薄膜扩散阻挡层制造技术

本发明专利技术提供了一种弹性体基材及其制备方法，所述弹性体基材具有材料扩散阻挡层。在一个实施例中，一种用于在弹性体基材上制备材料扩散阻挡层的方法包括将弹性体基材暴露于阳离子溶液，以在弹性体基材上产生阳离子层。所述方法也包括将所述阳离子层暴露于阴离子溶液，以在阳离子层上产生阴离子层。层包括所述阳离子层和所述阴离子层。所述层包括材料扩散阻挡层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】薄膜扩散阻挡层
本专利技术涉及扩散阻挡层的领域，更具体地涉及对抗材料扩散的薄膜阻挡层的领域。
技术介绍
对气体和蒸气的扩散阻挡层是多种应用(如食品包装和柔性电子)中的关键部件。例如，持续需要用于食品包装的改进的对抗材料扩散的阻挡层性能。常规包装的缺点包括包装的气体和液体渗透性。这种缺点可导致对包含于包装内的食品的损坏。已开发用于常规包装的涂层和衬层，以降低气体和液体渗透性。开发的涂层和衬层的缺点包括包装的增加的厚度和刚性。增加的厚度可导致包装的不希望的重量增加。另外，这种增加的刚性可导致对包装的不希望的损坏。因此，需要改进的扩散阻挡层。也进一步需要对抗流体和固体扩散的改进的薄膜阻挡层。
技术实现思路
本领域的这些和其他需要通过用于在弹性体基材上制备材料扩散阻挡层的方法在一个实施例中得以解决。所述方法包括将弹性体基材暴露于阳离子溶液，以在弹性体基材上产生阳离子层。所述方法也包括将所述阳离子层暴露于阴离子溶液，以在阳离子层上产生阴离子层。另外，所述方法包括具有阳离子层和阴离子层的层。所述层包括材料扩散阻挡层。本领域的这些和其他需要通过用于在弹性体基材上制备材料扩散阻挡层的方法的另一实施例得以解决。所述方法包括将弹性体基材暴露于阴离子溶液，以在弹性体基材上产生阴离子层。所述方法也包括将所述阴离子层暴露于阳离子溶液，以在阴离子层上产生阳离子层。另外，所述方法包括具有阴离子层和阳离子层的层。所述层包括材料扩散阻挡层。前述相当广泛地概述了本专利技术的特征和技术优点，以可更好地理解之后的具体实施方式。本专利技术的另外的特征和优点将在形成本专利技术的权利要求书的主题的下文描述。本领域技术人员应了解，所公开的概念和具体实施例可易于用作用于实施本专利技术的相同目的的改变或设计其他实施例的基础。本领域技术人员也应该认识到，这种等同的实施例不偏离如所附权利要求书中所述的本专利技术的精神和范围。附图说明对于本专利技术的优选实施例的详细描述，现在参照所附附图，其中：图1示出了弹性体基材上的四层的一个实施例；图2示出了四层、弹性体基材和底漆层的一个实施例；图3示出了三个四层和弹性体基材的一个实施例；图4示出了随四层的数量而变化的厚度；图5示出了随四层的数量而变化的氧气传输速率；图6示出了涂层的弹性的图像；图7示出了弹性体基材上的双层的一个实施例；图8示出了可成层材料和添加剂的双层的一个实施例；图9示出了具有可成层材料和添加剂的交替层的双层的一个实施例；且图10示出了具有可成层材料和添加剂的双层的一个实施例。具体实施方式在一个实施例中，多层薄膜涂布方法通过在基材上交替沉积带正电和带负电的层而提供了具有扩散阻滞涂层的弹性体基材。每一对正电层和负电层构成一层。在实施例中，多层薄膜涂布方法在基材上产生任意数量的所需层，如双层、三层、四层、五层、六层、七层、八层和增加的层。不限制地，一个或多个层可提供所需的产率。此外，不限制地，多个层可提供对材料传输通过弹性体基材的所需阻滞。材料可为任何可扩散材料。不限制地，可扩散材料可为固体、流体或它们的任意组合。流体可为任何可扩散流体，如液体、气体或它们的任意组合。在一个实施例中，可扩散流体为气体。正电层和负电层可具有任何所需的厚度。在实施例中，每个层为约0.5纳米至约100纳米之间厚，或者约1纳米至约100纳米之间厚，或者约0.5纳米至约10纳米之间厚。在多层薄膜涂布方法的一些实施例中，正电层中的一个或多个为中性的而非带正电的。弹性体基材包括具有粘弹性的材料。可使用多层薄膜涂布方法涂布任何所需的弹性体基材。不限制地，合适的弹性体基材的例子包括聚异戊二烯、聚氯丁烯、丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈丁二烯共聚物、乙烯丙烯-二烯橡胶、聚硫橡胶、腈橡胶、有机硅、聚氨酯、丁基橡胶，或它们的任意组合。带负电(阴离子)层包括可成层材料。可成层材料包括阴离子聚合物、胶体粒子，或它们的任意组合。不限制地，合适的阴离子聚合物的例子包括聚苯乙烯磺酸酯、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚(丙烯酸钠盐)、聚茴香脑磺酸钠盐、聚(乙烯基磺酸钠盐)，或它们的任意组合。另外，不限制地，胶体粒子包括有机和/或无机材料。此外，不限制地，胶体粒子的例子包括粘土、胶体二氧化硅、无机氢氧化物、硅基聚合物、低聚硅倍半氧烷、碳纳米管、石墨烯，或它们的任意组合。可使用适合用于阴离子溶液中的任意类型的粘土。不限制地，合适的粘土包括钠蒙脱石、水辉石、皂石、怀俄明膨润土、蛭石、埃洛石，或它们的任意组合。在一个实施例中，粘土为钠蒙脱石。可使用可提供对气体或蒸气传输的阻滞性的任意无机氢氧化物。在一个实施例中，无机氢氧化物包括氢氧化铝、氢氧化镁，或它们的任意组合。带正电(阳离子)层包括阳离子材料。在一些实施例中，一个或多个阳离子层为中性的。阳离子材料包括聚合物、胶体粒子、纳米粒子，或它们的任意组合。聚合物包括阳离子聚合物、具有氢键的聚合物，或它们的任意组合。不限制地，合适的阳离子聚合物的例子包括支链聚乙烯亚胺、直链聚乙烯亚胺、阳离子聚丙烯酰胺、阳离子聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚(烯丙胺)、聚(烯丙胺)盐酸盐、聚(乙烯基胺)、聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)，或它们的任意组合。不限制地，合适的具有氢键的聚合物包括聚环氧乙烷、聚缩水甘油、聚环氧丙烷、聚(乙烯基甲基醚)、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚烯丙胺、支链聚乙烯亚胺、直链聚乙烯亚胺、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、它们的共聚物，或它们的任意组合。在实施例中，具有氢键的聚合物为中性聚合物。另外，不限制地，胶体粒子包括有机和/或无机材料。此外，不限制地，胶体粒子的例子包括粘土、层状双氢氧化物、无机氢氧化物、硅基聚合物、低聚硅倍半氧烷、碳纳米管、石墨烯，或它们的任意组合。不限制地，合适的层状双氢氧化物的例子包括水滑石、镁LDH、铝LDH，或它们的任意组合。在实施例中，通过任何合适的方法将正电(或中性)层和负电层沉积于弹性体基材上。实施例包括通过任何合适的液体沉积方法将正电(或中性)层和负电层沉积于弹性体基材上。不限制地，合适的方法的例子包括浴涂布(bathcoating)、喷涂、槽缝式涂布、旋涂、幕式涂布、凹版式涂布、逆向辊涂布、罗拉刮刀(即间隙)涂布、计量(Meyer)杆涂布、气刀涂布，或它们的任意组合。浴涂布包括浸渍或浸入。在一个实施例中，通过浴沉积正电(或中性)层和负电层。在其他实施例中，通过喷雾沉积正电层和负电层。在实施例中，多层薄膜涂布方法提供了两对正电层和负电层，所述两对构成四层。实施例包括在弹性体基材上产生多个四层的多层薄膜涂布方法。图1示出了具有四层10的涂层65的弹性体基材5的一个实施例。在制备图1所示的经涂布的弹性体基材5的一个实施例中，多层薄膜涂布方法包括将弹性体基材5暴露于阳离子混合物中的阳离子分子，以在弹性体基材5上产生第一阳离子层25。阳离子混合物含有第一层阳离子材料20。在一个实施例中，第一层阳离子材料20为带正电的或中性的。在实施例中，第一层阳离子材料20为中性的。在一些实施例中，第一层阳离子材料20为具有中性电荷的具有氢键的聚合物。实施例包括包含环氧乙烷的第一层阳离子材料20。不限制地，包含中性材料(即环氧乙烷)的第一层阳离子材料20可提供所需的产率。在这种实施例中，弹性体基材5为带负电的或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在弹性体基材上制备材料扩散阻挡层的方法，其包括：(A)将弹性体基材暴露于阳离子溶液，以在弹性体基材上产生阳离子层；(B)将所述阳离子层暴露于阴离子溶液，以在阳离子层上产生阴离子层，其中层包括所述阳离子层和所述阴离子层，且其中所述层包括材料扩散阻挡层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.30 US 61/581,7431.一种用于在弹性体基材上制备材料扩散阻挡层的方法，其包括：(A)将弹性体基材暴露于包含聚环氧乙烷的阳离子溶液，以在弹性体基材上产生阳离子层；(B)使用氮气干燥弹性体基材；(C)将所述阳离子层暴露于阴离子溶液，以在阳离子层上产生阴离子层，其中所述阴离子层包括聚丙烯酸；(D)将所述阴离子层暴露于包含聚乙烯亚胺的第二阳离子溶液，以在阴离子层上产生第二阳离子层，且其中层包括三层，所述三层包括阳离子层、阴离子层和第二阳离子层；(E)将所述第二阳离子层暴露于第二阴离子溶液，以在第二阳离子层上产生第二阴离子层，其中第二阴离子层包含钠蒙脱石粘土，其中所述层包括四层，所述四层包括阳离子层、阴离子层、第二阳离子层和第二阴离子层，其中所述层包括材料扩散阻挡层。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述阳离子溶液包含阳离子材料，且其中所述阳离子材料还包括聚合物、胶体粒子、纳米粒子，或它们的任意组合。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述聚合物包括具有氢键的聚合物，其中所述具有氢键的聚合物包括聚缩水甘油、聚环氧丙烷、聚(乙烯基甲基醚)、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚烯丙胺、支链聚乙烯亚胺、直链聚乙烯亚胺、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、它们的共聚物，或它们的任意组合。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述阴离子溶液包含可成层材料，且其中所述可成层材料包括阴离子聚合物、胶体粒子，或它们的任意组合。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述阴离子聚合物包括聚苯乙烯磺酸酯、聚甲基丙烯酸、聚(丙烯酸钠盐)、聚茴香脑磺酸钠盐、聚(乙烯基磺酸钠盐)，或它们的任意组合。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述胶体粒子包括粘土、胶体二氧化硅、无机氢氧化物、硅基聚合物、碳纳米管、石墨烯，或它们的任意组合。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述弹性体基材还包括设置于所述弹性体基材与所述阳离子层之间的底漆层。8.根据权利要求1所述的方法，其还包括重复步骤(A)至(E)以产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·C·格兰朗，M·A·普寥洛，B·R·贝格曼，J·J·麦克休，
申请(专利权)人：米其林集团总公司，米其林研究和技术股份有限公司，德克萨斯AM大学体系，
类型：发明
国别省市：法国;FR