一种水汽阻隔涂布液及其制备方法和水汽阻隔涂层技术

本发明专利技术提供了一种水汽阻隔涂布液及其制备方法和水汽阻隔涂层。本发明专利技术所述水汽阻隔涂布液的制备原料包含无机纳米粉料，无机纳米粉料由无机氧化物纳米粒子组成；无机氧化物纳米粒子的结构式为M

【技术实现步骤摘要】
一种水汽阻隔涂布液及其制备方法和水汽阻隔涂层


[0001]本专利技术属于阻隔涂层
，涉及一种水汽阻隔涂布液及其制备方法和水汽阻隔涂层。

技术介绍

[0002]阻水涂层在许多领域，如光伏组件背板、前板及封装膜、量子点显示器阻隔膜、有机发光二极管(Organic Light
‑
Emitting Diode，OLED)、电子纸、药品及食品包装行业都有应用价值。它能使被保护物免受水汽的侵蚀，从而增加使用年限，降低成本。因此，对水汽阻隔涂层的研发具有重要的价值。
[0003]关于阻水涂层，有多个相关专利已见报道。
[0004]CN103958185B公开了一种复合结构体、使用其的包装材料和成形品、以及它们的制造方法和涂布液，该涂布液以异丙醇铝为主要原料，经过高温水解、缩合等手段制备了一种水汽阻隔涂层。然而，在该涂布液的制备方法中，需要先对异丙醇铝进行水解，这一步产生的异丙醇会大量挥发到大气中，会对环境造成污染。除此之外，水解温度较高，达到95℃，这大大增加了涂液制备的能耗，并且制备时涉及到多步的化学反应，步骤繁琐，增加了时间和人力成本。另外，该方法得到的阻水涂液，储存期较短，短期内容易失效，操作窗口短。
[0005]CN103958078B公开了一种复合结构体及其制造方法、使用其的包装材料和成形品、以及涂布液，其以氢氧化铝为主要原料，经过碱溶、沉淀、高速分散、缩合等手段，制备了一种水汽阻隔涂层。
[0006]CN112063241A公开了一种涂布液、制备方法及其阻隔薄膜，其使用异丙醇铝为主要原料，经过高温水解、缩合、辅助以其它化学物质，制备了一种水汽阻隔涂层。
[0007]然而，在上述专利技术中，制备涂布液时需经过多步化学反应，步骤繁琐，能耗高，而且其中产生的副产物有机溶剂会对环境产生严重的危害。除此之外，制备方法中有使用硅前驱体、氧化铝前驱体等为成膜物质，辅助以气相沉积的手段(如等离子体气相沉积、磁控溅射气相沉积等)进行阻水涂层的制备，但是其设备造价、运行、维护的成本非常高，而且其生产能力受到设备体积、尺寸的限制较大。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种水汽阻隔涂布液及其制备方法和水汽阻隔涂层，制得的水汽阻隔涂布液具有良好的水汽阻隔性能和良好的稳定性，不产生释放到大气中的有机溶剂，制备时无需高温加热、步骤简单，能耗低、可实现批量化制备。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术的目的之一在于提供一种水汽阻隔涂布液，所述水汽阻隔涂布液的制备原料包含无机纳米粉料，所述无机纳米粉料由无机氧化物纳米粒子组成；所述无机氧化物纳米粒子的结构式为M
a
O
b
H
c
，0＜a≤3；0＜b≤5；0≤c≤2；其中，M为镁、铝、硅、钙、钪、钒、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、锆中的一种；c＝0时，所述无机纳米粉料的表面的氢原子存
在于非共价键键合的水分子中；c＞0时，所述无机纳米粉料的表面的氢原子以共价键的形式存在。
[0011]本专利技术的水汽阻隔涂布液，以无机纳米粉料为主要原料，通过加入偶联剂将无机纳米粉料连接起来，形成致密的纳米涂层，达到优异的水汽阻隔的效果。该水汽阻隔涂布液不产生释放到大气中的有机溶剂，制备时无需高温加热、步骤简单，能耗低、可实现批量化制备，制得的水汽阻隔涂布液稳定性好，具有长达2个月的储存稳定性。
[0012]本专利技术中，所述无机纳米粉料的粒径为1
‑
500nm，例如为1nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm或500nm等；优选为1
‑
50nm，例如为1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm或50nm等，更优选为1
‑
20nm，例如为1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm、12nm、13nm、14nm、15nm、16nm、17nm、18nm、19nm或20nm等。
[0013]优选地，所述无机氧化物纳米粒子为氧化铝纳米粒子、氧化硅纳米粒子、氧化钙纳米粒子、氧化钪纳米粒子、氧化锌纳米粒子、氧化钛纳米粒子、氧化锗纳米粒子、氧化锆纳米粒子中的任意一种或至少两种的混合物，优选为氧化铝纳米粒子、氧化硅纳米粒子、氧化锌纳米粒子、氧化钛纳米粒子中的任意一种或至少两种的混合物。
[0014]本专利技术中，所述水汽阻隔涂布液的制备原料还包含溶剂和偶联剂。
[0015]本专利技术中，所述无机纳米粉料和所述溶剂的质量比为1:(4
‑
140)，例如为1:4、1:5、1:10、1:20、1:30、1:40、1:50、1:60、1:70、1:80、1:90、1:100、1:110、1:120、1:130或1:140等，优选为1:(10
‑
70)，例如为1:10、1:12、1:14、1:16、1:20、1:25、1:30、1:35、1:40、1:45、1:50、1:55、1:60、1:65、1:70等；所述偶联剂与所述无机纳米粉料的摩尔比N
Z
/N
M
为(0.1
‑
1.85):1，例如为0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.85:1等，N
Z
代表偶联剂中所含的硼、氮、硅、磷、硫、氟、氯、溴、碘原子数总和；N
M
代表无机纳米粉料中除氢、氧原子数之外的其余元素原子数总和。
[0016]本专利技术中，所述溶剂为水或水与小分子醇的混合液。
[0017]优选地，所述小分子醇为甲醇、乙醇、异丙醇中的任意一种或至少两种的混合物。
[0018]本专利技术中，所述偶联剂的结构式为Z
k
O
l
R
1m
R
2n
。
[0019]其中，0＜k≤3，k为整数；0≤l≤4，l为整数；0≤m≤4，m为整数；0≤n≤4，n为整数。
[0020]Z为硼、氮、硅、磷、硫、氟、氯、溴、碘中的一种。
[0021]R1、R2独立地为氢原子、羟基、卤素原子、烷基、烯烃基、苯基、芳烷基、烷氧基、酰氧基中的一种。
[0022]优选地，所述卤素原子为氟、氯、溴、碘中的一种。
[0023]优选地，所述烷基为甲基、乙基、丙基、丁基和它们的衍生物中的一种。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水汽阻隔涂布液，其特征在于，所述水汽阻隔涂布液的制备原料包含无机纳米粉料，所述无机纳米粉料由无机氧化物纳米粒子组成；所述无机氧化物纳米粒子的结构式为M
a
O
b
H
c
，0＜a≤3；0＜b≤5；0≤c≤2；其中，M为镁、铝、硅、钙、钪、钒、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、锆中的一种；c＝0时，所述无机纳米粉料的表面的氢原子存在于非共价键键合的水分子中；c＞0时，所述无机纳米粉料的表面的氢原子以共价键的形式存在。2.根据权利要求1所述的水汽阻隔涂布液，其特征在于，所述无机纳米粉料是由球形或不规则的纳米粒子组成，粒径为1
‑
500nm，优选为1
‑
50nm，更优选为1
‑
20nm；优选地，所述无机氧化物纳米粒子为氧化铝纳米粒子、氧化硅纳米粒子、氧化钙纳米粒子、氧化钪纳米粒子、氧化锌纳米粒子、氧化钛纳米粒子、氧化锗纳米粒子、氧化锆纳米粒子中的任意一种或至少两种的混合物，优选为氧化铝纳米粒子、氧化硅纳米粒子、氧化锌纳米粒子、氧化钛纳米粒子中的任意一种或至少两种的混合物。3.根据权利要求1或2所述的水汽阻隔涂布液，其特征在于，所述水汽阻隔涂布液的制备原料还包含溶剂和偶联剂；优选地，所述无机纳米粉料和所述溶剂的质量比为1:(4
‑
140)，所述偶联剂与所述无机纳米粉料的摩尔比为(0.1
‑
1.85):1；优选地，所述溶剂为水或水与小分子醇的混合液；优选地，所述小分子醇为甲醇、乙醇、异丙醇中的任意一种或至少两种的混合物。4.根据权利要求3所述的水汽阻隔涂布液，其特征在于，所述偶联剂的结构式为Z
k
O
l
R
1m
R
2n
；其中，0＜k≤3，k为整数；0≤l≤4，l为整数；0≤m≤4，m为整数；0≤n≤4，n为整数；Z为硼、氮、硅、磷、硫、氟、氯、溴、碘中的一种；R1、R2独立地为氢原子、羟基、卤素原子、烷基、烯烃基、苯基、芳烷基、烷氧基、酰氧基中的一种；优选地，所述卤素原子为氟、氯、溴、碘中的一种；优选地，所述烷基为甲基、乙基、丙基、丁基和它们的衍生物中的一种；优选地，所述烯烃基为乙烯基、烯丙基中的一种；优选地，所述烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基中的一种。5.根据权利要求4所述的水汽阻隔涂布液，其特征在于，所述偶联剂为含硼的无机酸、含氮的无机酸、含硅的烷氧基化合物、含硅的卤素化合物、含磷的无机酸、含硫的无机酸及含卤素的无机酸中的任意一种或至少两种的混合物；优选地，所述含硼的无机酸为硼酸及其衍生物中的一种或至少两种...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈蕊，石健，夏修旸，刘源，陈洪野，吴小平，
申请(专利权)人：苏州赛伍应用技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：