阻挡膜、其制造方法和包含其的制品与流程

文档序号:11108145阅读:358来源:国知局
本发明涉及阻挡膜、其制造方法并且涉及包含其的制品。阻挡膜适用于使氧气和水蒸汽经由膜渗透到容纳于由阻挡膜制备的包装中的产品减到最少。水果和产品容器通常经填充以用于运输且随后现场堆叠用于展示和/或储存目的。因此,存在多种促进堆叠多个容器的能力的容器配置。瓦楞纸板已用作生产容器的起始材料多年。瓦楞纸板容器包括具有底壁、两个侧壁和两个端壁(各自铰接到底壁)的单片盘设计。瓦楞纸板的单片将经切割和刻痕以形成随后将竖立为容器的扁坯。然而,瓦楞容器在处理、堆叠或经设备或其它材料的冲击期间易损坏。此外,由于许多纸板容器在冷藏条件下运送或储存,容器吸收的环境水分通常将容器减弱到其效用受损的点。此外,零售商偏爱使用船运容器以直接展示消费品销售。用于此目的的典型瓦楞容器通常具有极小美观特性。另外,此类容器倾向于快速受容器内含物污染,其进一步降低包装和零售展品的外观。仍需要提供具有增加耐久性、较大强度、就储存和运送来说更经济且易于在常规再制浆操作中再循环的用于运输货物的容器。因此,所属领域内的改进和变化仍有空间。技术实现要素:本文揭示一种阻挡膜,其包含包含第一表面与第二表面的衬底;其中第一表面与第二表面彼此相对地安置;以及包含阳离子材料与阴离子材料的交替层的阻挡涂层;其中阻挡涂层与衬底的至少第一表面反应性地键结。本文还揭示一种方法,其包含在衬底上安置包含阳离子材料与阴离子材料的交替层的阻挡涂层;其中阻挡涂层与衬底的至少一个表面反应性地键结。具体实施方式“掺合物”、“聚合物掺合物”和类似术语意指两种或更多种聚合物的组合物。这类掺合物可以是或可以不是可互溶的。这类掺合物可以是或可以不是相分离的。这类掺合物可以或可以不含有一种或多种域构型,如由透射电子光谱法、光散射、x射线散射和在所属领域中已知的任何其它方法测定。掺合物不为层压物,但层压物的一个或多个层可含有掺合物。“聚合物”意指通过使单体聚合来制备的化合物,不论单体具有相同或不同类型。通用术语聚合物因此涵盖术语均聚物(通常用于指仅由一种类型单体制备的聚合物)及如下文所定义的术语互聚物。其也涵盖互聚物的所有形式,例如无规、嵌段等。术语“乙烯/a-烯烃聚合物”和“丙烯/a-烯烃聚合物”指示如下文所述的互聚物。应注意,尽管聚合物通常是指由单体“制成”、“基于”指定单体或单体类型、“含有”指定单体内容等,但此可明显理解为是指指定单体的聚合残余物且并非指非聚合物质。“互聚物”意指通过使至少两种不同的单体聚合来制备的聚合物。这种通用术语包括共聚物(通常用于指由两种或更多种不同单体制备的聚合物),并且包括由超过两种不同单体制备的聚合物,例如三元共聚物、四元共聚物等。“聚烯烃”、“聚烯烃聚合物”、“聚烯烃树脂”和类似术语意指由单一烯烃(又称为具有通式CnH2n的烯烃)作为单体制造的聚合物。聚乙烯通过在有或没有一种或多种共聚单体情况下使乙烯聚合来制得,聚丙烯通过在有或没有一种或多种共聚单体情况下使丙烯聚合来制得。本文中使用术语“和/或”意指“和”以及“或”两者。举例来说,“A和/或B”解释为意指A、B或A和B。转接术语“包含”包括转接术语“主要由……组成”和“由……组成”且二者对于“包含”可互换。本文揭示一种包含阻挡层的膜(下文为膜或阻挡层膜),阻挡层(有时也称为“阻挡涂层”)包含其上安置了多个相反带电离子层的聚合物衬底。在一个实施例中,聚合物衬底包含反应性官能团,其可与相反带电离子层中的至少一个进行共价或离子键结。在另一个实施例中,衬底可为中性的并且在将相反带电离子层安置在衬底上之前涂布有第一界面层。在一个实施例中,使用逐层沉积技术将相反带电离子层仅安置在衬底的单个表面上。在另一个实施例中,使用逐层沉积技术将相反带电离子层安置在衬底的所有对置表面上。在另一个实施例中,衬底可为中性的并且经处理以产生表面电荷或官能团。衬底一般具有反应性表面,其通过将反应性聚合物共挤出在非反应性聚合物(中性聚合物)的表面上、将反应性聚合物层压在非反应性聚合物的表面上或将反应性聚合物涂布在非反应性聚合物的表面上获得。其上安置有相反带电离子层的反应性聚合物表面可由将反应性单体接枝到非反应性聚合物的表面上获得。这些方式中的任一种产生对第一LBL涂层有反应性(共价或离子键结)的“衬底”。期望衬底通过第一带电离子层润湿,第一带电离子层经由逐层技术从溶液中沉积。换句话说,当浸渍、喷涂或以其它方式暴露于衬底表面时,离子溶液将在衬底的表面上形成连续膜。也期望衬底是充分粘合表面,以提供对相反带电离子层的第一离子层的充足粘著力从而符合应用的需求。衬底材料呈膜或片材的形式。如下文所详细论述,衬底可为中性的或反应性的。中性衬底可具有安置在其上的层(一个或多个),所述层提供对使用逐层技术安置的相反带电离子层的第一离子层的反应性。反应性衬底聚合物可为单层膜或多层膜(或片材)中的表层并且可为对称或不对称的。不对称膜或片材是其中在纵向轴线的一侧上的层(在尺寸上、成分上或量上)不同于在纵向轴线的另一侧上的层的膜或片材。对称膜是其中在纵向轴线的一侧上的层与在纵向轴线的另一侧上的层(在尺寸上、成分上或量上)相同的膜。多层衬底可包含两个或更多个层,其中每个经涂布表面包括反应性聚合物。反应性衬底聚合物可与其它聚合物或共聚物掺合。多层膜可通过共挤出、层压或涂布生产。在一个实施例中,衬底可具有通过将反应性物质接枝到衬底的分子上产生的反应性表面。在另一个实施例中,衬底可具有通过借助x射线、电子、离子、UV辐射、可见光辐射照射衬底表面、电晕处理、火焰电离处理、臭氧分解、磺化等或其组合产生的反应性表面。阻挡涂层沉积到其上的衬底可因此为具有固有地反应性表面或含有安置于其上的反应性涂层的任何衬底。反应性表面或反应性涂层可为可与安置在衬底上的相反带电离子层共价或离子反应的反应性表面或反应性涂层。在一个实施例中,反应性涂层可包括可借助于粘着促进剂或连接层直接或间接吸附在其上的阳离子有机材料或阴离子有机材料。衬底可为刚性或可为柔性的。衬底可为中性的或可为反应性的(即其含有阴离子或阳离子物质并且可与安置在其上的离子层反应)。当衬底为中性时,期望在用相反带电离子层以逐层方法涂布衬底之前,用“第一界面层”涂布衬底。第一界面层可为阳离子型或阴离子型的并且能够键结到中性衬底或吸附到中性衬底中。在一个替代实施例中,衬底不是中性的并且为反应性的(即,其为阴离子型或阳离子型的)。在一个实施例中,当安置在衬底上的第一层为阳离子型时,期望衬底为阴离子型,并且可替代地,当第一层是阴离子型时,期望衬底为阳离子型。在一个实施例中,衬底可为中性的,即,其不含有任何带电物质(例如酸性、碱性或离子物质)。衬底包含低表面能聚合物并且优选地包含聚烯烃、衍生自乙烯基芳香族单体的聚合物或其组合。衬底可包含均聚物、共聚物如星形嵌段共聚物、接枝共聚物、交替嵌段共聚物或无规共聚物、离聚物、树枝状聚合物、或包含低表面能聚合物的前述类型中的至少一种的组合。共聚物可包含为酸性、碱性或离子性(例如,经中和的酸性或碱性链段)的链段。当衬底为中性时,其包含聚烯烃、衍生自乙烯基芳香族单体的聚合物或其组合而无任何酸性、碱性或离子物质。中性聚合物衬底的实例为超低密度聚乙烯(ULDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、中等密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、高熔融强度高密度聚乙烯(HMS-HDPE)、超高密度聚乙烯(UHDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯等或其组合。在一个实施例中,衬底包含能够与接触其的至少离子层反应的至少一个官能团。衬底可包含羧化烯烃共聚物。羧化烯烃共聚物包含其上接枝有不饱和羧酸或酸酐、酯、酰胺、酰亚胺或其金属盐的乙烯或丙烯聚合物,下文称为“接枝化合物”。接枝化合物优选地为脂肪族不饱和二羧酸或酸酐、酯、酰胺、酰亚胺或衍生自这类酸的金属盐。羧酸优选地含有至多6个、更优选地至多5个碳原子。可使用金属盐中和衬底中的酸性或碱性物质。用于通过金属盐的中和中的阳离子为Li+、Na+、K+、Zn2+、Ca2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Pb2+和Mg2+。优选碱金属盐。不饱和羧酸的实例为马来酸、富马酸、衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸以及柠康酸。不饱和羧酸的衍生物的实例为马来酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯等或其组合。马来酸酐为优选的接枝化合物。一种或多种、优选一种接枝化合物接枝到烯烃聚合物上。以接枝烯烃共聚物的总重量计,烯烃共聚物中的接枝化合物的含量在0.05重量%、更具体地说0.5重量%、且最具体地说2.0重量%、到30重量%、具体地说到15重量%、且最具体地说到8重量%的范围内。接枝方法可通过分解起始剂以形成自由基(包括含偶氮基化合物、羧酸过氧酸以及过氧化酯、烷基氢过氧化物以及二烷基和二酰基过氧化物,等等)起始。已描述许多这些化合物和其特性(参考文献:J.Branderup、E.Immergut、E.Grulke编.《聚合物手册(PolymerHandbook)》,第4版,Wiley,NewYork,1999,第II章,第1-76页.)。可替代地,接枝化合物可通过管和高压釜方法与乙烯共聚。接枝烯烃聚合物选自上述提供的列举。术语“烯烃聚合物”意指乙烯聚合物、丙烯聚合物、不同乙烯聚合物的掺合物、不同丙烯聚合物的掺合物或至少一种乙烯聚合物和至少一种丙烯聚合物的掺合物。烯烃聚合物的结晶度优选地为5重量%到75重量%,更优选地10重量%到30重量%。烯烃聚合物可为乙烯或丙烯均聚物或丙烯与至少一种C4-C20α-烯烃和/或C4-C18二烯烃的互聚物。优选地,乙烯聚合物为乙烯与至少一种C3-C20α-烯烃和/或C4-C18二烯烃的互聚物。最优选地,乙烯聚合物为乙烯与密度高达0.902g/cm3的C3-C20α-烯烃的互聚物。如本文所使用术语“互聚物”指的是通过使至少两种不同单体聚合而制备的聚合物。通用术语互聚物因此涵盖共聚物(通常用于指由两种不同单体制备的聚合物)和由超过两种不同单体制备的聚合物。互聚物可为无规或嵌段互聚物。优选的α-烯烃含有4到10个碳原子,其中1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯为最优选的。优选二烯烃为异戊二烯、丁二烯、1,4-戊二烯、1,4-己二烯、1,5-己二烯、1,7-辛二烯、1,9-癸二烯、二环戊二烯、亚甲基-降冰片烯以及5-亚乙基-2-降冰片烯。互聚物可以含有其它共聚单体,如C2-C20炔系不饱和单体。乙烯基芳香族单体(由其可获得聚合物衬底)的实例为苯乙烯、乙烯基甲苯、二乙烯基苯、4-羟基苯乙烯、4-乙酰氧基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、一氯苯乙烯(例如邻氯苯乙烯或对氯苯乙烯或者混合物)、α-甲基-对甲基苯乙烯、2-氯-4-甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、二氯苯乙烯、2,4-二氯苯乙烯、磺基苯乙烯等、或包含前述乙烯基芳香族单体中的至少一种的组合。如上所述,衬底可为中性的或可包含带电物质。衍生自苯乙烯的聚合物衬底也可经磺化。在LBL涂层的第一层为阳离子材料如聚乙烯亚胺的情况下,期望的衬底为阴离子共聚物或能够与阳离子涂层反应的共聚物。合适的衬底聚合物包括阴离子聚合物如乙烯-丙烯酸共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯、用钠盐或锌盐中和的乙烯丙烯酸共聚物、聚苯乙烯磺酸或苯乙烯-马来酸酐共聚物。优选的共聚物为乙烯丙烯酸共聚物(可作为或商购)、用钠盐或锌盐中和的乙烯-丙烯酸共聚物(可作为或AMPLIFY商购)和/或马来酸酐接枝聚乙烯。在LBL涂层的第一层为阴离子材料如聚丙烯酸或蒙脱石或其它离子化无机高纵横比薄片的情况下,期望的衬底为阳离子共聚物或能够与阴离子涂层反应的共聚物。合适的衬底聚合物包括阳离子共聚物如在Silvis的美国专利第8,450,430B2号(其以全文引用的方式并入)中详述的胺接枝聚乙烯或聚-4-氨基苯乙烯。在LBL涂层的第一层为“阳离子型”的情况下,优选地衬底为乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物的无机盐、乙烯-甲基丙烯酸共聚物的盐、马来酸酐接枝聚乙烯等、或包含前述衬底中的至少一种的组合。乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物的无机盐、乙烯-甲基丙烯酸共聚物的无机盐、马来酸酐接枝聚乙烯等或包含前述衬底中的至少一种的组合与聚烯烃的掺合物也用作衬底。当衬底包含乙烯-丙烯酸和/或乙烯-甲基丙烯酸共聚物时,以乙烯-丙烯酸和/或乙烯-甲基丙烯酸共聚物的重量的总数计,丙烯酸或甲基丙烯酸或其组合以2重量%到22重量%、优选地3重量%到20.5重量%并且更优选地5重量%到17重量%的量存在。当按照ASTMD1238、在190℃和2.16Kg的重量/力下测量时,乙烯-丙烯酸和/或乙烯-甲基丙烯酸的熔融指数为0.5gm/10min到1300gm/10min,并且优选地MI为1gm/10min到8gm/10min。当衬底包含用金属盐(即钠、锌或镁、其组合或与氢的组合)中和的聚乙烯-丙烯酸共聚物时,其包含衍生自丙烯酸的2重量%到22重量%、优选地3重量%到21重量%且更优选地6重量%到20重量%的共聚单体单元(以不经中和聚乙烯-丙烯酸共聚物的总重量计),且当按照ASTMD1238、在190℃和2.16Kg的重量/力下测量时熔融指数为0.5gm/10min到1300gm/10min且优选地熔融指数为1gm/10min到8gm/10min。在衬底包含马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚乙烯与聚乙烯的掺合物的情况下,以马来酸酐接枝聚乙烯的重量总数计,其包含0.05重量%到1.5重量%、优选地0.05重量%到0.5重量%并且更优选地0.1重量%到0.3重量%的马来酸酐。当按照ASTMD1238、在190℃和2.16Kg的重量/力下测量时,马来酸酐接枝聚乙烯的熔融指数为0.5gm/10min到8gm/10min且优选地1gm/10min到6.5gm/10min。衬底也可含有其它聚合物。此类聚合物的实例为尼龙和尼龙共聚物、聚丙烯和丙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乳酸、氯三氟乙烯共聚物、环烯烃共聚物、聚丁烯、聚偏二氯乙烯共聚物或乙烯乙烯醇共聚物、聚酯比如聚对苯二甲酸亚乙酯、聚乙醇酸、聚乳酸聚丁二酸丁二酯和丙烯酸聚合物如聚甲基丙烯酸甲酯等、或包含前述聚合物中的至少一种的组合。前述聚合物可与在衬底中使用的聚合物掺合或可用作多层衬底中的层。根据需要可使用适当的连接层。衬底的厚度为3微米到1000微米,优选地4微米到750微米并且更优选地5微米到500微米。如上所述,衬底使用逐层技术涂布有多个相反带电离子层以形成阻挡层膜。在逐层沉积期间,衬底(通常带电)来回浸渍在带正电和带负电溶液的稀释槽之间。浸渍不是可使用的唯一方法。其它方法如喷涂、旋涂、刀片刮抹可代替浸涂使用或与浸涂组合使用。这些将稍后论述。在每次浸渍期间,少量带正电或带负电溶液经吸附并且表面电荷逆转,使得聚阳离子-聚阴离子层的静电键结膜逐渐和受控积聚。逐层膜也可通过代替或除了带正电和带负电溶液中的一种之外,替代带电物质如纳米粒子或粘土薄片来构造。逐层沉积也可使用氢键代替共价或极性键结实现。在此方法中,衬底涂布有多层阳离子材料和阴离子材料的交替水溶液。换句话说,安置在衬底上的相反带电离子层包含阴离子材料和阳离子材料的交替层。阳离子材料和阴离子材料可包含小分子(例如单体、二聚体、三聚体等,至多约10个重复单元)或聚合物(例如具有多于10个重复单元的分子)。在一个示范性实施例中,阳离子材料和阴离子材料为聚合物。阳离子聚合物可为天然衍生的或合成衍生的。它们可包含直链聚合物和/或分支聚合物。天然衍生的聚合物(其衍生自生命物质或曾经生命物质)的实例包括壳聚糖。可使用包括前述天然存在的阳离子聚合物中的至少一种的共聚物。合成衍生的阳离子聚合物的实例包括分支聚乙烯亚胺、线性聚乙烯亚胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚烯丙胺盐酸盐、聚-L-赖氨酸、聚(酰氨基胺)、聚(氨基-共-酯)、聚(2-N,N-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯)、聚(乙二醇-共-2-N,N-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯)、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(4-乙烯基吡啶)等、或包含前述合成衍生的阳离子聚合物中的至少一种的组合。也可使用包括前述合成衍生的阳离子聚合物中的至少一种的共聚物。优选分支聚乙烯亚胺。合适的阴离子材料可为阴离子聚合物或阴离子粘土。阴离子聚合物的实例包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚马来酸、聚(丙烯酰胺/丙烯酸)、聚(苯乙烯磺酸)、聚(乙烯基磷酸)、聚(乙烯基磺酸)、聚丙烯酸的盐、聚甲基丙烯酸、聚马来酸、聚(丙烯酰胺/丙烯酸)、聚(苯乙烯磺酸)、聚(乙烯基磷酸)、聚(乙烯基磺酸)、或包含前述阴离子聚合物中的至少一种的组合。阴离子层也可为含有除了阴离子聚合物之外的无机材料的复合层。在阻挡涂层中可使用无机材料。阴离子层可包含厚度小于约10纳米的带负电薄片。适用的无机材料包括在水或极性溶剂环境中可剥离的薄片粘土。粘土可为天然存在的或合成的。薄片粘土为分层结晶铝硅酸盐。每一层为约1纳米厚并且由熔融到二氧化硅的2个四面体片材的氧化铝的八面体片材制成。这些层基本为多边形二维结构,厚度为1纳米并且平均直径为30纳米到2000纳米。在片材中的同构取代引起净负电荷,迫使阳离子型反离子(Na+、Li+、Ca2+、Mg2+等)存在于交互片材区中。片材以调节间距的与层间阳离子面对面的构形堆叠。这些离子对于水合作用的高亲和力使得片材在水环境中溶合。在足够低浓度的薄片中,例如小于1重量%,薄片单独地悬浮或分散于溶液中。这称作“剥离”。合适的粘土的实例为阴离子薄片材料,如合成锂皂石、蒙脱石、皂石、贝得石、蛭石、绿脱石、锂皂石、含氟锂蒙脱土等,或包含前述粘土中的至少一种的组合。优选的粘土为蒙脱石或蛭石。以阴离子层的总重量计,在阴离子层中,粘土可以5重量%到97重量%的量使用。在一个优选实施例中,以阴离子层的总重量计,在阴离子层中,粘土可以15重量%到90重量%的量使用。逐层阻挡涂层可在单独涂布步骤中或作为溶液中的一者的一部分,任选地通过将多官能剂添加到阴离子和/或阳离子层来交联。多官能剂可添加到仅部分的阴离子层和部分的阳离子层,或可替代地其可添加到所有的阴离子层和阳离子层。在一些情况下,热处理可允许阳离子层和阴离子层的交联,例如,聚丙烯酸与聚乙烯基胺反应以形成酰胺键。交联步骤可在每一个阳离子层或阴离子层中的沉积结束时或在所有层的沉积之后进行。多官能剂可包括聚醛、polyarizidenes、聚缩水甘油醚等,包括其混合物,能够与阻挡涂层中的聚合物中的一种或多种反应。热处理也为促使阳离子层与阴离子层交联的选项。阻挡涂层包含阳离子材料和阴离子材料的重复交替层。依据衬底是否接触阻挡涂层的阳离子层或阴离子层,重复交替层可由式(1)或(2)数学地表示。(阳离子材料/阴离子材料)n(1)或(阴离子材料/阳离子材料)n(2)其中阳离子材料或阴离子材料以式(1)或(2)的分子存在指示此层直接或经由第一界面层接触衬底。举例来说,如果阳离子材料为阳离子聚合物,则分子将规定为“阳离子聚合物”。类似地,如果阴离子材料为阴离子粘土,则分母将规定为“阴离子粘土”等。在分母中的阴离子材料或阳离子材料接触分别接触衬底的阳离子材料或阴离子材料。在式(1)和(2)中的数字“n”是指阳离子-阴离子对的数目。因此当n=1时,阻挡层包含1对阳离子-阴离子层,其还可称作双层结构。当n=2时,阻挡层包含2对阳离子-阴离子层。对于双层,数字“n”可从5变化到100,优选地6到50、并且更优选地10到20双层。两种材料在阴离子衬底上的重复模式的实例可包括(阳离子聚合物/阴离子粘土)n,或(阳离子聚合物/阴离子聚合物)n。类似地,相反带电双层可适用于阳离子衬底。优选的双层结构为涂布在阴离子衬底上的聚乙烯亚胺/蛭石。多于两种材料在阴离子衬底上的重复模式的实例可包括(阳离子聚合物/阴离子聚合物/阳离子聚合物/阴离子粘土)n,称作四层结构。如上所述,对于四层,“n”可从2变化到20,优选地3到10、并且更优选地4到5个四层。类似地,相反带电四层可适用于阳离子衬底。此外,扩展到六层和八层也为可能的。优选的四层结构包含阳离子聚合物/阴离子聚合物/阳离子聚合物/蒙脱石。最优选的四层结构包含阳离子聚合物/阴离子聚合物/阳离子聚合物/蛭石。在一个实施例中,在制造阻挡膜的一个方法中,可挤出或模制衬底。若需要,包含反应性基团的第一界面层可安置于衬底上。随后可使用逐层方法将阻挡涂层安置于衬底上。在一个实施例中,可通过将反应性聚合物共挤出在非反应性聚合物(即,中性聚合物)的表面上、将反应性聚合物层压在非反应性聚合物的表面上或将反应性聚合物涂布在非反应性聚合物的表面上来制造具有反应性表面的衬底。反应性聚合物表面可由将反应性单体接枝到非反应性聚合物的表面上获得。这些方式中的任一种产生对第一LBL涂层有反应性(共价或离子键结)的“衬底”。在初次涂布步骤之前可采用额外任选的预备步骤以制备用于涂布的衬底,这些可包括清洗衬底并且进一步利用已知技术如电晕处理、臭氧分解、火焰电离等活化衬底。阻挡涂层可安置于衬底的一侧或两侧上。在一个示范性实施例中,阻挡涂层安置于衬底的仅一侧上。在阻挡涂层中的特定交替模式可变化并且包括特定重复模式。逐层涂布方法可采用多种不同类型的方法,包括喷涂、浸涂或凹版涂布。所述方法一般包含多个步骤:●步骤1a:用第一阳离子或阴离子溶液的溶液涂布衬底。●步骤1b(任选的):冲洗经涂布衬底以移除过量材料。●步骤1c(任选的):空气干燥经涂布衬底。●步骤2a:用与前一层相反带电的材料的溶液涂布经涂布衬底。●步骤2b(任选的):冲洗经涂布衬底以移除过量材料。●步骤2c(任选的):空气干燥经涂布衬底。●步骤3a、3b、3c:按需要重复步骤a、b、c以构建阻挡涂层。●步骤4:干燥最终结构以移除在阻挡涂层中的残余的水。应注意,虽然前述步骤连续列出为步骤1、2、3或4,但可按任何期望次序进行步骤。举例来说,如果需要,步骤2c可在步骤2b之前进行。在一个实施例中,如上文所列,涂布方法可通过阳离子或阴离子第一层与适当的反应性衬底(例如,第一界面层溶解到其中或安置在其上的衬底)组合开始。个别涂层可具有单一阴离子或阳离子材料或类似带电材料的混合物。层结构可随少至两种组分到许多不同阳离子和阴离子材料而大幅变化。涂布溶液可为水性、有机或混合溶剂溶液,或在粘土存在的情况下为悬浮液。涂布溶液可在浓度、离子强度、pH等方面变化。涂布变量如暴露时间、冲洗和干燥时间可变化。按需要最终干燥条件可在温度和时间长度方面变化。薄片粘土颗粒一般在涂布之前完全或大部分剥离。多种已知技术可用于使粘土的剥离达到最大。施加逐层涂布的优选方法为通过浸涂衬底。清洗并电晕处理衬底,之后将其浸渍在第一离子溶液中。然后使其经受冲洗和空气干燥,按需要此可重复若干次。然后进行干燥步骤以移除残余的水。然后将其上安置有离子涂层的衬底浸渍在第二离子溶液中,当与第一离子溶液相比时所述第二离子溶液具有相反电荷。然后使衬底经受冲洗和空气干燥,按需要此可重复若干次。然后进行干燥步骤以移除残余的水。浸渍为相应离子溶液可视需要进行多次,随后重复冲洗和空气干燥步骤。总阻挡膜(包括衬底)的厚度为10微米到3000微米。在一个示范性实施例中,总阻挡膜(包括衬底)的厚度为25微米到700微米,优选地50微米到200微米。包含阳离子材料和阴离子材料的交替层的阻挡涂层(不包括衬底)为5纳米到2000纳米,优选地50纳米到200纳米。如此制备的逐层涂布膜(或片材)可进一步与其它膜层压或键结以产生最终膜结构。逐层涂布膜或层压体可经受额外成形(例如模制、真空成形等)、拉伸或以其它方式进一步制造以产生最终制品。逐层涂布膜或层压体可制造成袋、小袋、托盘等。制成制品可用于对食品、药物、化妆品等的阻挡包装。逐层涂布膜可按需要与其它膜如粘合剂膜、强化膜等层压或键结,以符合最终制品期望的其它特征。此类其它膜可为单层膜或多层膜。本文所述的阻挡膜的组成和制造在以下非限制性实例中详述。实例比较实例A此比较实例的衬底如下制备。约200微米厚且具有20重量%(wt%)AMPLIFYEA100/60wt%ELITE5960/20%AMPLIFYEA100(AMPLIFYEA100为乙烯-丙烯酸乙酯共聚物,ELITE5960为高密度聚乙烯,两者由陶氏化学公司(theDowChemicalCompany)制造)的结构的衬底膜样品由陶氏化学经由浇铸共挤出制造。在涂布之前,用BD-20C电晕处理器(Electro-TechnicProductsInc.,伊利诺伊州芝加哥(Chicago,IL))电晕处理衬底。应注意,此比较实例的衬底为非反应性的且不会与安置于其上的阻挡涂层反应。用于形成阻挡涂层的阳离子和阴离子涂层如下描述。涂布材料:将分支聚乙烯亚胺(PEI)(密苏里州圣路易斯的西格玛-奥德里奇(Sigma-Aldrich,St.Louis,MO))(Mw约25,000g/mol)溶解于去离子水中以产生0.1wt%阳离子溶液且通过添加1.0MHCl使pH自其固有值10.5调节到10.0。将聚(丙烯酸)(PAA)(密苏里州圣路易斯的奥德里奇(Aldrich,St.Louis,MO))(Mw约100,000g/mol)溶解于去离子水中以形成0.2wt%阴离子溶液且通过添加1.0MNaOH使pH从3.2改变到4.0。利用水将Microlite963++蛭石悬浮液(VMT)(SpecialtyVermiculiteCorporation,南卡罗来纳州埃诺里(Enoree,SC))稀释至1%。涂布方法如下详述。首先将衬底膜(非离子、无反应性)浸渍在PEI溶液(阳离子)中5分钟以使得带正电PEI吸附到表面上,用去离子水冲洗30秒以移除多余PEI溶液且用经过滤空气的气流干燥。然后将膜浸渍在PAA溶液(负离子1)中1分钟以将PAA吸附到表面上,用去离子水冲洗30秒并用经过滤空气的气流干燥。然后将膜浸渍在PEI溶液(阳离子)中1分钟以将PEI吸附到表面上,用去离子水冲洗30秒并用经过滤空气的气流干燥。然后将膜浸渍在VMT溶液(负离子2)中1分钟以将VMT吸附到表面上,用去离子水冲洗30秒并用经过滤空气的气流干燥。这形成具有PEI/PAA/PEI/VMT的结构的四层涂层。此四层结构称为一个四层。然后以这种方式以1分钟浸渍时间继续涂布,直到总共5个四层已施加到表面。涂布膜然后在70℃下干燥15分钟。所得膜为LBL涂布膜,其中涂层施加到膜的两侧。比较膜A的阻挡测试如下详述。以这种方式产生两个重复样品并测试氧气透过率(OTR)。两个未经涂布衬底的重复样品也测试OTR。根据ASTMD-3985,使用MOCONOX-TRAN2/21仪器在23℃和50%与80%相对湿度(RH)下进行OTR测试。结果显示于下文表1和表2中。实例1此实例详述本文揭示的阻挡膜的组成和制造。8密耳厚且具有20%PRIMACOR1410/60%ELITE5960/20%PRIMACOR1410(PRIMACOR1410为乙烯-丙烯酸共聚物,ELITE5960为高密度聚乙烯,两者由陶氏化学公司制造)的结构的衬底膜样品由陶氏化学经由浇铸共挤出制造。在涂布之前用BD-20C电晕处理器(Electro-TechnicProductsInc.,伊利诺伊州芝加哥)电晕处理衬底。涂布材料与比较实例A中相同且涂布方法与比较实例A中相同,除了使用阴离子、反应性衬底膜代替比较实例A的非离子、无反应性衬底。阻挡测试与比较实例A进行的测试相同。结果展示于下文表1和表2中。表1展示在50%相对湿度下的氧气透过率。表1样品仅衬底经涂布膜改进比较实例A500*4804%实例14104.299%*所有结果的单位为cc/m2-atm-天下文表2展示在80%相对湿度下的氧气透过率。表2样品仅衬底经涂布膜改进比较实例A500*4608%实例14101596%*所有结果的单位为cc/m2-atm-天展示于表1和表2中的结果显示在涂布后非离子、无反应性衬底不展示任何显著阻挡改进,而实例1的阴离子、反应性衬底展示将近两个数量级的阻挡改进。从表1和表2中可看出存在相较于包含不与相反带电离子层(形成包含阳离子材料和阴离子材料的交替层的阻挡涂层)反应的衬底的比较膜的80%到99%、优选地85%到96%、并且更优选地90%到95%的改进。当前第1页1 2 3 
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