专利名称:可聚合单体与不可聚合载体溶剂/盐混合物/溶液的共闪蒸的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及利用闪蒸技术供给包含可聚合单体的蒸气以及在某些情况下在基材表面上沉积所述可聚合物单体的设备和方法。
背景技术：
许多行业需要在所选的基材上沉积薄的聚合物材料涂层的可靠工艺。进行此工艺的一种途径是经由单体流体的真空闪蒸。单体流体的连续液流雾化成连续的液滴流。所述液滴又在与保持在等于或高于所述材料的沸点温度但低于所述液滴蒸发前发生分解和/或聚合的温度的加热的表面接触时连续蒸发。所述蒸气又可以沉积到基材上并随后聚合。此工艺在美国专利4，954，371中有详细描述，该专利通过引用并入本文。
还存在对含离子或盐的聚合物复合材料层的相关需要。这样的层可具有多种特性，例如提高的离子导电性，这些特性可使其对于特定应用来说优于单独由经聚合的单体组成的聚合物。具有至少一个聚合物层的层合结构也表现出可用于广泛的应用中，包括但不限于电子器件，例如用于电化学电池(如L1-S电池)的阳极的形成、包装材料和太阳反射器。
最初，本领域技术人员避免使用真空闪蒸方法来形成聚合物复合材料层。传统看法认为，盐蒸发所需的温度太高而不能将盐纳入根据闪蒸方法的单体蒸发中。尽管如此，使用真空闪蒸方法相对于形成聚合物层的其他方法提供某些优势，包括但不限于能够产生更薄更均匀的聚合物层、减少聚合物层内和/或下方的俘获气体、聚合物层内密度更大、和最终的表面更光滑。
美国专利5，681，615(通过引用并入本文)的发明人后来意外地发现，当完全溶剂化时，溶解在单体溶液中的盐可按照真空闪蒸方法随同单体一起蒸发，从而用于在真空下形成复合材料层。但在某些情况下，所关心的特定的盐或其他物质不能充分溶于单体中而不能采用闪蒸。此外，美国专利5，681，615中公开的技术需要预先混合单体和盐，从而难以调整聚合物复合材料层的确切组成。
因此，需要即便在所关心的盐或其他物质不能充分溶于所关心的单体中而能应用’ 615专利中所公开的技术的情况下可经由闪蒸工艺产生聚合物复合材料层的装置和方法的。也需要更精确地调整聚合物复合材料层的组成的装置和方法。
发明内容
本发明提供了在真空环境中供给包含单体的蒸气的方法，所述方法包括在低于所述单体的分解温度和聚合温度的温度下向真空环境中供给连续的单体流；将所述单体流雾化成连续的第一液滴流；合并化合物与不可聚合的载体流体以形成混合物；在低于所述混合物及其组成成分的热聚合和/或分解温度的温度下向真空环境中供给连续的所述混合物的流；将所述混合物流雾化成连续的第二液滴流；将所述第一液滴流和第二液滴流单独蒸发以分别形成第一蒸气和第二蒸气；合并所述第一蒸气与第二蒸气以形成包含所述单体、化合物和不可聚合载体流体的复合蒸气；以及通过使所述复合蒸气与加热的表面接触而连续蒸发所述复合蒸气，所述加热的表面保持在等于或高于所述复合蒸气或其部分的沸点的温度但低于所述复合蒸气或其部分蒸发前发生热聚合和/或分解的温度。
本发明还提供了于真空室中在基材表面上形成涂层的方法，所述方法包括在所述真空室中提供蒸发室，其中所述蒸发室至少包含第一蒸气和第二蒸气，所述第一蒸气包含单体；在低于单体开始热聚合的温度下加热所述第一蒸气和第二蒸气的同时，均化所述蒸气以形成复合蒸气；使所述复合蒸气流到基材表面，所述表面保持在低于所述复合蒸气或其部分的沸点的温度下；使所述复合蒸气的至少一部分在所述基材表面上冷凝以形成包含单体的层；以及聚合所述层以形成涂层。
本发明还提供了在真空环境中在基材上沉积包含单体的层的方法，所述方法包括通过在真空下接触加热的表面闪蒸单体以形成所述单体的蒸气；通过在真空下接触加热的表面闪蒸化合物与载体流体的混合物以形成所述混合物的蒸气；以及于真空室中在真空下将所述单体的蒸气和所述混合物中的化合物的蒸气冷凝在基材上。
本发明还提供了在低于大气压的压力下供给适于聚合的聚合物前体组分的混合物的方法，所述方法包括在低于大气压的环境中在低于可聚合物质的分解温度和聚合温度的温度下提供包含所述物质的第一液滴的连续的第一流；在低于其热聚合和/或分解温度的温度下连续蒸发第一液滴流以形成第一蒸气；在低于第二物质和载体流体的热聚合和/或分解温度的温度下，提供包含所述第二物质与载体流体的混合物的第二液滴的连续的第二流；在低于其热聚合和/或分解温度的温度下连续蒸发第二液滴流以形成第二蒸气；合并所述第一蒸气和第二蒸气以形成包含可聚合物质和第二物质的合并蒸气；以及在低于其热聚合和/或分解温度的温度下连续蒸发所述合并的液滴流。
本发明还提供了在低于大气压的压力下在基材表面上形成聚合物材料的方法，所述方法包括在低于大气压的环境中在所述环境的不同区域中提供至少两种分离的蒸气，其中一些蒸气包含彼此不同的组分，所述蒸气总体包含适于聚合的聚合物前体组分，其中所述蒸气至少在均化步骤之前保持在低于前体组分开始热聚合和/或分解的温度下；均化蒸气以形成复合蒸气；在基材表面上冷凝复合蒸气的组分中的至少一类以在其上形成聚合物前体物质；以及聚合所述聚合物前体物质以在基材表面上形成聚合物材料。
本发明还涉及用于在低于大气压的压力下供给适于聚合的聚合物前体组分的混合物的设备，所述设备包括构造为容纳至少两种分离的蒸气的蒸发室，其中一些蒸气包含彼此不同的组分，所述蒸气总体包含适于聚合的聚合物前体组分；以及第一蒸气入口和第二蒸气入口，各个蒸气入口与蒸发室流体相连并构造为向蒸发室中引入不同的蒸气，其中所述蒸发室构造并布置为使蒸气保持在低于前体组分开始热聚合和/或分解的温度下。
[0015]图1为示意图，示出了用于混合分离的单体流与不可聚合载体流体和所关心的希望并入聚合物复合材料层中的盐或其他化合物的组合流的装置。
图2A为不意图，不出了用于在基材表面上沉积材料的装置。
图2B为另一不意图，不出了用于在基材表面上沉积材料的装置。
通过下面结合附图给出的详细描述，本发明的其他方面、实施方案和特征将变得明显。这些附图是示意性的而非按比例绘制。为清楚起见，不是每一组成部分均在每一图中有标示，也并未示出对本领域技术人员理解本发明而言不是必要的本发明的各实施方案的每一组成部分。通过引用并入本文的所有专利申请和专利均通过引用整体并入。如果存在冲突，以本说明书(包括定义)为准。
详细描述
本发明一般地涉及在减压下向环境中供给一种或更多种蒸气的设备和方法。所述蒸气可包含至少一种可聚合组分。在某些情况下，可合并至少两种组分以形成所述蒸气。所述组分可以以液滴流单独提供，所述液滴流可单独蒸发、随后合并。本发明的方法也可用于在基材表面上沉积材料。在某些情况下，所述材料可在基材表面上形成层，例如聚合物层。本发明可用于需要在基材表面上形成均匀膜的应用中。
本发明的特别有利之处可以在于:可以以均匀的形式如蒸气提供彼此不溶的材料。例如，许多应用可能需要不同材料的混合物在表面上的均匀沉积。所述沉积可通过蒸发组分材料的均匀流体如溶液、然后在表面上冷凝蒸气进行。但在某些情况下，由于组分材料的不相容性(例如不溶性)(例如不同液体的不混溶性或有限混溶性、溶液的一种或更多种组分的不溶性或有限溶解性、或其组合)，故可能难以获得均匀流体。因此，仅可以得到组分材料的不均匀混合物，其蒸发可能不能得到混合物各组分的均匀蒸发/沉积。例如，不均匀混合物在特定温度下蒸发可以导致第一组分蒸发但第二组分聚合或分解。不均匀混合物可包括例如包含两种不混溶液体的混合物或包含固体和液体的混合物,其中所述固体不溶于所述液体。在某些情况下，不均匀混合物还可包含两种材料均不溶于其中的其他溶剂。
本发明的方法可使得形成包含至少两种以液体和/或固体形式彼此基本不溶的或不混溶的组分的均匀蒸气。在某些情况下，至少两种材料可在装置的两个不同的区域单独蒸发。经蒸发的材料随后可在该装置内合并以形成均匀蒸气。如本文中所用的，彼此“基本不溶的”两种材料为可合并形成不均匀混合物(如悬浮体)的两种不混溶的材料。例如，第一组分和第二组分可以是彼此不溶的，使得第一组分与第二组分的直接合并不能产生用于蒸发的均匀混合物。但使用本文中所述的方法，可通过合并包含第一组分的第一源与包含第二组分的第二源而形成包含第一组分和第二组分的均匀蒸气。所述第一组分可以以第一液滴流提供，所述第二组分可以以第二液滴流提供。第一液滴流和第二液滴流的闪蒸形成第一蒸气和第二蒸气、随后合并第一蒸气和第二蒸气可提供均匀蒸气。
本文中所用的“均匀蒸气”指包含至少两种蒸气形式的不同组分的蒸气，其中所述蒸气可为不同组分的均匀混合物。均匀蒸气不能简单通过向同一室中同时引入分离的蒸气形成，在本文中称为“蒸气混合物”。但在蒸气的充分均化(例如混合)后可形成均匀蒸气。蒸气混合物的均化可通过例如蒸气混合物在装置内在高于混合物各组分的沸点但低于蒸气组分可以分解或聚合的温度下连续蒸发，和/或使蒸气混合物流经装置中的封闭路径、增大蒸气可能与之碰撞的表面积而发生。封闭路径的表面可保持在高于混合物各组分的沸点但低于蒸气组分可以分解或聚合的温度下。
在一个实施方案中，本发明的方法在可能需要提供包含液体单体和否则可能不溶于所述液体单体的材料的均匀蒸气的情况下可以是有利的。例如，材料(如盐)可能不溶于液体单体中，使得该盐与该液体单体的组合将产生悬浮体或其他不均匀混合物。在某些情况下，盐与液体单体的不均匀混合物的蒸发不能在单一温度下达到而不发生不希望的液体单体的聚合。使用如本文中所述的方法，可获得包含盐和液体单体的均匀蒸气，使得两种材料同时沉积在基材上。
在一些实施方案中，本发明提供了在低于大气压的压力下供给一种或更多种蒸气的方法。各蒸气可在装置内的不同区域处供给，使得单独蒸气的混合物可引入装置中。在一些实施方案中，本发明提供了在低于大气压的压力下供给单独的液滴流的方法，其中至少一个液滴流包含一种或更多种适于聚合的聚合物前体组分。例如，包含可聚合物质的第一液滴的连续的第一流可在低于大气压的环境中在低于所述物质的分解温度和聚合温度的温度下提供。也可以在低于第二物质和载体液体的分解温度和聚合温度的温度下提供包含所述第二物质与液体的混合物的第二液滴的连续的第二流。
例如，所述方法可包括在低于所述单体的分解温度和聚合温度的温度下向真空环境中供给连续的单体流以及将所述单体流雾化成连续的第一液滴流。本文中所用的术语“雾化”按其在本领域中的通常含义给出，表示向材料施加外能(如机械或声能)以产生然后可悬浮在流体流(如气流)中的液滴。所述方法还可以包括在低于包含化合物和载体流体的混合物及其组成成分的分解和/或聚合温度的温度下向真空环境中供给连续的所述混合物流以及将所述混合物流雾化成连续的第二液滴流。在某些情况下，所述化合物可为可基本不溶于所述单体的材料(如盐)，所述载体流体可为不可聚合的载体流体。
然后可以单独蒸发所述第一液滴流和第二液滴流，随后可合并蒸气以形成包含单体、化合物和载体流体的复合蒸气。可通过使所述复合蒸气与加热的表面接触而连续蒸发所述复合蒸气，所述加热的表面保持在等于或高于所述复合蒸气或其部分的沸点的温度但低于所述复合蒸气或其部分在蒸发前发生分解和/或聚合(例如热聚合)的温度。本文中所用的术语“蒸发”按其在本领域中的通常含义给出，指通常通过施加热材料从液相转化为气相或蒸气相。本领域技术人员能够基于例如材料的分子量和热性质确定材料发生分解和/或聚合的温度。例如，在基本相同的条件下，包含盐的溶液的分解和/或聚合温度可能比不含该盐的基本相同的溶液的分解和/或聚合温度高。在某些情况下，包含盐的混合物的分解和/或聚合温度可以为200-300°C。复合蒸气可包含至少一种可聚合组分，即可包含可聚合的复合材料。例如，本文中所述的方法可用于通过在减压下供给并合并至少两种蒸气而形成聚合材料，其中所得复合蒸气包含至少一种可聚合的组分。所述聚合材料可任选以膜或层沉积在基材表面上，这将在下面更充分地描述。在某些情况下，所述聚合材料为含盐的聚合物膜。
本发明还提供了在某些情况下在低于大气压的压力下在基材表面上沉积材料的方法。在某些情况下，所述材料可以沉积为膜或涂层。所述材料可为聚合或非聚合材料。在某些情况下，所述材料可以沉积为非聚合物膜，所述非聚合物膜可经进一步处理以形成聚合物膜。例如，可提供如本文中所述的均匀蒸气并可使其接触基材表面，所述基材表面可保持在低于所述均匀蒸气的至少一种组分的沸点的温度下。[0029]在某些情况下，所述方法可包括通过在真空下接触加热的表面来闪蒸可聚合单体以形成所述单体的蒸气以及同样通过在真空下接触加热的表面来闪蒸化合物(例如盐)与载体流体的混合物以形成所述混合物的蒸气。单体的蒸气和所述混合物中化合物的蒸气可在真空下于真空室中单独或组合地以膜或层冷凝在基材上。在某些情况下，所述蒸气可在基材上形成涂层，例如聚合物涂层。例如，冷凝在基材上的膜或层可包含聚合物前体，其中所述膜或层随后可聚合以在基材表面上形成聚合物材料。
在某些情况下，所述方法可包括在低于大气压的环境中提供蒸气的混合物，其中一些蒸气包含彼此不同的组分，其中所述蒸气总体包含适于聚合的聚合物前体组分。蒸气至少在均化步骤之前，在某些情况下在整个聚合步骤中可保持在低于前体组分开始热聚合和/或分解的温度下。蒸气然后可被均化以形成复合蒸气，其中所述复合蒸气的组分中的至少一类可在基材表面上冷凝以在其上形成膜或层。
例如，所述方法可包括使用至少包含第一蒸气和第二蒸气的蒸发室。在某些情况下，所述第一蒸气可包含单体，所述第二蒸气可包含化合物如盐和不可聚合的载体流体。然后在低于单体开始热聚合的温度下加热所述第一蒸气和第二蒸气的同时，可将所述第一和第二蒸气均化以形成复合蒸气。然后可使所述复合蒸气流到基材表面，所述表面可保持在低于所述复合蒸气或其部分的沸点的温度下。所述复合蒸气的至少一部分在所述基材表面上冷凝可形成包含单体的层，所述包含单体的层随后可聚合形成涂层。在一些实施方案中，本发明提供了将不可聚合的载体流体与一种或更多种希望并入聚合物复合材料层中的盐或其他物质混合，然后闪蒸所述混合物以形成蒸气的方法，所述蒸气然后可与一种或更多种类型的单体蒸气流合并以形成复合混合物。该合并的蒸气流又可在低于闪蒸室温度的温度下被导向基材，使得单体和除不可聚合的载体流体之外的一种或更多种其他材料在所述基材上冷凝，同时至少大多数载体流体保持蒸气形式。冷凝材料的层然后可经由本领域熟知的诸多技术中的一种聚合。例如，聚合可包括暴露于外部能量源如电、磁、光、声、电磁或机械场。在某些情况下，外部能量源可为电子束或“e_束”。在某些情况下，外部能量源可为电磁辐射源包括可见、紫外、X-射线和红外辐射。在一个实施方案中，外部能量源包含紫外辐射。
本发明涉及用于闪蒸单体与技术人员希望并入聚合物复合材料层中的一种或更多种盐和/或其他物质的系统和方法。希望并入聚合物复合材料层中的盐或其他物质可与不可聚合的载体流体合并。该混合物又通过与将单体导向闪蒸室的导管不同的导管导向所述室。所述单体和混合物流被雾化或者转化为颗粒流，所述颗粒流进入闪蒸单元并蒸发。然后可将蒸气导出闪蒸单元并导向基材，所述基材保持在使得单体连同希望并入聚合物复合材料层中的一种或更多种其他物质一起冷凝在基材上而载体流体至少主要保持蒸气相的温度下。基材上的所得膜可聚合以提供所希望的聚合物复合材料层。
在一些实施方案中，本发明的设备或装置可包括构造为容纳至少两种分离的蒸气的蒸发室，如本文所述，其中一些蒸气包含彼此不同的组分。所述蒸气总体可包含适于聚合的聚合物前体组分(如单体)。所述设备还可以包括第一蒸气入口和第二蒸气入口，其各与蒸发室流体相连并构造为向蒸发室中引入不同的蒸气。如本文所述，所述蒸发室可构造并布置为使蒸气保持在低于所述前体组分开始热聚合和/或分解的温度下。
图1示出了构造并布置为在真空环境中供给可聚合复合材料蒸气的装置的一种布置。真空室10包括闪蒸室7，并与雾化器6a和6b流体相连。进料I可与雾化器6a流体相连，而单独的进料2和3合并形成进料4，进料4与雾化器6b流体相连。进料1、2、3和4的流量可分别通过机构5a、5b、5c和5d调节。所述机构可为阀、可调节的孔或本领域已知的任何其他控制机构。控制机构5a、5d、5b和5c可与可实现集中控制的控制器单元连通。本领域技术人员能够选择和/或调节适用于本发明的常规控制机构。操作人员也可以独立调节各个流量以调整流向闪蒸室7的材料的组成。
在操作中，进料I提供的第一材料流可流向闪蒸室7。单独地，进料2提供的第二材料流可与进料3提供的连续的材料流合并以形成混合物，其中所述混合物通过进料4流向闪蒸室7。所述混合物可为溶液、悬浮体、胶体或本领域已知的固体和液体的其他组合。在一些实施方案中，混合物为溶液。来自进料I的流可被引入雾化器6a中以在低于大气压的环境中在低于进料I中的材料可以反应(例如聚合)或分解的温度下形成第一液滴流。类似地，来自进料4的流可被引入雾化器6b中以在低于大气压的环境中在低于进料4中的材料可以反应或分解的温度下形成第二液滴流。然后第一液滴流可被蒸发并以蒸气形式供给到闪蒸室7。单独地，第二液滴流同样可被蒸发并以蒸气形式供给到闪蒸室7。蒸气可在进入闪蒸室7后合并。液滴可通过本领域熟知的技术蒸发。在闪蒸室7内，蒸气可通过与加热的表面8接触而连续蒸发，所述加热的表面8可被加热至高于蒸气的沸点但低于使其反应(例如聚合)或分解的温度。
在一个示意性的实施方案中，进料I可提供连续的可聚合单体(如可聚合液体单体)流。进料2可提供包含化合物(如不溶于所述可聚合单体的盐)的溶液，进料3可提供不可聚合的载体流体3。包含化合物和不可聚合载体的溶液然后合并以形成混合物，该混合物经由进料4引入雾化器6b。进料I和进料4然后可如本文中所述合并以形成包含可聚合单体、化合物和载体流体的液滴混合物。所述液滴可形成并保持在低于材料的分解温度和可聚合单体的聚合温度的温度下。混合物可在低于将引起分解或开始热聚合的温度的温度下引入闪蒸室7中。本文中所用的术语“不可聚合的载体流体”指当经受促进希望并入聚合物复合材料层中的单体聚合的温度和其他环境条件时不在显著程度上聚合的物质。该术语包括但不限于在任何情况下均不聚合的物质。
化合物/载体流体混合物的组成可通过调节化合物与载体流体的相对量来调整。如图1中所示，这可通过在线混合工艺实现，所述在线混合工艺使利用机构5b和5c来调节载体流体的流量及引入其中的化合物的量。例如，进料2可提供化合物在不可聚合载体中的储备溶液，进料3可提供可作为稀释剂添加到该储备溶液中的不可聚合载体。作为替代方案，化合物/载体流体混合物可单独制备，然后通过单个导管流向闪蒸室7，其中所述混合物的流量可通过类似的机构调节。
在一些实施方案中，如本文所述形成的包含可聚合单体、盐和载体流体的蒸气可进一步用于在基材上形成层或涂层。蒸发室7的温度可保持为足够高以允许蒸气从加热的表面8蒸发但足够低以使蒸气可在所希望的表面上冷凝，这将在下面更充分地描述。
图2A-B示出了可将蒸气导出闪蒸单元而与基材接触的装置的一些实施方案，其中可聚合单体可冷凝在基材表面上以形成薄膜。蒸气可包含可聚合单体与盐的混合物，使得蒸气在基材上冷凝为复合薄膜。如图2A中所示，基材11可由供片辊15提供并与能调节基材11的温度的温度控制单元12接触。温度控制单元的一个实例公开于美国专利4，842，893，该专利通过引用并入本文。可通过例如借助旋转温度控制单元12使基材11在闪蒸单元7的孔13上方通过而使基材暴露于蒸气。基材11的温度可控制为使大部分载体流体可保持在蒸气相中而可聚合单体与盐一起冷凝以在基材11上形成复合薄膜。然后复合薄膜可在真空下聚合以提供聚合物复合材料层。可使用多种聚合技术，包括如本文中所述通过施加外部能量源聚合。所述外部能量源可由源14提供。涂布了聚合物的基材又可重新卷绕在卷片辊16上。
图2B示出了如本文中所述的涂布装置的一个实施方案的侧视图。闪蒸室7位于真空室10内并与雾化器6a和6b流体相连。进入闪蒸室7后,蒸气可流向孔13。一系列挡板15位于该室内以增加蒸气的路径长度，从而在蒸气与挡板壁之间产生大量碰撞以得到更均匀的蒸气。如果需要，可引入气镇输入14以使其他组分流入闪蒸室7。
闪蒸室的温度可保持为使蒸气仅在基材11上冷凝，即室的内表面可保持在高于蒸气的沸点的特定温度下且不能包含“冷点(cold spot)”。如图2B中所示，闪蒸室7的温度可通过加热器16、加热器17及分别围绕雾化器6a和6b的加热器18和19控制。加热棒20和21控制孔13内的温度。加热器可保持在高于复合蒸气或其部分的沸点的温度下。
本发明的方法可单独或与其他已知的蒸发和/或沉积方法组合使用。其他加工步骤也可与本文中所述方法组合使用。例如溅射可用来沉积层如金属、金属氧化物、金属氮化物和陶瓷。
如本文中所述，所述方法可包括聚合物膜的形成。本文中所用的聚合物指包含任选含有侧基的主链(如非共轭主链、共轭主链)的扩展分子结构(如低聚物、聚合物)，其中术语“主链”指聚合物最长的连续键路径(bond pathway)。所述聚合物可为直链的、支链的、交联的等，并可为均聚物或共聚物如无规共聚物或嵌段共聚物。在一个实施方案中，所述聚合物为嵌段共聚物。
适用于本发明中的可聚合组分(如单体、聚合物前体)包括在施加例如高温、电磁辐射或其他聚合条件下能进行聚合的任何化学物质。单体可含至少一个聚合位点，如烯基、丙烯酸酯基或其他能形成自由基的基团。在某些情况下，单体包含丙烯酸酯基团。例如，单体可为单丙烯酸酯、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯或其他多丙烯酸酯单体。通常，单体为液体。适用于本发明方法中的单体的实例包括但不限于二丙烯酸二醇酯、二丙烯酸聚二醇酯、多丙烯酸多元醇酯、多丙烯酸乙氧基化多元醇酯、多丙烯酸丙氧基化多元醇酯、含氟碳基团的丙烯酸酯、聚二醇乙烯基醚、聚二醇二乙烯基醚、其取代衍生物、其组合等。适宜的二丙烯酸二醇酯包括但不限于二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸1，3-丙二醇酯、二丙烯酸1，4-丁二醇酯、二丙烯酸1，3-丁二醇酯、二丙烯酸1，6_己二醇酯和二丙烯酸新戊二醇酯。适宜的二丙烯酸聚二醇酯包括但不限于二丙烯酸二乙二醇酯、二丙烯酸三乙二醇酯、二丙烯酸四乙二醇酯、二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯酸聚乙二醇酯和二丙烯聚丙二醇酸酯。适宜的多丙烯酸多元醇酯包括但不限于三丙烯酸三羟甲基丙烷酯、四丙烯酸季戊四醇酯和三丙烯酸季戊四醇酯。在某些情况下，单体可为包含二丙烯酸二醇酯、二丙烯酸聚二醇酯、多丙烯酸多元醇酯、其组合等的液体单体。在某些情况下，所述单体可为单丙烯酸酯取代的上面所列单体例如以提供链终止位点。
当使用两种或更多种不同类型的单体时，所述单体可选择为具有相似的蒸气压，这在美国专利7，112，351中有详细描述，该专利通过引用并入本文。[0046]如本文中所述，可聚合组分可与其他组分合并以形成复合蒸气。所述组分可为任何能与载体流体合并并蒸发的材料。在一些实施方案中，所述组分包含盐。本文中所用的术语“盐”按其在本领域中的通常含义给出，指包含阳离子和阴离子的中性离子化合物。所述盐可为有机的或无机的，并可为二元盐、络盐等。在某些情况下，可使用两种或更多种盐。在一些实施方案中，所述组分可为有机分子、无机分子、有机金属分子、聚合或低聚分子等。
本发明的各种组分可与载体流体合并。载体流体可为具有相对高蒸气压的任何流体，使得其可如本文中所述雾化和/或蒸发。载体流体也可选择为与将与该载体流体合并的盐或其他组分相容。相容性不必要求可溶性，能与盐或其他组分形成稳定的悬浮体、胶体或本领域中已知的其他混合物的载体流体可充分相容地用于本发明中。各种载体流体均可用在本发明中，只要各载体流体与各组分充分相容即可。载体流体可选择为在如本文中所述的单体可聚合的条件下不可聚合。例如，所述方法可包括含丙烯酸酯的单体的自由基聚合，载体流体可选择为在自由基聚合条件下不聚合或不与单体或其他组分反应。在一个示意性的实施方案中，当所述方法包括丙烯酸酯基团的自由基聚合时，载体流体不能具有活性烯基团。
在某些情况下，化合物如盐可用在本发明的方法中。所述盐可为包含阳离子和阴离子的任何中性化合物，包括无机盐和有机盐或其组合。盐的实例包括但不限于氢氧化物、卤化物、乙酸盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐、铵盐等。
载体流体也可选择为在如本文中所述在基材上形成膜的过程中基本所有载体流体均保留在蒸气相中而所关心的各种组分如单体、盐或其他物质沉积在基材上。例如，不可聚合的载体流体可选择为具有一定的蒸气压，使得在复合蒸气的至少一部分在基材表面上冷凝的过程中不可聚合的载体流体基本不在基材表面上冷凝。在载体流体的选择中可考虑的因素可包括在成膜过程中基材所保持的温度以及相应的单体和载体流体蒸气压之差。在某些情况下，可能希望所述差最大。基于蒸气压选择载体流体在美国专利7，112，351中有进一步的描述，该专利通过引用并入本文。
载体流体(如不可聚合载体流体)可为任何有机或无机(如水性)流体。在某些情况下，载体流体为有机溶剂，包括极性溶剂和非极性溶剂。一些有机溶剂的实例包括但不限于己烷、戊烷、苯、甲苯、和其他烃、醚、二氯甲烷、四氢呋喃、甲基乙基酮、N-甲基吡咯烷酮等。在某些情况下，载体流体为含水溶剂或可与含水溶剂混溶的其他溶剂。
在某些情况下，可聚合单体和载体流体的潜在候选物可通过计算在冷却的基材上的冷凝速率确定。用于这些计算的方法在美国专利7，112，351中有详细描述，该专利通过引用并入本文。冷凝速率可取决于候选物质在选定温度下的蒸气压。蒸气压与温度的列表在文献中可得(参见例如 T.E.Jordan, Vapor Pressure of Organic Compounds,Interscience Publishers Inc., New York)。作为替代方案，候选物质的蒸气压可通过本领域已知的方法测定。
闪蒸室7的容量可大到足以供给足量的单体蒸气以在基材上形成具有所需厚度的膜。在某些情况下，所述膜的厚度可为约0.005微米到约10微米或约0.01微米到约I微米。所述膜可以多种速率沉积且膜的厚度变化小。
虽然本文中描述和示出了本发明的若干实施方案，但本领域技术人员将易于想到多种实现本文中所述功能和/或获得本文中所述结果和/或一种或更多种本文中所述优点的其他措施和/或结构，各个这类变化方案和/或改变均被视为在本发明的范围之内。更一般地说，本领域技术人员将易于理解本文中所描述的所有参数、尺寸、材料和/或构造是示例性的，实际的参数、尺寸、材料和/或构造将取决于使用本发明的教导的具体应用。本领域技术人员会认识到或能用常规实验方法确定本文所述本发明的具体实施方案的许多等价物。因此，应理解前述实施方案仅是以实例的方式给出的，在附随的权利要求
书及其等同物的范围内，本发明可以采取除了具体描述和要求保护的方式之外的方式实施。本发明旨在提供本文中所述的各个特征、系统、制品、材料、成套元件和/或方法。此外，如果这类特征、系统、制品、材料、成套元件和/或方法互不矛盾的话，两种或更多种这类特征、系统、制品、材料、成套元件和/或方法的组合也包括在本发明的范围之内。
除非有明确的相反指示，否则本说明书和权利要求
书中没有限定数量词应理解为指“至少一个”。
本说明书和权利要求
书中用到的表述“和/或”应理解为指所连结的要素之“任一或二者”，即要素在某些情况下连在一起出现、在某些情况下分开出现。用“和/或”罗列的多个要素应以相同的方式理解，即这样连结起来的要素之“一者或多者”。除“和/或”从句明确指出的要素外，其他要素也可任选存在，无论与那些明确指出的要素相关还是不相关。因此，作为非限制性的实例，当与开放式语言如“包含” 一起使用时，“A和/或B”的提及在一个实施方案中可仅指A不含B (任选包括B之外的要素)；在另一个实施方案中可仅指B不含A(任选包括A之外的要素)；而在另一个实施方案中可指A和B二者(任选包括其他要素)；等等。
本说明书和权利要求
书中用到的“或”应理解为具有与上面定义的“和/或”相同的含义。例如，在列表中分开列举项目时，“或”或“和/或”应理解为包括性的，即包括许多要素或要素列表中的至少一个但也包括一个以上，并任选包括另外的未列出的项目。只有
明确指出相反的术语例如“仅一个”或“正好一个”或当在权利要求
书中使用“由......组
成”时将指包括许多要素或要素列表中的正好一个要素。一般而言，当前面有排他性的术语如“任一”、“其中之一”、“仅其中之一”或“正好其中之一”时，本文中所用的术语“或”应仅理
解为指排他的或者(即“一个或另一个而非二者”)。权利要求
书中用到的“基本由......组
成”应具有专利法领域中所用的其通常含义。
本说明书和权利要求
书中关于一个或更多个要素的列表所用到的表述“至少一个”应理解为指选自要素列表中任何一个或更多个要素中的至少一个要素，但不一定包括要素列表内明确列出的至少每一个要素，也不排除要素列表中要素的任何组合。在该定义下，除要素列表内由表述“至少一个”所明确指出的要素外的要素也可任选存在，而无论其与那些明确指出的要素相关还是不相关。因此，作为非限制性的实例，“A和B中的至少一个”(或等价于“A或B中的至少一个”或等价于“A和/或B中的至少一个”在一个实施方案中可指至少一个、任选包括一个以上A而无B存在(并任选包括B之外的要素)；在另一个实施方案中可指至少一个、任选包括一个以上B而无A存在(并任选包括A之外的要素)；而在另一个实施方案中可指至少一个、任选包括一个以上A和至少一个、任选包括一个以上B(并任选包括其他要素)；等。
在权利要求
书和以上说明书中，所有过渡性表述如“包含”、“包括”、“具有”、“有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“包括”等均应理解为开放式的，即指包括但不限于。仅过渡表述“由......组成”和“基本由......组成”分别对应于封闭或半封闭式的过渡表述，如美国
专利局专利审查程序手册第2111.03部分中所规定的。
权利要求
1.一种于真空室中在基材表面上形成涂层的方法，所述方法包括: 在所述真空室中提供蒸发室，其中所述蒸发室至少包含第一蒸气和第二蒸气，所述第一蒸气包含单体，所述第二蒸气包含化合物和不可聚合的载体流体，其中所述化合物基本不溶于所述单体； 在低于所述单体开始热聚合的温度下加热所述第一蒸气和第二蒸气的同时，均化所述蒸气以形成复合蒸气； 使所述复合蒸气流到所述基材表面，所述表面保持在低于所述复合蒸气或其组分的沸点的温度下； 使所述复合蒸气的至少一部分在所述基材表面上冷凝以形成包含所述单体的层；以及 聚合所述层以形成所述涂层。
2.权利要求
1的方法，其中所述涂层为聚合物涂层。
3.权利要求
1的方法，其中所述不可聚合的载体流体具有的蒸气压使得在所述复合蒸气的至少一部分在所述基材表面上冷凝的过程中所述不可聚合的载体流体基本不在所述基材表面上冷凝。
4.权利要求
1的方法，其中所述不可聚合的载体流体在所述单体可聚合的条件下不可
5.权利要求
1的方法，其中所述聚合包括暴露于外部能量源。
6.权利要求
5的方法,其中所述外部能量源为电、磁、光、声、电磁或机械场。`
7.权利要求
5的方法，其中所述外部能量源为电子束或电磁辐射。
专利摘要
本发明一般地涉及在减压下向环境供给一种或更多种蒸气的方法。所述蒸气可包含至少一种可聚合组分。在某些情况下，可合并至少两种组分以形成蒸气。所述组分可以以分离的蒸气流提供，所述蒸气流可合并和均化。本发明的方法也可用于在基材表面上沉积材料。在某些情况下，所述材料可在基材表面上形成层，例如聚合物层。本发明可用于需要在基材表面上形成均匀膜的应用中。
文档编号B05D7/24GKCN101801545 B发布类型授权 专利申请号CN 200780052078
公开日2013年6月26日 申请日期2007年11月20日
发明者约翰·D·阿菲尼托 申请人:赛昂能源有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (3),