增强阻隔的涂料制造技术

本发明专利技术公开了包含胺改性的聚乙烯醇和乙酰乙酸酯改性的聚乙烯醇的气体和湿气阻隔涂料组合物。本发明专利技术的阻隔涂料表现出增强的气体和湿气性质。即使在涂覆的基材反复弯曲之后，本发明专利技术的阻隔涂料也保持了气体和湿气性质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增强阻隔的涂料相关申请的交叉引用本申请要求2016年8月12日提交的美国临时申请No.62/374,052和2016年10月12日提交的美国临时申请No.62/407,105的优先权，其全部内容并入本文。
本专利技术涉及阻气涂料组合物和包含阻气涂料组合物的基材。本专利技术还涉及包含含有阻气涂料组合物的基材的制品。本专利技术的阻气涂层显示出良好的阻气效果、水蒸气阻挡效果，并且即使在反复弯曲后也能保持阻隔性。
技术介绍
许多包装食品、药品、化妆品等对水分、大气氧气和其他气体敏感。蒸气和香气也可能污染包装内容物。合成塑料，例如热塑性塑料，通常用于制造例如食品、化妆品和药品的包装。塑料包装针对氧气和其他气体以及湿气提供一定程度的保护。然而，通常通过用阻隔涂料组合物涂覆塑料基材来增强包装的阻隔性能。为了改善阻气性，聚合物膜通常涂有无机层，例如金属或金属氧化物。然而，当这些涂膜暴露于高温和/或湿度时，例如用于包装产品的灭菌或巴氏灭菌，气体阻隔性能降低。另外，这些无机涂层一般相当脆，当基材弯曲时产生裂缝，降低了阻气性。通常将聚合物膜层压，以生产具有多层的包装材料。层压材料中薄膜层之间的阻气涂层通常会损害一种薄膜与另一种薄膜的粘合性。当材料弯曲时，导致层压层分离，从而降低层压材料的阻气性。US7,288,313公开了一种层压材料，其由涂覆有薄气相沉积层的基材、气体阻隔中间层和另一薄气相沉积层组成。气相沉积层优选是金属或金属氧化物。气体阻隔中间层包含水溶性聚合物。JP2002-273812、JP2001-145973、JP2005-335110、US2016/0009942描述了一种透明的柔性层压材料，其抗冲击、抗针孔、耐热和防潮，具有优异的阻气性，并且是可循环利用的。层压材料是包含一种或多种无机氧化物沉积薄膜和阻气涂层的柔性薄膜。阻气涂层包含至少一种水溶性聚合物和至少一种金属醇盐或其衍生物。JP2003-035590公开了一种透明、柔韧、轻质的层压材料。基膜涂有含有铟-铈氧化物、或铟-铈氧化物和钛氧化物和/或锡氧化物的混合物的氧气阻隔层。还使用了低折射率层，其可以是无机层(例如SiOx或AlOx)或有机高聚物(例如丙烯酸树脂)。WO2015/157593公开了一种阻气膜，其包括具有至少两个涂层的基材。第一涂层包含无机氧化物、金属氧化物或金属。第二涂层包含多羟基聚合物或含氨基甲酸酯的聚合物。US2004/0115445描述了一种阻气层压板，其包括涂有三层的基材。第一层是无机氧化物。第二(中间)层至少含有水溶性聚合物组分。第三层是另一种无机氧化物的薄沉积。AlOx涂层的阻气性描述于Galikhanov等(2015),Effectofaluminumoxidecoatingonstructural,barrierandelectretpropertiesofpolyethyleneterephthalatefilms,TransactionsonDielectricsandElectricalInsulation,Vol.22,No.3,1492-1496中。已显示在无机氧化物涂层上的杂化无机-有机聚合物第二涂层进一步改善了气体阻隔性。参见Amberg-Schwab等(2006),Developmentofpassiveandactivebarriercoatingsonthebasisofinorganic-organicpolymers,MonatsheftefürChemie,137,657-666。本领域仍然需要即使在高湿度下和弯曲后也能保持气体阻隔性的阻气涂层。
技术实现思路
本专利技术提供了包含含有大体积官能团的聚乙烯醇的阻气涂层。本专利技术的阻气涂层即使在高温和高湿度下也表现出良好的氧气和湿气的阻隔性能，并且即使在反复弯曲之后也能保持气体和湿气的阻隔性能。在一个具体方面，本专利技术提供一种阻气涂料组合物，其包含：a)胺改性的聚乙烯醇；和b)乙酰乙酸酯改性的聚乙烯醇。另一方面，本专利技术提供了一种通过将本专利技术的阻气涂料组合物涂覆到基材上并在基材上干燥该阻气涂料组合物来增强基材的阻气性的方法。在一个实施方案中，本专利技术提供了包含本专利技术的阻气涂料组合物的基材。在另一个实施方案中，本专利技术提供一种制品，例如包装制品，其包含含有本专利技术的阻气涂层的基材。具体实施方式应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述仅是示例性和解释性的，并不限制所要求保护的任何主题。除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。除非另有说明，否则本文整个公开内容中提及的所有专利、专利申请、公开的申请和出版物、网站和其他公开材料出于任何目的通过引用整体并入本文。本专利技术提供一种气体和水分阻隔涂料组合物，其包含一种或多种胺改性的聚乙烯醇(polyvinylalcohol,PVOH)和一种或多种乙酰乙酸酯改性的PVOH。阻隔涂料组合物可任选包含粘合促进剂和交联剂。本专利技术的阻隔涂层是透明的柔性涂层，其增强了各种基材的气体和蒸汽阻隔性能。有利地，即使在涂覆的基材(例如具有一般来说非常脆并且通过反复弯曲容易损坏的真空或气相沉积金属层(即金属化膜)的柔性基材)反复弯曲之后，阻隔涂料组合物仍保持阻隔性能。本专利技术的增强阻隔涂料组合物具有阻挡芳香剂、氧气和其他气体如二氧化碳和氮气进入的能力。此外，阻隔涂料组合物可用作矿物油屏障，也可用作低分子量可迁移物(例如增塑剂、粘合促进剂、消泡剂和填料)的屏障。本专利技术的阻隔涂料组合物也是水蒸气阻挡层。本专利技术的阻隔涂料组合物可用于涂覆并赋予各种材料的阻隔性，特别是需要消除或限制暴露于氧气和水分的食品和药品的包装。定义在本申请中，除非另外特别说明，否则单数的使用包括复数。如这里所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。在本申请中，除非另有说明，否则“或”的使用意味着“和/或”。如本文所使用的，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在或添加。此外，对于在说明书或权利要求中使用术语“包括”、“具有”、“有”、“具备”、“组成”、“包含”或其变体，这些术语旨在以与“包括”一词相似的方式包容。如本文所用，“基材”是指可以施加油墨或涂料的任何表面或物体。基材包括但不限于纸、织物、塑料、塑料膜或聚合物膜、玻璃、陶瓷、金属、木材、复合材料等。基材可具有一层或多层金属或金属氧化物，或其他无机材料。如本文所用，“制品”是指基材或生产的产品。制品的实例包括但不限于：基材，例如纸、织物、塑料、塑料膜或聚合物膜、玻璃、陶瓷、金属、木材、复合材料等；和生产的产品，例如出版物(如小册子)、标签和包装材料(如硬纸板或瓦楞纸板)、容器(如瓶子、罐子)、衣服、聚烯烃(如聚乙烯或聚丙烯)、聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、金属化箔(例如层压铝箔)、金属化聚酯、金属容器等。如本文所用，“胺改性的聚乙烯醇”、“胺改性的PVOH”等是指在聚合物主链的结构中具有一个或多个反应性胺基的聚乙烯醇(PVOH)聚合物。反应性胺基可以是侧链和/或末端。如本文所用，“乙酰乙酸酯改性的聚乙烯醇”、“乙酰乙酸酯改性的PVOH”等是指在聚合物主链的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体阻隔涂料组合物，包含：a)胺改性的聚乙烯醇；和b)乙酰乙酸酯改性的聚乙烯醇。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.12 US 62/374,052;2016.10.12 US 62/407,1051.一种气体阻隔涂料组合物，包含：a)胺改性的聚乙烯醇；和b)乙酰乙酸酯改性的聚乙烯醇。2.根据权利要求1所述的气体阻隔涂料组合物，其中所述胺改性的聚乙烯醇包含小于或等于40mol％的胺基。3.根据权利要求1所述的气体阻隔涂料组合物，其中所述胺改性的聚乙烯醇包含小于或等于25mol％的胺基。4.根据权利要求1所述的气体阻隔涂料组合物，其中所述胺改性的聚乙烯醇包含小于或等于12mol％的胺基。5.根据权利要求1所述的气体阻隔涂料组合物，其中所述乙酰乙酸酯改性的聚乙烯醇包含小于或等于30mol％的乙酰乙酸酯官能团。6.根据权利要求1所述的气体阻隔涂料组合物，其中所述乙酰乙酸酯改性的聚乙烯醇包含小于或等于5mol％的乙酰乙酸酯官能团。7.根据权利要求1-6中任一项所述的气体阻隔涂料组合物，其中基于所述气体阻隔涂料组合物中聚乙烯醇的总重量，所述胺改性的聚乙烯醇以50wt％至99.9wt％的量存在。8.根据权利要求1-7中任一项所述的气体阻隔涂料组合物，其中基于所述气体阻隔涂料组合物中聚乙烯醇的总重量，所述乙酰乙酸酯改性的聚乙烯醇以0.1wt％至50wt％的量存在。9.根据权利要求1-8中任一项所述的气体阻隔涂料组合物，其中基于所述气体阻隔涂料组合物的总重量，固体含量为3wt％至15wt％。10.根据权利要求1-9中任一项所述的气体阻隔涂料组合物，其中所述胺改性的聚乙烯在(A)部分溶液中提供，并且所述乙酰乙酸酯改性的聚乙烯在(B)部分溶液中提供，并且胺改性的聚乙烯醇溶液(A)部分与乙酰乙酸酯改性的聚乙烯醇溶液(B)部分的比例为75:25至99:1。11.根据权利要求1-10中任一项所述的气体阻隔涂料组合物，还包含独立地选自由粘合促进剂、交联剂、表面活化剂、表面活性剂、分散剂、脱气剂和消泡剂组成的组中的一种或多种添加剂。12.根据权利要求11所述的气体阻隔涂料组合物，其中基于所述气体阻隔涂料组合物的总重量，所述一种或多种添加剂各自独立地以0.1wt％至5wt％的量存在。13.根据权利要求11-12中任一项所述的气体阻隔涂料组合物，其中相对于所述气体阻隔涂料组合物的所述聚乙烯醇含量的总重量，所述交联剂以5％至25％的量存在。14.根据权利要求11-13中任一项所述的气体阻隔涂料组合物，其中所述一种或多种交联剂选自由铵锆、碳酸锆铵；碳酸锌铵；乙酰丙酮酸盐；醛类；酮类；环氧硅烷类，例如3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷和2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷；氨基硅烷类，例如3-氨基-丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、氨基乙基氨基三甲氧基硅烷和氨基乙基氨基丙基硅氧烷；烷基硅烷类，例如甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷及其组合组成的组。15.根据权利要求11-14中任一项所述的气体阻隔涂料组合物，其中所述交联剂是碳酸锆铵。16.根据权利要求1-15中任一项所述的气体阻隔涂料组合物，还包含一种或多种纳米颗粒。17.根据权利要求16所述的气体阻隔涂料组合物，其中基于所述气体阻隔涂料组合物的总重量，所述一种或多种纳米颗粒以0.1wt％至30wt％的量存在。18.根据权利要求16-17中任一项所述的气体阻隔涂料组合物，其中基于所述气体阻隔涂料组合物的总重量，所述纳米微粒以小于30wt％的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·A·卡恩，M·W·伦纳德，
申请(专利权)人：太阳化学公司，
类型：发明
国别省市：美国,US