотношении 99.5 95:0.5 5.0 в количестве 2 20% от веса полимера /1/.

Недостатком известной композиции является то, что при промывке изделий из нее растворителями антистатические свойства их значительно ухудшаются, при этом снижается удельное поверхностное электрическое сопротивление.

Известна композиция для получения антистатического покрытия для пластмасс, содержащая сульфополистирол, полиметакриловую или полиакриловую кислоту неполной конверсии с бромным числом 15 25 мг Br/г и глицериновый эфир канифоли при следующем соотношении компонентов, вес.ч.

поли(мет)акриловая кислота 3 3.6
сульфополистирол 0.4 1
глицериновый эфир канифоли 0.08 0.4 /2/.

Недостатком известной композиции является сложная и длительная технология ее получения, связанная с необходимостью применения взрывоопасного инициатора полимеризации перекиси бензоила. Кроме того, композиция после нанесения на изделия требует 30-минутной сушки при комнатной температуре с последующей сушкой в течение часа при температуре 70 80^oC.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является антистатическая композиция, включающая гомо- или сополимер стирола, поверхностно-активное вещество и дополнительно алюминий при следующем соотношении компонентов, вес.

гомо- или сополимер стирола 93 97.95
поверхностно-активное вещество 2 6
алюминий 0.05 1 /3/.

Недостатком прототипа является то, что у изделий, изготовленных из известной композиции, со временем значительно ухудшаются антистатические свойства. Кроме того, указанная композиция недостаточно технологична вследствие применения тонкодисперсного легколетучего компонента алюминиевой пудры, запыляющей производственные помещения и затрудняющей автоматизацию производственного процесса, к тому же высокоэнергоемкой.

Другим недостатком прототипа являются низкие технологические возможности, связанные с ограничением сферы его практического применения в связи с малым содержанием порошкового металла и соответствующими ограничениями в составе компонентов и их количественными соотношениями, что не позволяет использовать в качестве антистатического покрытия для нанесения на стены гермозон, на поверхности монтажных столов и иного оборудования, на технологическую межоперационную и транспортную тару, предназначенную для защиты компонентов электронной техники от статического электричества при транспортировке и хранении.

Цель изобретения повышение стабильности антистатических свойств и расширение технологических возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что антистатическая композиция, содержащая гомо- или сополимер стирола, поверхностно-активное вещество и порошковый металл, в качестве порошкового металла содержит мелкодисперсный порошок никеля и дополнительно ароматический углеводород ряда бензола и сложный эфир карбоновой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.

гомо- или сополимер стирола 0.73 84.23
ароматический углеводород ряда бензола 0.25 10.10
сложный эфир карбоновой кислоты 0.10 34.90
мелкодисперсный порошок никеля
0.05 27.28
поверхностно-активное вещество 6.00 36.36.

В качестве поверхностно-активного вещества композиция может содержать лак на основе полиакриловой смолы в смеси органических растворителей с добавлением пластификаторов.

В качестве порошкового металла композиция может содержать мелкодисперсный порошок никеля, выбранный из группы никель карбонильный, никель электролитический или никель посеребренный.

В качестве ароматического углеводорода ряда бензола она может содержать бензол, толуол или ксилол.

В качестве лака на основе полиакриловой смолы в смеси органических растворителей с добавлением пластификаторов композиция может содержать лак марки АК-113 или АК-113Ф.

Состав антистатической композиции готовят следующим образом.

Отвесить компоненты антистатической композиции по предлагаемому техническому решению. Загрузить в емкость электрической мешалки расчетное количество гомо или сополимера полистирола (полистирол общего назначения марки ПСЭ-1, ГОСТ 28250-89 или ГОСТ 20282-86Е; или полистирол марки АГ-4, ГОСТ 28250-89 или ГОСТ 20282-8Е; или сополимер стирола с метилметакрилатом, ГОСТ 12271-76; или полистирол ударопрочный, ГОСТ 28250-89Е), залить его ароматическим углеводородом ряда бензола (толуол, ГОСТ 5789-78 или ГОСТ 14710-78Е; или ксилол, ГОСТ 9410-78Е или ГОСТ 9979-76; или бензол нефтяной, ГОСТ 9672-77) и сложным эфиром карбоновой кислоты (этилацетат, ГОСТ 22300 76 или ТУ-6-09-667-76; или бутилацетат, ГОСТ 22300-76 или МРТУ6-09-5743-69). Выдержать смесь гомо- или сополимера полистирола в ароматическом углеводороде ряда бензола и сложном эфире карбоновой кислоты не менее 2 3 суток при температуре (25±10/^oC, периодически перемешивая.

Загрузить полученный раствор гомо- или сополимера полистирола в смеси ароматического углеводорода ряда бензола или сложного эфира карбоновой кислоты в клеемешалку типа 32-0551 ( ОСТ4.ГО.054.210-83), добавить расчетное количество поверхностно-активного вещества (лак АК-113, ГОСТ 23832-79 или лак АК-113Ф, ГОСТ 23832-79) и перемешать при скорости вращения ротора мешалки (30^oC35) об/мин. в течение 50-60 мин при температуре (25±)^oC.

Загрузить приготовленный раствор в тару и выдержать в течение 5±6 мин при температуре (25±10)^oC, удалить пузырьки воздуха. Довести рабочую вязкость раствора гомо- или сополимера полистирола в смеси ароматического углеводного ряда бензола, сложного эфира карбоновой кислоты и поверхностно-активного вещества ароматическим углеводородом ряда бензола до рабочей вязкости 16 мм²/с по вискозиметру ВЗ-246, с диаметром отверстия сопла 4 мм. Применять приготовленный раствор компонентов антистатической композиции не ранее, чем через 24 часа после приготовления.

Загрузить компоненты антистатической композиции, включающей раствор гомо- или сополимера полистирола в смеси ароматического углеводорода ряда бензола, сложного эфира карбоновой кислоты поверхностно-активного вещества и мелкодисперсной порошок металла никеля (порошок никеля карбонильного марки ПНК2Л5, ГОСТ 9722-79: или порошок никеля электролитического марки ПНЭ-1, ГОСТ 9722-79: или порошок никеля посеребренного, ТУ48-01-104-76) в клеемешалку типа 32-0551 (ОСТ4.ГО.054.210-83) или в другую емкость, изготовленную из дюралюминия, предназначенную для лакокрасочных материалов и при энергичном перемешивании в течение 15-20 мин при температуре (25±10)^oC получить антистатическую композицию в виде однородной суспензии мелкодисперсного порошка никеля в органическом связывающем серого цвета.

Конкретные примеры осуществления антистатической композиции представлены в табл.1.

В зависимости от топологии материала, подлежащего покрытию антистатической композицией, толщины наносимого слоя, применяются известные способы нанесения: окунанием, кистью, распылением.

Нанесение антистатической композиции методом распыления производится следующим образом.

Обезжирить поверхность детали, например, из пластмасс, преимущественно выполненных из полистирола, довести вязкость антистатической композиции до рабочей вязкости 17.48 мм²/с по вискозиметру ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм. Профилировать антистатическую композицию через два слоя медицинской марли или через металлическую сетку. Установить давление воздуха в магистрали 0,05^oC0,1 МПа. Установить расстояние между пневматическим распылителем и окрашиваемым изделием 275±25 мм, нанести первый слой антистатической композиции. Просушить первый слой при температуре (23±5)^oC в течение 15-30 мин.

Нанести второй слой. Высушить второй слой при температуре (23±5)^oC в течение 15^oC20 мин.

Жизнеспособность приготовленного раствора гомо- или сополимера стирола в смеси ароматического углеводорода ряда бензола, сложного эфира карбоновой кислоты и поверхностно-активного вещества не ограничена временем хранения, что способствует приготовлению раствора впрок и использованию его в практической деятельности после коррекции вязкости растворителем, для приготовления собственно антистатической композиции, добавлением мелко дисперсного порошка никеля интенсивным перемешиванием в течение 15^oC20 мин при комнатной температуре (25±10)^oC с исключением высоких энергетических и временных затрат.

Эффект повышения стабильности антистатических свойств и расширение технологических возможностей подтверждается результатами сравнительных испытаний антистатической композиции по заявке на изобретение и прототипа, которые отражены в протоколе, приложенном к материалам первично поданной заявки на изобретение, данные о которых сведены в табл.2.

Внешний вид пленки антистатической композиции представляет собой гладкую однородную поверхность серого цвета.

Жизнеспособность составов не ограничена.

Кислотное число составов колеблется в интервале не более 0,1^oC0,21 мг KOH/г.

Условная вязкость составов, определяемая вискозиметром типа ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм при температуре (20±5)^oC, колеблется в интервале 16.01^oC29.64 мм²/с, что позволяет наносить антистатическую композицию расчетной вязкости методом пневматического распыления на поверхность изделий.

Плотность составов колеблется в интервале 1.05^oC1.66 г/см³.

Массовая доля летучих веществ антистатической композиции колеблется в интервале 1.03^oC4.27% массовая доля нелетучих веществ 0.052^oC30.00% массовая доля пленкообразующих 39.49^oC98.66% массовая доля твердых веществ 0.005^oC27.28%
Агдезия покрытия антистатической композиции, определяемая методом решетчатых надрезов, составляет не менее 1 балла, а к металлу и полистиролу марки АГ-4 не отслаивается ни один квадрат.

Прочность пленки антистатической композиции при ударе по У-1 колеблется в интервале 40^oC64 см.

Эластичность пленки к статическому воздействию, определяемая при температуре (20±2)^oC, воды 4 ч, бензино-толуольной смеси 2ч, нефраса 1ч.

Твердость покрытия, определяемая на маятниковом приборе типа М-3, составляет 0.3^oC0.6 условных единиц.

Срок годности антистатической композиции 1 год.

Водо- и влагопоглощение пленкой антистатической композиции колеблется в интервале 0.1^oC0.23%
Время высыхания антистатической композиции приведенных в табл.1 составов до степени 1-3, определяемое при температуре (20±2)^oC, не превышает 1ч.

Сопротивление изоляции между точками в покрытии, находящимися на расстоянии 100 мм друг от друга, составляет не более 10 КОм.

Удельное поверхностное электрическое сопротивление пленки антистатической композиции не более 3.6•10⁶ Ом•см.

Использование: антистатические покрытия для нанесения на стены гермозон, на поверхности монтажных столов и иного оборудования, на технологическую межоперационную и транспортную тару, предназначенную для защиты компонентов электронной техники от статического электричества при транспортировке и хранении. Сущность изобретения: антистатическая композиция, содержащая гомо- или сополимер стирола, поверхностно-активное вещество и порошковый металл, в качестве порошкового металла содержит мелкодисперсный порошок никеля и дополнительно - ароматический углеводород ряда бензола и сложный эфир карбоновой кислоты. 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Антистатическая композиция, содержащая гомо- или сополимер стирола, поверхностно-активное вещество и порошковый металл, отличающаяся тем, что в качестве порошкового металла она содержит мелкодисперсный порошок никеля и дополнительно ароматический углеводород ряда бензола и сложный эфир карбоновой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.

Гомо- или сополимер стирола 0,73 84,23
Ароматический углеводород ряда бензола 0,25 10,10
Сложный эфир карболовой кислоты 0,1 34,9
Мелкодисперсный порошок никеля 0,05 27,28
Поверхностно-активное вещество 6,00 36,36
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества она содержит лак на основе полиакриловой смолы в смеси органических растворителей с добавлением пластификаторов.