CN107599575A - 一种气体阻隔膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种气体阻隔膜，包括：基材，基材的材料选择成具有静电吸附功能的材料，基材具有第一表面和与第一表面相反方向的第二表面，第一表面贴附在待隔离样品上；聚合物层，其形成在基材的第二表面，聚合物层包含具有至少三个硅烷基团的伯氨基或叔氨基官能化硅烷的硅氧烷反应产物；纳米材料层，其形成在聚合物层的表面，纳米材料层选用的材料包括碳纳米管和/或石墨烯；防紫外线层，其形成在纳米材料层的表面，防紫外线层经过真空紫外光照处理。本发明的气体阻隔膜不需要较多的叠层，仅四层即可实现较高的水蒸气和氧的阻隔，并且发明人经过大量实验验证，并且首创性地选取上述的抗弯曲性能较好的材料，防止了由膜应力产生的裂纹。
Description
技术领域
本发明涉及在需要高的气体阻隔性的食品、医药品的包装用途、太阳能电池、电子纸(electronicpaper)、有机EL等的电子部件用途中使用的气体阻隔性膜。
背景技术
在高分子膜基材的表面，使用氧化铝、氧化硅、氧化镁等无机物(包括无机氧化物)，利用真空蒸镀法、溅射法、离子镀法等的物理气相生长法(PVD法)、或者等离子体化学气相生长法、热化学气相生长法、光化学气相生长法等的化学气相生长法(CVD法)等，形成该无机物的蒸镀膜而成的透明气体阻隔性膜，被用作为需要隔断水蒸气和氧等各种气体的食品和医药品等的包装材料以及薄型电视机、太阳能电池等的电子装置部件。
作为提高气体阻隔性技术，例如，曾使用了下述方法：通过使用含有有机硅化合物的蒸气和氧的气体，利用等离子体CVD法在基材上形成由以硅氧化物为主体、且含有碳、氢、硅和氧中的至少1种元素的化合物构成的层，来一面维持透明性一面提高气体阻隔性。另外，作为成膜方法以外的提高气体阻隔性技术，曾使用了：通过在基板上交替地层叠环氧化合物有机层和用等离子体CVD法形成的硅系氧化物层而防止了由膜应力所致的裂纹以及缺陷的发生的多层层叠结构的气体阻隔性膜。
然而，在采用等离子体CVD法形成以硅氧化物为主成分的气体阻隔性层的方法中，所形成的气体阻隔性层为非常致密并且高硬度的层，因此为了得到在有机EL和电子纸用途中所需要的水蒸气透过率10-3g/(m2·24hr·atm)以下的高气体阻隔性，需要厚膜化。
另一方面，在形成有机层与无机层交替地多层层叠构成的气体阻隔性层的方法中，为了得到水蒸气透过率10-3g/(m2·24hr·atm)以下的高气体阻隔性，需要数十层的多层层叠。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种气体阻隔膜，包括：
基材，所述基材的材料选择成具有静电吸附功能的材料，所述基材具有第一表面和与所述第一表面相反方向的第二表面，所述第一表面贴附在待隔离样品上；
聚合物层，其形成在所述基材的所述第二表面，所述聚合物层包含具有至少三个硅烷基团的伯氨基或叔氨基官能化硅烷的硅氧烷反应产物；
纳米材料层，其形成在所述聚合物层的表面，所述纳米材料层选用的材料包括碳纳米管和/或石墨烯；
防紫外线层，其形成在所述纳米材料层的表面，所述防紫外线层经过真空紫外光照处理。
进一步地，所述基材选用具有高阻隔水氧性能的PVDC改性树脂。
进一步地，所述基材的厚度50-100nm，所述聚合物层的厚度为100-200nm，所述纳米材料层的厚度为10-50nm，所述防紫外线层的厚度为100-200nm。
进一步地，所述基材、聚合物层、纳米材料层和防紫外线层的密度之比为0.5-1:1-2:0.5-0.8:1-1.2。
进一步地，所述纳米材料层选用的材料还包括如下重量份的组分：乙烯基酯树脂10-30份；乙烯酸单体40-60份；光引发剂1-5份；分散剂0.2-0.5份；偶联剂0.2-0.5份。
进一步地，所述聚合物层和所述纳米材料层均由涂布工艺制备而成。
进一步地，所述基材的热膨胀率小于500ppm/℃，并且大于200ppm/℃。
进一步地，所述纳米材料层是通过PECVD法原位合成在所述聚合物层上。
进一步地，所述基材、聚合物层、纳米材料层和防紫外线层均为可弯曲的。
进一步地，在将所述阻隔膜弯曲至曲率半径为10mm后的水蒸汽透过度小于0.005g/m2·day。
本发明的气体阻隔膜不需要较多的叠层，仅四层即可实现较高的水蒸气和氧的阻隔，并且发明人经过大量实验验证，并且首创性地选取上述的抗弯曲性能较好的材料，防止了由膜应力产生的裂纹。此外，每层结构均可弯曲，即本发明的阻隔膜即便弯曲也可以维持较高的水蒸汽和氧阻隔性。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是本发明一个实施例的气体阻隔膜的示意性结构图。
具体实施方式
图1示出了本发明一个实施例的气体阻隔膜的示意性结构图。如图1所示，本发明提供了一种气体阻隔膜，包括：基材1，所述基材1的材料选择成具有静电吸附功能的材料，所述基材1具有第一表面和与所述第一表面相反方向的第二表面，所述第一表面贴附在待隔离样品上；聚合物层2，其形成在所述基材1的所述第二表面，所述聚合物层2包含具有至少三个硅烷基团的伯氨基或叔氨基官能化硅烷的硅氧烷反应产物；纳米材料层3，其形成在所述聚合物层2的表面，所述纳米材料层3选用的材料包括碳纳米管和/或石墨烯；防紫外线层4，其形成在所述纳米材料层3的表面，所述防紫外线层4经过真空紫外光照处理。
所述基材1选用具有高阻隔水氧性能的PVDC改性树脂。
所述基材1的厚度50-100nm，所述聚合物层2的厚度为100-200nm，所述纳米材料层3的厚度为10-50nm，所述防紫外线层4的厚度为100-200nm。所述基材1、聚合物层2、纳米材料层3和防紫外线层4的密度之比为0.5-1:1-2:0.5-0.8:1-1.2。
在一个实施例中，所述基材的厚度为50nm，所述聚合物层2的厚度为100nm，所述纳米材料层3的厚度为10nm，所述防紫外线层4的厚度为100nm。所述基材1、聚合物层2、纳米材料层3和防紫外线层4的密度之比为0.5:1:0.5:1。在另一实施例中，所述基材1的厚度100nm，所述聚合物层2的厚度为200nm，所述纳米材料层3的厚度为50nm，所述防紫外线层4的厚度为200nm。所述基材1、聚合物层2、纳米材料层3和防紫外线层4的密度之比为1:2:0.8:1.2。在另一实施例中，所述基材1的厚度70nm，所述聚合物层2的厚度为150nm，所述纳米材料层3的厚度为30nm，所述防紫外线层4的厚度为150nm。所述基材1、聚合物层2、纳米材料层3和防紫外线层4的密度之比为0.6:1.6:0.6:1.1。
在一个实施例中，所述聚合物层2和所述纳米材料层3均由涂布工艺制备而成。在另一实施例中，所述纳米材料层3是通过PECVD法原位合成在所述聚合物层2上。
所述纳米材料层3选用的材料还包括如下重量份的组分：乙烯基酯树脂10-30份；乙烯酸单体40-60份；光引发剂1-5份；分散剂0.2-0.5份；偶联剂0.2-0.5份。所述基材1的热膨胀率小于500ppm/℃，并且大于200ppm/℃。
在一个实施例中，所述纳米材料层3选用的材料还包括如下重量份的组分：乙烯基酯树脂10份；乙烯酸单体40份；光引发剂1份；分散剂0.2份；偶联剂0.2份。所述基材1的热膨胀率为300ppm/℃。在另一实施例中，所述纳米材料层3选用的材料还包括如下重量份的组分：乙烯基酯树脂30份；乙烯酸单体60份；光引发剂5份；分散剂0.5份；偶联剂0.5份。所述基材1的热膨胀率为250ppm/℃。在另一实施例中，所述纳米材料层3选用的材料还包括如下重量份的组分：乙烯基酯树脂20份；乙烯酸单体50份；光引发剂3份；分散剂0.4份；偶联剂0.3份。所述基材1的热膨胀率为400ppm/℃。
所述基材1、聚合物层2、纳米材料层3和防紫外线层4均为可弯曲的。在将所述阻隔膜弯曲至曲率半径为10mm后的水蒸汽透过度小于0.005g/m2·day。在一个实施例中，在将所述阻隔膜弯曲至曲率半径为10mm后的水蒸汽透过度为0.001g/m2·day。在另一实施例中，在将所述阻隔膜弯曲至曲率半径为10mm后的水蒸汽透过度为0.0005g/m2·day。
本发明的气体阻隔膜不需要较多的叠层，仅四层即可实现较高的水蒸气和氧的阻隔，并且发明人经过大量实验验证，并且首创性地选取上述的抗弯曲性能较好的材料，防止了由膜应力产生的裂纹。此外，每层结构均可弯曲，即本发明的阻隔膜即便弯曲也可以维持较高的水蒸汽和氧阻隔性。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (10)
1.一种气体阻隔膜，其特征在于，包括：
基材，所述基材的材料选择成具有静电吸附功能的材料，所述基材具有第一表面和与所述第一表面相反方向的第二表面，所述第一表面贴附在待隔离样品上；
聚合物层，其形成在所述基材的所述第二表面，所述聚合物层包含具有至少三个硅烷基团的伯氨基或叔氨基官能化硅烷的硅氧烷反应产物；
纳米材料层，其形成在所述聚合物层的表面，所述纳米材料层选用的材料包括碳纳米管和/或石墨烯；
防紫外线层，其形成在所述纳米材料层的表面，所述防紫外线层经过真空紫外光照处理。
2.根据权利要求1所述的气体阻隔膜，其特征在于，所述基材选用具有高阻隔水氧性能的PVDC改性树脂。
3.根据权利要求2所述的气体阻隔膜，其特征在于，所述基材的厚度50-100nm，所述聚合物层的厚度为100-200nm，所述纳米材料层的厚度为10-50nm，所述防紫外线层的厚度为100-200nm。
4.根据权利要求3所述的气体阻隔膜，其特征在于，所述基材、聚合物层、纳米材料层和防紫外线层的密度之比为0.5-1:1-2:0.5-0.8:1-1.2。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的气体阻隔膜，其特征在于，所述纳米材料层选用的材料还包括如下重量份的组分：乙烯基酯树脂10-30份；乙烯酸单体40-60份；光引发剂1-5份；分散剂0.2-0.5份；偶联剂0.2-0.5份。
6.根据权利要求5所述的气体阻隔膜，其特征在于，所述聚合物层和所述纳米材料层均由涂布工艺制备而成。
7.根据权利要求6所述的气体阻隔膜，其特征在于，所述基材的热膨胀率小于500ppm/℃，并且大于200ppm/℃。
8.根据权利要求5所述的气体阻隔膜，其特征在于，所述纳米材料层是通过PECVD法原位合成在所述聚合物层上。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的气体阻隔膜，其特征在于，所述基材、聚合物层、纳米材料层和防紫外线层均为可弯曲的。
10.根据权利要求9所述的气体阻隔膜，其特征在于，在将所述阻隔膜弯曲至曲率半径为10mm后的水蒸汽透过度小于0.005g/m2·day。
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