薄膜扩散阻挡层制造技术

本文公开了一种具有材料扩散阻挡层橡胶基材，以及一种产生所述材料扩散阻挡层的方法。在实施例中，用于在橡胶基材上产生材料扩散阻挡层的方法包括将所述橡胶基材暴露于阳离子溶液以在所述橡胶基材上产生阳离子层。所述方法还包括将所述阳离子层暴露于阴离子溶液以在所述阳离子层上产生阴离子层。所述阴离子层包含氧化石墨烯。所述层包括所述阳离子层和所述阴离子层。所述层包含所述材料扩散阻挡层。

Thin film diffusion barrier

The present invention discloses a material diffusion barrier rubber base material and a method for producing the material diffusion barrier layer. In an embodiment, a method for producing a material diffusion barrier on a rubber substrate includes exposing the rubber substrate to a positive ion solution to produce a cationic layer on the rubber substrate. The method also includes exposing the cationic layer to an anionic solution to produce an anionic layer on the cationic layer. The anion layer comprises graphene oxide. The layer includes the cationic layer and the anion layer. The layer contains the material diffusion barrier.

【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领域，并且更具体来说涉及抵抗材料扩散的薄膜阻挡层领域。
技术介绍
对气体和蒸气的扩散阻挡层在多种应用如食品包装和柔性电子装置中是关键的部件。举例来说，越来越需要抵抗用于食品包装材料扩散的改善的阻挡层性能。常规包装的缺点包括包装的气体和液体渗透性。这类缺点可导致在包装内含有的食品的损坏。已经开发出涂层和内衬用于常规包装以减小气体和液体渗透性。开发的涂层和内衬的缺点包括增加包装的厚度和刚性。增加的厚度可引起不期望的包装重量增加。另外，这类增加的刚性可引起包装不希望的损坏。因此，需要改善的扩散阻挡层。还进一步需要抵抗流体和固体扩散的改善的薄膜阻挡层。
技术实现思路
在本领域中的这些和其它需要在一个实施例中通过用于在橡胶基材上产生材料扩散阻挡层的方法阐述。方法包括将橡胶基材暴露于阳离子溶液以在橡胶基材上产生阳离子层。方法还包括将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，阴离子层包含氧化石墨烯。另外，方法包括具有阳离子层和阴离子层的层。层包括材料扩散阻挡层。在本领域中的这些和其它需要通过用于在橡胶基材上产生材料扩散阻挡层的方法的另一个实施例阐述。方法包括将橡胶基材暴露于阴离子溶液以在橡胶基材上产生阴离子层。另外，阴离子层包含氧化石墨烯。方法还包括将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，方法包括具有阴离子层和阳离子层的层。层包括材料扩散阻挡层。前文已相当广泛地概述了本专利技术的特征和技术优点，以便可更好地理解下文中本专利技术的详细描述。下文将描述本专利技术的附加特征和优点，这些附加特征和优点形成本专利技术的权利要求的主题。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修改或设计用于实行本专利技术相同目的的其它实施例的基础。本领域技术人员还应意识到，这类等效实施例不脱离如在所附权利要求书中所阐述的本专利技术的精神和范围。附图说明为了详细描述本专利技术的优选实施例，现将对附图进行参考，其中：图1示出在橡胶基材上四层的实施例；图2示出四层、橡胶基材和底涂层的实施例；图3示出三个四层和橡胶基材的实施例；图4示出厚度随四层数目的变化；图5示出氧气透过率随四层数目的变化；；图6示出涂层的弹性的图像；图7示出在橡胶基材上双层的实施例；图8示出可成层的材料和添加剂的双层的实施例；图9示出具有可成层的材料和添加剂的交替层的双层的实施例；图10示出具有可成层的材料和添加剂的双层的实施例；图11为示出在175℃下还原90分钟之前和之后在硅上生长的支链聚乙烯亚胺/氧化石墨烯组件的表面轮廓仪厚度的图表；图12(a)为在175℃下热还原90分钟之前的二十个双层支链聚乙烯亚胺/氧化石墨烯组件的扫描电子显微镜显微图；图12(b)为在175℃下热还原90分钟之后的二十个双层支链聚乙烯亚胺/氧化石墨烯组件的扫描电子显微镜显微图；图12(c)为热还原之前的基材和支链聚乙烯亚胺/氧化石墨烯组件的透射式电子显微镜显微图，所述显微图示出平行于基材取向的氧化石墨烯；图12(d)示出涂覆到基材的十个双层支链聚乙烯亚胺/氧化石墨烯组件，其中热还原十个双层支链聚乙烯亚胺/氧化石墨烯组件导致最初透明的支链聚乙烯亚胺/氧化石墨烯组件(顶部)变得不透明，具有石墨光泽(底部)；图13示出在175℃下还原90分钟之前和之后的氧化石墨烯的C1sx射线光电子波谱；以及图14示出薄层电阻随二十个双层支链聚乙烯亚胺/氧化石墨烯组件暴露于各种热还原温度的时间变化。具体实施方式在实施例中，多层薄膜涂布方法提供一种橡胶基材，其中扩散阻滞剂通过在基材上交替地沉积带正电的层和带负电的层来为涂布。每对正层和负层包含一层。在实施例中，多层薄膜涂布方法在基材上产生任何数目的期望层，如双层、三层、四层、五层、六层、七层、八层和递增的层。在不限制的情况下，一层或多个层可提供期望产率。此外，在不限制的情况下，多个层可为材料通过橡胶基材的传输提供期望的阻滞剂。材料可为任何可扩散的材料。在不限制的情况下，可扩散的材料可为固体、流体，或其任何组合。流体可为任何可扩散的流体，如液体、气体，或其任何组合。在实施例中，可扩散的流体为气体。正层和负层可具有任何期望的厚度。在实施例中，每一层的厚度在约0.5纳米和约100纳米之间，可替代地在约1纳米和约100纳米之间，且可替代地在约0.5纳米和约10纳米之间。在多层薄膜涂布方法的一些实施例中，正层中的一个或多个为中性的，而不是带正电的。橡胶基材包含具有粘弹性的材料。任何期望的橡胶基材可用多层薄膜涂布方法涂布。在不限制的情况下，合适的橡胶基材的实例包括聚异戊二烯、聚氯丁二烯、丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈丁二烯共聚物、乙丙-二烯橡胶、聚硫化物橡胶、丁腈橡胶、硅氧烷、聚氨基甲酸酯、丁基橡胶或其任何组合。带负电的(阴离子)层包含可成层的材料。可成层的材料包括阴离子聚合物、胶体粒子，或其任何组合。在不限制的情况下，合适的阴离子聚合物的实例包括聚苯乙烯磺酸盐、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)，或其任何组合。另外，在不限制的情况下，胶体粒子包括有机和/或无机材料。此外，在不限制的情况下，胶体粒子的实例包括氧化石墨烯、粘土、胶体二氧化硅、无机氢氧化物、硅类聚合物、聚低聚硅倍半氧烷、碳纳米管、石墨烯，或其任何组合。在不受理论限制的情况下，认为使用氧化石墨烯可赋予导电性的层。此导电层可用于消除来自橡胶基材(例如，轮胎)的静电。氧化石墨烯可包含呈可变比率的碳、氧和氢的化合物。可通过任何合适的方法形成氧化石墨烯。在一个实施例中，可通过用强氧化剂处理石墨来获得氧化石墨烯。可通过使用氧化石墨烯溶液将氧化石墨烯包括于实施例中，其中包括于溶液中的氧化石墨烯的量在约0.01wt.％到约25wt.％之间。可使用适于在阴离子溶液中使用的任何类型的粘土。在不限制的情况下，合适的粘土的实例包括钠蒙脱土、锂蒙脱石、皂石、怀俄明(Wyoming)膨润土、蛭石、多水高岭土，或其任何组合。在实施例中，粘土为钠蒙脱土。可使用可对气体或蒸气传输提供阻滞性的任何无机氢氧化物。在实施例中，无机氢氧化物包括氢氧化铝、氢氧化镁，或其任何组合。正电荷(阳离子)层包含阳离子材料。在一些实施例中，一个或多个阳离子层为中性的。阳离子材料包含聚合物、胶体粒子、纳米粒子，或其任何组合。聚合物包括阳离子聚合物、具有氢键的聚合物或其任何组合。在不限制的情况下，合适的阳离子聚合物的实例包括支链聚乙烯亚胺、线性聚乙烯亚胺、阳离子聚丙烯酰胺、阳离子聚氯化二烯丙基二甲基铵、聚(烯丙胺)、聚(烯丙胺)盐酸盐、聚(乙烯胺)、聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)，或其任何组合。在不限制的情况下，合适的具有氢键的聚合物的实例包括聚氧化乙烯、聚缩水甘油、聚氧化丙烯、聚(乙烯基甲基醚)、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚烯丙胺、支链聚乙烯亚胺、线性聚乙烯亚胺、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、聚离子液体、其共聚物，或其任何组合。在实施例中，具有氢键的聚合物为中性聚合物。另外，在不限制的情况下，胶体粒子包括有机和/或无机材料。此外，在不限制的情况下，胶体粒子的实例包括粘土、层状双氢氧化物、无机氢氧化物、硅基聚合物、聚低聚硅倍半氧烷、碳纳米管、石墨烯，或其任何组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在橡胶基材上产生材料扩散阻挡层的方法，所述方法包含：(A)将所述橡胶基材暴露于阳离子溶液以在所述橡胶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所述阳离子层上产生阴离子层，其中所述阴离子层包含氧化石墨烯，其中层包含所述阳离子层和所述阴离子层，并且其中所述层包含所述材料扩散阻挡层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在橡胶基材上产生材料扩散阻挡层的方法，所述方法包含：(A)将所述橡胶基材暴露于阳离子溶液以在所述橡胶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所述阳离子层上产生阴离子层，其中所述阴离子层包含氧化石墨烯，其中层包含所述阳离子层和所述阴离子层，并且其中所述层包含所述材料扩散阻挡层。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含还原包含氧化石墨烯的所述阴离子层以产生还原的氧化石墨烯层。3.根据权利要求2所述的方法，其中还原包含氧化石墨烯的所述阴离子层包含热还原、化学还原、红外辐射光源、微波，或其组合。4.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，并且其中所述阳离子材料包含聚合物、胶体粒子、纳米粒子，或其任何组合。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述聚合物包含具有氢键的聚合物，其中具有氢键的所述聚合物包含聚氧化乙烯、聚缩水甘油、聚氧化丙烯、聚(乙烯基甲醚)、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚烯丙胺、支链聚乙烯亚胺、线性聚乙烯亚胺、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、聚离子液体、其共聚物，或其任何组合。6.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含：(C)将所述阴离子层暴露于第二阳离子溶液以在所述阴离子层上产生第二阳离子层；和(D)将所述第二阳离子层暴露于第二阴离子溶液以在所述第二阳离子层上产生第二阴离子层，其中所述层包含四层，所述四层包含所述阳离子层、所述阴离子层、所述第二阳离子层和所述第二阴离子层。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二阴离子溶液包含可成层的材料，并且其中所述可成层的材料包含阴离子聚合物、胶体粒子或其任何组合。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述阴离子聚合物包含聚苯乙烯磺酸盐、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)，或其任何组合。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述橡胶基材进一步包含安置在所述橡胶基材和所述阳离子层之间的底涂层。10.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含重复步骤(A)和(B)以产生多个层，其中所述材料扩散阻挡层包含所述多个层。11.一种用...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·C·格兰朗，P·温斯顿，B·E·史蒂文斯，
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