包含固有复合纳米粒子的吸气剂材料及其生产方法技术

本发明专利技术涉及一种吸气剂材料及其生产方法。所述方法使得能够控制溶胶‑凝胶过程以使得可以以精确的尺寸控制来生产具有10nm至1μm的尺寸范围内的固有纳米粒子的纳米粒子吸气剂材料。所述吸气剂材料的固有纳米粒子是氧化镁和无定形碳酸镁的复合物，这些物质具有对于吸气剂应用来说高度令人关注的特性。氧化镁与碳酸镁的组成比可以优选地在5:95至50:50的范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含固有复合纳米粒子的吸气剂材料及其生产方法
本专利技术涉及吸湿材料。具体来说，本专利技术涉及吸气剂材料，所述吸气剂材料包含碳酸镁并且适用于透明封装和/或包括在薄膜中。
技术介绍
吸气剂或吸气剂材料是在密封外壳内用作吸附剂的一类材料。其中提供吸气剂的典型的装置是电气部件和电子部件、真空设备以及光学仪器。另一用途是在包装和包裹中，其中在储存或运输期间保护物品。吸气剂材料可以被设计成吸附湿气，即用作干燥剂，或与特定元素反应，或其组合。现代电子装置，如OLED显示器对封装溶液提出了新的要求。一个重要的部分是在装置中并且常常在封装层中/上或靠近封装层提供的吸气剂材料。例如，OLED显示器对湿气极其敏感，所述装置的表面积大并且吸气剂材料必须被设置在面向观看者的一部分外壳上或中。因此，吸气剂材料需要在可见光波长区域中高度透明。一种方法是提供作为优选地具有低于1μm的尺寸的小粒子，甚至更优选地具有大约或低于可见光的波长的尺寸的纳米粒子的吸气剂材料。吸气剂材料的小粒子在柔性显示器中也是有利的，其中柔性本身通常需要薄膜。小粒子的吸气剂还减少了柔性构造中的内部磨损。小粒子有吸引力的另一个原因是目前通过叠加法如喷墨印刷和狭缝式模具涂布进行生产的趋势。在这些生产方法中，所有固体成分都需要远低于喷嘴或狭缝的尺寸，通常是几微米。其中透明度有利的另一个领域是包装，特别是食品包装。在食品包装中，使用吸气剂材料来控制湿度和减少气味。此外，在此，吸气剂材料粒子的尺寸必需是小的，这是因为食品包装膜通常是由多个(3个-10个)薄层构成的多层结构，每一层通常是5μm-25μm薄的。沸石作为吸气剂材料是公知的并且“Flexibleandtransparentmoisturegetterfilmcontainingzeolite(含有沸石的柔性和透明的湿气吸气剂膜)”,Chien-ShengWu,Adsorption(2010)16:69-74公开了旨在设置于OLED显示器的透明封装中的纳米粒子沸石。在沸石的生产中，使用不同类型的模板来实现纳米结构化特性。此外在该研究中，利用了模板，例如四乙基氢氧化铵(TEAOH)。通常采取不同的措施以随后在工艺中去除模板，但是残留模板是纳米结构化的沸石的公知的问题。在使用吸气剂材料期间散发不必要的物质在高度敏感的OLED以及其它高分辨率显示器和传感器中特别成问题。“PreparationofCaOasOLEDgettermaterialthroughcontrolofcrystalgrowthofCaCO3byblockcopolymersinaqueoussolution(在水溶液中通过嵌段共聚物控制CaCO3的晶体生长来制备作为OLED吸气剂材料的CaO)”,Jae-HyungPark,MaterialsResearchBulletin44(2009)110-118公开了旨在作为吸气剂材料中的成分的CaO纳米粒子的生产方法。所述生产方法需要通过使用由添加剂/模板制备的CaCO3在600℃在真空下热分解3小时来合成CaO纳米粒子。高温真空工艺一般被认为对于大规模工业生产是不利的。美国专利9,580,330公开了具有约5nm直径的平均孔径的无定形中孔碳酸镁材料的无模板合成。进一步的研究更详细地公开了孔隙形成机制并且表明孔隙是在两步方法中形成的，所述两步方法包括通过溶剂蒸发和物理结合的二氧化碳的释放来形成微孔，继而当将所述材料在中等温度下储存在空气中时，由于孔壁表面上有机基团的部分分解而使微孔扩大到中孔。所述无定形中孔碳酸镁材料形成为连续的材料并且通常以粉末形式提供，其含有微米量级(10μm)和更高的尺寸的材料块。无定形碳酸镁材料具有在上述吸气剂应用中可能受高度关注的特性。
技术实现思路
由于例如敏感的显示装置、薄膜应用以及传感器技术的出现，因此不会放出残留物质、可以小到足以用于透明层中的粒度提供并且不会成本太高而无法大规模生产的吸气剂材料是被高度寻求的。最近的报道提出了使用沸石纳米粒子和氧化钙纳米粒子，但是这些材料或其生产方法不满足所有所陈述的要求。本专利技术的目的是提供一种克服现有技术的缺点的吸气剂材料和生产方法。这是通过如权利要求1中所限定的吸气剂材料、如权利要求10中所限定的固有复合纳米粒子以及如权利要求12中所限定的方法来实现的。所述方法使得能够控制溶胶-凝胶过程以使得可以以精确的尺寸控制来生产具有10nm至1μm的尺寸范围内的纳米粒子的纳米粒子吸气剂材料。所述吸气剂材料的纳米粒子是氧化镁和无定形碳酸镁的复合物，这些物质具有对于吸气剂应用来说高度令人关注的特性。根据本专利技术的吸气剂材料适用于并入透明层、薄膜或印刷层中，并且包含固有复合纳米粒子，所述固有复合纳米粒子包含由无定形碳酸镁包围的一个或多个结晶氧化镁核心。90％的所述固有复合纳米粒子在10nm至1μm的尺寸范围内。优选的是，90％的所述固有复合纳米粒子在10nm至200nm的尺寸范围内，并且甚至更优选地在10nm至50nm的尺寸范围内。所述吸气剂材料的氧化镁与碳酸镁的组成比可以优选地在5:95至50:50的范围内，如通过能量色散X射线光谱法所测定。根据本专利技术的一个方面，在400nm-800nm的可见光区域中所述固有复合纳米粒子的悬浮液的透射率T在600mg/l的浓度下是T>60％，在400mg/l的浓度下是T>70％并且在200mg/l的浓度下是T>80％。根据本专利技术的另一个方面，所述吸气剂材料还可以包含另外的粒子，所述粒子包含金属氧化物，优选地是碱土金属氧化物，如MgO或CaO。优选的是，这些另外的粒子是纳米粒子。可以在生产过程期间添加所述另外的粒子，这可以在所述过程中的多个阶段进行。可替选地，如果在最终产品中存在MgO纳米粒子，那么所述氧化镁粒子的至少一部分可以是来自生产所述固有复合纳米粒子的过程的残余物。残留MgO纳米粒子的“重复使用”从生产角度来看代表了一个优势。根据本专利技术的一个方面，所述吸气剂材料被提供在液体悬浮液中。所述液体悬浮液的至少一部分可以是在生产过程中利用的溶胶-凝胶悬浮液。所述液体悬浮液还可以包含溶剂或溶剂的混合物，如醇、醚、烃以及酮。本专利技术的一个优势是容易提供适用于预期用途的粒子悬浮液。根据本专利技术的一个方面，提供了一种固有复合纳米粒子，所述固有复合纳米粒子包含一个或多个氧化镁核心。所述一个或多个核心由无定形碳酸镁的壳包围并且共同形成复合纳米粒子。所述复合纳米粒子的尺寸在10nm至50nm的尺寸范围内。所述固有复合粒子内氧化镁与碳酸镁的组成比优选地在5:95至50:50的范围内，如通过能量色散X射线光谱法所测定。生产包含含有氧化镁和无定形碳酸镁的固有复合纳米粒子的吸气剂材料的根据本专利技术的方法包括以下主要步骤：-溶胶-凝胶合成，包括将结晶氧化镁和甲醇在CO2压力下混合，从而产生溶胶-凝胶悬浮液；-在所述溶胶-凝胶悬浮液中形成复合纳米粒子，所形成的纳米粒子具有由无定形碳酸镁包围的至少一个结晶氧化镁核心；-通过添加溶剂停止所述溶胶-凝胶悬浮液中纳米粒子的形成和生长。所述溶剂可以是石油醚、乙醇、甲醇或乙酸乙酯或其组合。根据本专利技术的一个方面，所述方法包括添加金属氧化物或碱土金属氧化物的结晶粒子的步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于并入透明层、薄膜或印刷层中的吸气剂材料，所述吸气剂材料的特征在于固有复合纳米粒子，所述固有复合纳米粒子包含由无定形碳酸镁包围的一个或多个结晶氧化镁核心，其中90％的所述固有复合纳米粒子在10nm至1μm的尺寸范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.04 SE 1650452-41.一种适用于并入透明层、薄膜或印刷层中的吸气剂材料，所述吸气剂材料的特征在于固有复合纳米粒子，所述固有复合纳米粒子包含由无定形碳酸镁包围的一个或多个结晶氧化镁核心，其中90％的所述固有复合纳米粒子在10nm至1μm的尺寸范围内。2.根据权利要求1所述的吸气剂材料，其中90％的所述固有复合纳米粒子在10nm至200nm的尺寸范围内，并且优选地在10nm至50nm的尺寸范围内。3.根据权利要求1或2所述的吸气剂材料，其中通过能量色散X射线光谱法确定，所述吸气剂材料的固有复合粒子内氧化镁与碳酸镁的组成比在5:95至50:50的范围内。4.根据权利要求1或3中任一项所述的吸气剂材料，其中在400nm-800nm的可见光区域中所述固有复合纳米粒子的悬浮液的透射率T在600mg/l的浓度下是T>60％，在400mg/l的浓度下是T>70％，以及在200mg/l的浓度下是T>80％。5.根据权利要求1或4中任一项所述的吸气剂材料，其中所述吸气剂材料还包含第二类型的吸气剂材料的纳米尺寸粒子。6.根据权利要求5所述的吸气剂材料，其中所述吸气剂材料还包含金属氧化物，优选地是碱土金属氧化物。7.根据权利要求6所述的吸气剂材料，其中所述第二类型的吸气剂材料是氧化镁并且所述氧化镁粒子的至少一部分是来自生产所述吸气剂材料的固有复合纳米粒子的过程的残余物。8.一种液体悬浮液，所述液体悬浮液包含根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥切安·张，张鹏，萨拉·弗吕克斯特兰德安斯特伦，托米·雷莫宁，杨娇娇，塞西莉亚·阿哈马尔，
申请(专利权)人：破坏性材料公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE