CN105102215B - 具有优异的水分阻隔性的阻气性层压体 - Google Patents

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Abstract

本发明的阻气性层压体为在塑料基材(1)上形成的无机阻挡层(3)和水分捕捉层(5)的阻气性层压体(10),且其特征在于,所述水分捕捉层(5)包括由阳离子性聚合物(a)和吸湿剂(b)形成的基质,具有吸湿特性和,比所述基质的到达湿度低的到达湿度的吸湿剂(b)分散在基质中。此阻气性层压体在其结构上具有少量的层,并展现对水分的超级阻隔性。

Description

具有优异的水分阻隔性的阻气性层压体
技术领域
本发明涉及具有形成于塑料基材上的无机阻挡层和水分捕捉层(吸湿层)的阻气性层压体。更具体地,本发明涉及上述阻气性层压体并涉及用于在层压体中形成水分捕捉层的涂层组合物。
背景技术
作为用于改进各种塑料基材的特性、特别是阻气性的手段,已知存在在塑料基材的表面上通过真空蒸镀形成包括硅氧化物等的无机阻挡层的工艺(专利文献1)。
在近几年开发并付诸实际应用的各种电子器件例如有机电致发光器件(有机EL器件)、太阳能电池、触控面板和电子纸中,要求避免电荷泄漏。因此,已期望形成电路板的塑料基材或如密封电路板用膜等的塑料基材具有高水分阻隔性。然而,上述无机阻挡层不能满足如此高度的水分阻隔性的要求。因此,已在尝试改进水分阻隔性中进行各种提案。
例如,专利文献2提出了一种阻气性层压体,该阻气性层压体包括塑料基材、形成于塑料基材表面上的无机阻挡层、和在无机阻挡层上的密封层,密封层中分散有例如金属氧化物的纳米颗粒以及碳纳米管作为吸湿剂。
专利文献3提出了一种包括形成在基材膜上的无机阻挡层、有机层和水分捕捉层的阻气性层压体(膜),该水分捕捉层由吸湿性聚合物(具体的为聚酰胺)形成,或通过将吸湿性材料如硅胶或氧化铝分散在高分子粘结剂如电子射线固化或紫外线固化树脂中而形成。
另外,专利文献4提出了一种阻气性层压体,该阻气性层压体包括塑料基材、气相沉积在塑料基材表面的阻气层、和形成于其上的吸湿层,该吸湿层含有烯化氧、丙烯酸酯纳米颗粒或有机金属复合物。
然而,即使有这些专利文献2至4中提出的阻气性层压体,也难以获得高度的水分阻隔性。例如,为了获得水蒸汽透过度为10-6g/m2/天以下的超级水分阻隔性,变得必须采用包括多层用于吸湿用层(吸湿层或密封层)的层结构,这需要增加辛苦的工作用以形成多层结构,并因而引起生产性的降低。因此,已期望进一步改进水分阻隔性。另外,在吸收水时,吸湿用层(吸湿层或密封层)溶胀并缺乏尺寸稳定性。
现有技术文献:
专利文献:
专利文献1:JP-A-2000-255579
专利文献2:JP-A-2010-511267
专利文献3:JP-A-2009-90633
专利文献4:JP-A-2011-131395
发明内容
发明要解决的问题
因此,本发明的目的为提供尽管少数层的结构仍对水显示超级阻隔性的阻气性层压体。
本发明的另一目的为提供尽管吸收水分仍有效抑制溶胀且仍维持优异的尺寸稳定性的阻气性层压体。
本发明的另一目的是提供有利地用于形成阻气性层压体中的水分捕捉层的涂层组合物。
用于解决问题的方案
根据本发明,提供有一种阻气性层压体,所述阻气性层压体具有形成于塑料基材上的无机阻挡层和水分捕捉层,所述水分捕捉层包括其中分散有吸湿剂(b)的由离子性聚合物(a)形成的基质,所述吸湿剂(b)具有比所述基质的到达湿度低的湿度的吸湿特性。
在本发明的阻气性层压体中,期望:
(1)所述吸湿剂(b)为聚(甲基)丙烯酸的一价金属盐的交联产物;
(2)所述无机阻挡层为由CVD法形成的无机氧化物膜;和
(3)水分捕捉层和无机阻挡层彼此邻接。
另外,本发明的阻气性层压体可使用阳离子性聚合物(a1)或阴离子性聚合物(a2)作为离子性聚合物(a)。
期望通过使用阳离子性聚合物(a1)作为离子性聚合物(a)的本发明阻气性层压体而采用下列实施方案:
(4)将交联结构引入所述基质中;
(5)所述交联结构包括硅氧烷结构或脂环结构(alicyclic structure);和
(6)所述交联结构通过受到由所述阳离子性聚合物(a1)具有的阳离子性基团与环氧基的反应引发而形成,所述硅氧烷结构通过具有环氧基的硅烷化合物的反应而引入,或者脂环结构从具有环氧基的化合物而引入。
期望通过使用阴离子性聚合物(a2)作为离子性聚合物(a)的本发明阻气性层压体而采用下列实施方案:
(7)将交联结构引入由所述阴离子性聚合物(a2)形成的基质中;
(8)将硅氧烷结构也引入基质中,并进一步将脂环结构引入交联结构中;
(9)所述交联结构通过由所述阴离子性聚合物(a2)具有的阴离子基团与环氧基的交联反应而引入,所述硅氧烷结构通过阴离子性聚合物(a2)与硅烷化合物的反应而引入;
(10)所述水分捕捉层共混有具有对引入有所述交联结构的基质和无机阻挡层的表面显示反应性的官能团的密合剂(c),且所述硅氧烷结构通过所述密合剂(c)与基质的反应而引入;和
(11)所述密合剂(c)为具有脂环式环氧基和烷氧基甲硅烷基的化合物。
根据本发明,进一步提供有通过在溶剂中溶解或分散离子性聚合物(a)、吸湿剂(b)和交联剂而获得的涂层组合物,所述吸湿剂(b)具有比所述离子性聚合物(a)的到达湿度低的湿度的吸湿特性。
本发明的涂层组合物优选用于形成阻气性层压体的水分捕捉层,例如聚(甲基)丙烯酸的一价金属盐的交联产物优选用作吸湿剂(b)。
如果阳离子性聚合物(a1)用作涂层组合物中的离子性聚合物(a),期望:
(12)相对于每100重量份的阳离子性聚合物(a1),以50至1000重量份的量包含所述吸湿剂(b),并以5至60重量份的量包含所述交联剂;和
(13)所述交联剂为由下式(1)表示的化合物:
X-SiR1 n(OR2)3-n (1)
其中,X为末端处具有环氧基的有机基团,
R1和R2各自为甲基、乙基或异丙基,和
n为0、1或2。
另外,如果阴离子性聚合物(a2)用作离子性聚合物(a),期望:
(14)相对于每100重量份的所述阴离子性聚合物(a2),以50至1300重量份的量使用所述吸湿剂(b),以1至50重量份的量使用所述交联剂,并以0.1至10重量份的量使用密合剂。
(15)所述交联剂为由下式(2)表示的二缩水甘油酯,
G–O(C=O)–A-(C=O)O-G (2)
其中G为缩水甘油基,和
A为具有脂族环的二价烃基。
(16)所述密合剂为由下式(1)表示的硅烷化合物:
X–SiR1 n(OR2)3-n (1)
其中X为末端处具有环氧基的有机基团,
R1和R2各自为甲基、乙基或异丙基,和
n为0、1或2。
发明的效果
本发明的阻气性层压体中形成的水分捕捉层即使在极低湿度的气氛下、以及在比水分透过无机阻挡层的速度高的速度下也能够捕捉水分。另外,水分捕捉层捕捉整个层上的水分而不使水分泄漏至外侧。因此,尽管仅形成三层,即塑料基材、无机阻挡层和水分捕捉层,本发明的阻气性层压体仍能够获得非常高度的水分阻隔性,或者换言之,能够实现可足以应用于例如有机电致发光(有机EL)面板的10-6g/m2/天以下的水分透过度。另外,被基质捕捉的水分被吸湿剂(b)吸收,并且尽管水分捕捉层已吸湿也有效地抑制其溶胀。因此,能够极好地维持尺寸稳定性。
如上所述,本发明的阻气性层压体显示对水分非常高的阻隔性,而且尺寸稳定性优异,并作为各种类型的电子器件的基板或密封层是有用的。
另外,在涂布和加热时,本发明的涂层组合物容易形成阻气性层压体的水分捕捉层。具体地,通过仅添加交联剂,可将交联结构引入形成水分捕捉层的基质中,使得可维持与无机阻挡层极好的密合性,这是本发明的一大优点。
附图说明
[图1]为说明具有通过使用阳离子性聚合物(a1)形成的水分捕捉层的本发明阻气性层压体的原理的图。
[图2]为说明具有通过使用阴离子性聚合物(a2)形成的水分捕捉层的本发明阻气性层压体的原理的图。
[图3]为示意性示出本发明阻气性层压体的层结构的截面图。
[图4]为示意性示出实验1的实施例1-1和实验2的实施例2-1中制备的层压体的层结构的截面图。
[图5]为示意性示出实验1的实施例1-11和实验2的实施例2-12中制备的层压体的层结构的截面图。
[图6]为示意性示出实验1的比较例1-4和实验2的比较例2-6中制备的层压体的层结构的截面图。
[图7]为说明如何求出应用实验例1中的吸湿速度的图。
[图8]为说明应用实验例1中温度与相对湿度(到达湿度)之间关系的图。
[图9]为说明如何求出应用实验例2中的吸湿速度的图。
[图10]为说明应用实验例2中温度与相对湿度(到达湿度)之间关系的图。
具体实施方式
<本发明的原理>
参照说明本发明的阻气性层压体的水分捕捉层中捕捉水分的原理的图1和2,水分捕捉层具有通过使用主要包含亲水性的离子性基团(图1中的NH2基团,或图2中的COONa基团和COOH基团)的离子性聚合物(a)而形成的基质。基质包含分散于其中的吸湿剂(b)(参见图1(A)和图2(A))。
层压体中,已通过塑料基材(未示出于图1和2)和无机阻挡层的非常少量的水被水分捕捉层捕捉并由基质吸收(参见图1(B)和2(B))。基质本身显示出高度的吸湿特性,因而捕捉并吸收水分而不使其泄漏。
这里,如果水分仅由基质吸收,则由于环境变化如温度的升高导致吸收的水分容易释放。另外,已渗入的水分起作用,从而使形成基质的聚合物分子之间的间隙扩大,因而使水分捕捉层溶胀。
然而,根据本发明,基质中吸收的水分进一步被具有比基质大的吸湿特性(即,到达湿度低)的吸湿剂捕捉(参见图1(C)和2(C))。这有效地抑制了由所吸收的水分子引起的溶胀。另外,水分子被限制在水分捕捉层中。结果,有效地防止水分从水分捕捉层中释放出。如上所述,水分捕捉层具有高吸湿能力,还显示捕捉水分和限制水分两种功能。因此,如稍后将描述的,甚至可在非常低的湿度的气氛下捕捉水分;即,以比水分透过无机阻挡层的速度高的速度捕捉水分。另外,水分被整个层捕捉,并不允许其泄漏至外侧。结果,尽管仅形成三层,即塑料基材、无机阻挡层和水分捕捉层,仍使得可获得例如足以适用于有机电致发光(有机EL)面板的10-6g/m2/天以下的水分透过度。
另外,还将从图1和2中理解的是,如果将交联结构引入基质,尽管水分已侵入其中,都抑制了离子性聚合物的分子间的间隙扩大,且使得可更有效地抑制由水分吸收引起的溶胀。
稍后示出的应用实验证实了如下的事实,本发明的水分捕捉层,即使极低湿度的气氛下和在比水分透过无机阻挡层的速度高的速度下也能够捕捉水分。
<阻气性层压体的层结构>
参照为示意性说明设置有上述水分捕捉层的本发明的阻气性层压体的截面图的图3,通常标明为10的层压体包括塑料基材1、形成于塑料基材1的表面上的无机阻挡层3、和形成于无机阻挡层3上的水分捕捉层5。
<塑料基材1>
本发明中,塑料基材1可由本身已知的热塑性或热固性树脂制成。
树脂的实例包括,但不仅限于,聚烯烃如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚4-甲基-1-戊烯、或者α-烯烃如乙烯、丙烯、1-丁烯、或4-甲基-1-戊烯的无规或嵌段共聚物;环状烯烃共聚物;乙烯·乙烯基化合物共聚合物如乙烯·乙酸乙烯基酯共聚物、乙烯·乙烯醇共聚物和乙烯·氯乙烯共聚物;苯乙烯系树脂如聚苯乙烯、丙烯腈·苯乙烯共聚物、ABS、和α-甲基苯乙烯·苯乙烯共聚物;聚乙烯基化合物如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、氯乙烯·偏二氯乙烯共聚物、聚丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯;聚酰胺如尼龙6、尼龙6-6、尼龙6-10、尼龙11和尼龙12;热塑性聚酯如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯和聚萘二甲酸乙二酯(PEN);聚碳酸酯;聚苯醚;以及聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、含氟树脂、烯丙基树脂、聚氨酯树脂、纤维素树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、酮树脂、氨基树脂、或生物可降解树脂如聚乳酸等,以及它们的共混物或通过共聚适当改性的那些树脂、或具有多层结构的那些。
具体地,对于要求透明性的用途,上述树脂中聚酯树脂如PET和PEN是优选的,而对于进一步要求耐热性的用途,聚碳酸酯和聚酰亚胺树脂是优选的。
当然,上述树脂可与已知的树脂用共混剂如抗氧化剂、润滑剂等共混。
对塑料基材1的形式没有特别限定,如果其能够显示足够程度的对水的阻隔性即可,并且塑料基材1可依赖于用途而设想任何适当的形式。然而,最普遍的是,塑料基材1设想为板、膜或片的形式。
其厚度等(如挠性、柔软性、强度等)依赖于用途设定在适当的范围内。
塑料基材1,依赖于其形式或塑料材料的种类,可通过已知的成形手段如注射或共注射成形、挤出或共挤出成形、膜或片成形、压缩成形、或浇铸聚合来成形。
<无机阻挡层3>
形成于塑料基材1上的无机阻挡层为无机气相沉积膜,如通过使用各种金属或金属氧化物借助于以溅射、真空蒸镀或离子镀为代表的物理气相沉积,或以等离子体CVD为代表的化学气相沉积所形成的膜。具体地,从甚至在不平的表面也均匀成膜、膜致密、和保持对塑料基材1的高度密合性并显示优异的阻隔性的观点,优选无机阻挡层为通过等离子体CVD形成的气相沉积膜。
通过借助等离子体CVD的气相沉积,即通过配置塑料基材1(在保持预定真空度的等离子体处理室内无机阻挡层将要形成在塑料基材1上)、将膜形成用金属或含金属的化合物的气体(反应气)以及氧化性气体(普通氧气或NOx气)与载气如氩气或氦气一起通过供气管供给至用金属壁屏蔽且抽吸至预定真空度的等离子体处理室内、通过施加微波电场或高频电场使得在此其状态下发生辉光放电、并因此使得基于电能产生等离子体以便将化合物的分解/反应物沉积在塑料基材1的表面上,来成膜。
如果采用微波电场,则通过使用波导利用微波照射等离子体处理室的内部来成膜。如果采用高频电场,通过将塑料基材1放置在等离子体处理室中的电极对之间并将高频电场施加至电极来成膜。
作为反应气,从在塑料基材的表面上形成膜的观点,期望使用有机金属化合物,例如有机铝化合物如三烷基铝、或者有机钛化合物、有机锆化合物或有机硅化合物的气体,所述膜具有含有碳组分的挠性区域并具有形成于其上的具有优异阻隔性的高度氧化区域。具体地,从相对容易且有效地形成对氧具有高度阻隔性的无机阻挡层3的观点,最期望使用有机硅化合物。
作为有机硅化合物,可使用有机硅烷化合物如六甲基二硅烷、乙烯基三甲基硅烷、甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、二乙基硅烷、丙基硅烷、苯基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷;和有机硅氧烷化合物如八甲基环四硅氧烷、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷和六甲基二硅氧烷。除了上述化合物以外,可进一步使用氨基硅烷和硅氮烷。
上述有机金属化合物可单独或以两种以上的组合使用。
在通过借助使用上述有机金属化合物的反应气体和氧化性气体的等离子体CVD成膜时,根据本发明期望保持辉光放电输出(如微波输出或高频输出)低且在低输出下已开始沉积膜后,接着通过等离子体反应在高输出下沉积膜。
即,包含在有机金属化合物分子中的有机基团(CH3和CH2等)通常以CO2的形式蒸发。然而,如果输出低,其中一些有机基团不分解成CO2而是沉积在塑料基材1的表面上并包含在膜中。另一方面,如果输出增加,有机基团分解成CO2。因此,通过增加输出,使得可减少膜中C的含量并形成包含在有机金属化合物中的金属的氧化度高的膜。这里,金属的氧化度高的膜对气体如氧气等具有非常高的阻隔性,但具有不良的挠性且与塑料基材1的密合性的程度不足。另一方面,金属的氧化度低且含有大量有机组分的膜对气体不具有足够程度的阻隔性但富有挠性且与塑料基材1的密合性程度高。
根据从上述说明中将理解的本发明,将有机金属化合物用作反应气体,在沉积的初始状态下在低输出下通过等离子体CVD沉积膜,之后增加输出,从而在膜与塑料基材1的表面接触的部分形成包含有机组分(碳)多且密合性高的区域、以及在其上的金属的氧化度高且阻气性高的区域。
如果金属(M)的氧化度由x表示(x为O/M原子比),为了保持优异的阻气性,期望本发明阻气性层压体10中的无机阻挡层3的氧化度x在1.5至2.0的高氧化度区域内。另外,在高氧化度区域的下侧(在与塑料基材1的表面的接触侧),期望形成基于金属(M)、氧(O)和碳(C)的三种元素碳(C)浓度在20元素%以上的有机区域。另外,金属(M)最期望为硅(Si)。
期望无机阻挡层3中的高氧化度区域以无机阻挡层3的整体厚度的60%以上的比例存在,且有机区域以无机阻挡层3的整体厚度的约5至约40%的厚度在与塑料基材1的表面的接触侧形成。
无机阻挡层3的整体厚度可根据阻气性层压体10的用途或所需的阻气性水平而不同,但应当通常为不损害塑料基材1的性质的厚度,且期望薄至4至500nm。
当有机区域和高氧化度区域借助等离子体CVD将要形成于无机阻挡层3中时,辉光放电的输出可根据是否使用微波或是否使用高频波而在某种程度上不同。例如如果使用微波,则有机区域在约30至约100W的低输出下形成,而高氧化度区域在90W以上的高输出下形成。如果使用高频波,有机区域在约20至约80W的低输出下形成,而高氧化度区域在100W以上的高输出下形成。
成膜时间可使得上述区域的厚度落在上述范围内来设定。
<水分捕捉层5>
本发明的阻气性层压体10具有在无机阻挡层3上的水分捕捉层5。水分捕捉层5包括通过使用离子性聚合物(a)形成的吸湿性基质,且具有吸湿剂(b)分散在基质中的结构,吸湿剂(b)具有比该基质的到达湿度低的到达湿度。
即,在无机阻挡层3上形成分散结构的水分捕捉层5时,使得实现之前描述的对水分非常大的阻隔性。
作为本发明中的离子性聚合物(a),可使用阳离子性聚合物(a1)或阴离子性聚合物(a2)。图1示出使用阳离子性聚合物(a1)的实例,图2示出使用阴离子性聚合物(a2)的实例。
吸湿性基质(离子性聚合物(a))。
阳离子性聚合物(a1)。
本发明中,用于形成吸湿性基质的阳离子性聚合物(a1)为分子中具有能够在水中变成正电荷的阳离子性基团的聚合物,例如伯氨基至叔氨基、季铵基、吡啶基、咪唑基或季吡啶鎓基(quaternary pyridinium group)。阳离子性聚合物能够形成吸湿性基质,是由于其中的阳离子性基团具有强亲核作用并通过氢键捕捉水分。
阳离子性聚合物(a)中阳离子性基团的量通常为使得在80%RH湿度和30℃的气氛下所形成的吸湿性基质的吸水率(coefficient of waterabsorption)(JIS K-7209-1984)为20%以上、且特别是30%至45%的量。
作为阳离子性聚合物(a1),使用通过将至少一种阳离子性单体与其它可共聚单体聚合或共聚、根据需要接着通过用酸处理部分中和所获得的阳离子性聚合物(a1),所述阳离子性单体以胺系单体如烯丙胺、乙烯亚胺、乙烯基苄基三甲基胺、[4-(4-乙烯基苯基)-甲基]-三甲基胺、或乙烯基苄基三乙基胺;含氮杂环系单体如乙烯基吡啶或乙烯基咪唑;或其盐为代表。
作为其它可共聚单体,尽管不限于此,但可列举苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基二甲苯、α-甲基苯乙烯、乙烯基萘、α-卤代苯乙烯、丙烯腈、丙烯醛、甲基乙烯基酮和乙烯基联苯。
还可使得通过使用具有能够将阳离子性官能团引入的官能团的单体如苯乙烯、溴丁基苯乙烯、乙烯基甲苯、氯甲基苯乙烯、乙烯基吡啶、乙烯基咪唑、α-甲基苯乙烯或乙烯基萘代替使用上述阳离子性单体,并在其聚合后进行如氨基化或烷基化(形成其季铵盐)等此类处理,来获得阳离子性聚合物(a1)。
本发明中,在上述阳离子性聚合物(a1)中,从成膜性等的观点特别优选聚烯丙胺。
本发明使用上述阳离子性聚合物(a1)作为用于形成吸湿性基质的离子性聚合物(a)。因此,在使用交联剂时,使得将交联结构引入基质中以改进水分捕捉层5与无机阻挡层3的密合性,优点在于不需要使用任何特定的密合剂。稍后将对此进行描述。
上述阳离子性聚合物(a1)通常通过自由基聚合使用聚合引发剂借助加热来形成。
作为聚合引发剂,尽管不特别限定,但可典型地使用有机过氧化物如过氧化辛酰、过氧化月桂酰、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酰、过氧化异丁酸叔丁酯、过氧化月桂酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔己酯(t-hexylperoxybenzoate)、和过氧化二叔丁基。通常,聚合引发剂的用量相对于每100重量份的阳离子性单体(或能够引入阳离子性基团的单体)为约0.1至20重量份,具体为约0.5至约10重量份。
阳离子性聚合物(a1)通过如上所述进行聚合来获得。然而,如果使用能够引入阳离子性官能团的单体,则引入阳离子性基团的处理如氨基化或烷基化可在聚合后进行。
本发明中,从不降低吸湿能力、保持机械强度并同时改进尺寸稳定性的观点,期望将交联结构引入通过使用阳离子性聚合物(a1)形成的吸湿性基质中。这在稍后将描述的使用阴离子性聚合物(a2)时也同样适用。
即,将交联结构引入吸湿性基质的情况下,即使基质已经吸收了水分,阳离子性聚合物(a1)的分子由于交联也能相互约束。因此,获得了抑制由溶胀(水分吸收)引起的体积变化的改进的功能。
上述交联结构可通过将交联结构添加至用于形成水分捕捉层5的涂层组合物来引入。依据交联剂的种类将硅氧烷结构或脂环结构引入交联结构中,从而形成适于吸湿的空间网目结构。具体地,起到引入硅氧烷结构的交联剂能够增强对无机阻挡层3的密合性。此处所述的交联剂将在下面陈述。
需要说明的是,虽然可通过在用于形成阳离子性聚合物(a1)的可聚合单体组合物中共混多官能单体如二乙烯基苯进行聚合能够在通过使用阳离子性聚合物(a1)形成的基质中引入交联结构,然而,在此情况下,变得难以通过使用包含阳离子性聚合物(a1)的涂层组合物来形成水分捕捉层5(这是由于涂层组合物的均匀分散性低且较不容易涂布),这并不是那么期望的。
阴离子性聚合物(a2)。
本发明中,如图2所示,吸湿性基质还可通过使用阴离子性聚合物(a2)来形成。
阴离子性聚合物(a2)为分子中具有能够在水中变成负电荷的阴离子性官能团的聚合物,所述阴离子性官能团例如羧酸基、磺酸基、膦酸基或由部分中和上述碱形成的酸性碱(acid base)。具有此类官能团的阴离子性聚合物可形成吸湿性基质,这是由于官能团基于其氢键来捕捉水分。
阴离子性聚合物(a2)中阴离子性官能团的量,尽管取决于官能团的种类,但可为使得在80%RH湿度和30℃的气氛下所形成的吸湿性基质的吸水率(JIS K-7209-1984)为20%以上、且特别是30%至45%的量。
作为具有上述官能团的阴离子性聚合物(a2),使用通过将至少一种阴离子性单体与其它可共聚单体聚合或共聚、根据需要接着通过用碱处理而部分中和所获得的阴离子性聚合物(a2),所述阴离子性单体以羧酸系单体如甲基丙烯酸、丙烯酸或无水马来酸;磺酸系单体如α-卤代乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸或乙烯基磺酸;膦酸系单体如乙烯基膦酸;或其单体的盐为代表。
作为其它可共聚单体,尽管不仅限于此,但可列举苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基二甲苯、α-甲基苯乙烯、乙烯基萘、α-卤代苯乙烯、丙烯腈、丙烯醛、甲基乙烯基酮和乙烯基联苯。
还可使得通过使用上述阴离子性单体的酯、或通过使用具有能够将阴离子性官能团引入的官能团的单体如苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基二甲苯、α-甲基苯乙烯、乙烯基萘、α-卤代苯乙烯代替使用上述阴离子性单体,并在其聚合后进行如水解、磺化、氯磺化或膦酸化(phosphoniation)等处理,来获得阴离子性聚合物(a2)。
优选用于本发明的阴离子性聚合物(a2)为聚(甲基)丙烯酸或其部分中和产物(如,其部分为Na盐的产物)。
上述阴离子性聚合物(a2)通常通过自由基聚合使用聚合引发剂借助加热来形成。
作为聚合引发剂,尽管不特别限定,但可典型地使用有机过氧化物如过氧化辛酰、过氧化月桂酰、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酰、过氧化异丁酸叔丁酯、过氧化月桂酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔己酯、和过氧化二叔丁基。通常,聚合引发剂的用量相对于每100重量份的阴离子性单体(或能够引入阴离子性基团的单体)为约0.1至20重量份,具体为约0.5至约10重量份。
阴离子性聚合物(a2)通过进行如上所述的聚合来获得。然而,如果使用能够引入阴离子性官能团的单体,则用于引入阴离子性基团的处理如水解、磺化、氯磺化或膦酸化可在聚合之后进行。
本发明中,将交联结构引入通过使用上述阴离子性聚合物(a2)形成的吸湿性基质中,因而使得可进一步改进水分阻隔性,以及进一步改进尺寸稳定性。
即,不像阳离子性聚合物,阴离子性聚合物仅依赖于其氢键捕捉水分。因此,为了获得足够程度的吸湿特性,阴离子性聚合物必须在其中具有交联结构。具体地,期望在基质中形成适于吸湿的空间网目结构。通过在网目结构中形成疏水部分如脂环结构,使得进一步改进亲水部分中的吸湿效果。此外,在将交联结构引入吸湿性基质的情况下,即使基质已经吸收了水分,阴离子性聚合物(a2)的分子由于交联也能相互约束,从而抑制由溶胀(水分吸收)引起的体积变化。
上述交联结构可通过将交联剂添加至用于形成水分捕捉层5的涂层组合物中来引入。这里所使用的交联剂将稍后描述。
虽然可通过在用于形成阴离子性聚合物(a2)的可聚合单体组合物中共混多官能单体如二乙烯基苯来进行聚合,能够在通过使用阴离子性聚合物(a2)形成的基质中引入交联结构,然而,在此情况下,变得难以通过使用包含阴离子性聚合物(a2)的涂层组合物来形成水分捕捉层5(这是由于涂层组合物的分散均匀性较低且较不容易涂布),这并不是那么期望的。
吸湿剂(b)。
本发明中,将吸湿剂(b)分散在使用上述离子性聚合物(a)作为基质(吸湿性基质)的水分捕捉层5中。吸湿剂具有比形成吸湿性基质的离子性聚合物(a)(阳离子性聚合物(a1)或阴离子性聚合物(a2))的到达湿度低的湿度,并因此显示非常高的吸湿能力。也就是说,水分捕捉层5包含分散于其中的具有比基质强的吸湿特性的吸湿剂。因此,通过吸湿性基质吸收的水分容易被吸湿剂所捕捉;即,吸收的水分被有效地限制在基质内。
结果,本发明中,有效地抑制了被水分捕捉层5捕捉的水分被释放。另外,即使在极低湿度的气氛中,水分捕捉层5也有效地显示吸水能力,同时有效地抑制吸湿性基质溶胀,尽管其已经吸收了水分。
作为高吸湿性的吸湿剂(b),如稍后描述的实施例所示,可优选使用在80%RH湿度和30℃温度环境中为6%以下的到达湿度的那些吸湿剂,条件是它们具有比使用阳离子性聚合物(a1)或阴离子性聚合物(a2)的到达湿度低的到达湿度。如果使用吸湿剂的到达湿度比使用离子性聚合物(a)的到达湿度高,那么由吸湿性基质吸收的水分不能被限制至足够程度,而倾向于被释放,并且不能期望大幅改进的水分阻隔性。另外,尽管到达湿度低于通过离子性聚合物(a)的到达湿度,但如果在上述条件下测量的到达湿度高于上述范围,都不能足够程度地捕捉低湿度气氛中的水分,在此情况下,不能经常表现出足够程度的水分阻隔性。
上述吸湿剂(b)通常在80%RH湿度和30℃温度的环境中具有50%以上的吸水率(JIS K-7209-1984),且为无机系的或有机系的。
作为无机系吸湿剂,可列举如沸石、矾土、活性炭和蒙脱土等的粘土矿物,以及硅胶、氧化钙和硫酸镁。
作为有机系吸湿剂,可列举阴离子性聚合物或其部分中和产物的交联产物。作为阴离子性聚合物,可列举通过聚合至少一种阴离子性单体、或将其与其它单体共聚所获得的,所述阴离子性单体以羧酸系单体((甲基)丙烯酸、无水马来酸等)、磺酸系单体(卤代乙烯基磺酸酯、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸酯等)、膦酸系单体(乙烯基膦酸等)、或这些单体的盐为代表。具体地,在要求透明性的用途中,有效地使用有机系吸湿剂。例如,交联的聚(甲基)丙烯酸钠的细颗粒可代表性地用作有机系吸湿剂。
本发明中,从获得大的比表面积和高吸湿性的观点,期望使用小粒径的吸湿剂(例如,平均一次粒径D50为100nm以下,具体地,为80nm以下,以通过激光衍射散射法测量的体积计算),且最期望使用具有小粒径的有机系聚合物。
即,有机系聚合物的吸湿剂在离子性聚合物(a)的基质中分散得非常好,即均匀地分散。另外,通过采用乳液聚合或悬浮聚合作为其产物用聚合法,吸湿剂可以细颗粒状和均匀的球状来获得。通过添加特定量以上的该有机系聚合物的吸湿剂,使得可实现极高的透明性。可推测获得透明性是由于下列事实:微细且球状颗粒的吸湿剂的颗粒在水分捕捉层与邻接的层(如,无机阻挡层)之间的界面附近呈层状分布,抑制了界面中光的散射。具体地,保持透明性能够在阻气性层压体10用作有机EL面板用基板或密封层时成为很大的优势。
另外,有机系的微细吸湿剂的到达湿度非常低,具有高吸湿性,由于已交联而尽管溶胀体积改变得都极小,因此最适于使环境气氛达到绝对干燥状态或者将湿度降低至接近于绝对干燥状态,但是还抑制体积的变化。
作为有机系吸湿剂的细颗粒,可举出以Toyobo Co.的商品名TAFTICHU-820E市售的、以胶体状分散液(pH=10.4)的形式的交联聚丙烯酸Na细颗粒(平均粒径约70nm)。还可有利的使用其中羧基的80%以上用钾盐中和的交联的聚丙烯酸钾的细颗粒。
本发明中,从显示其足够程度的性质、大幅改进水分阻隔性、有效地抑制由溶胀引起的尺寸变化、和长时间保持水分阻隔性比无机阻挡层3的水分阻隔性高的观点,期望根据形成水分捕捉层5的离子性聚合物(a)的种类以在适当的范围内的量使用吸湿剂(b)。
例如,如果阳离子性聚合物(a1)用作离子性聚合物(a),期望吸湿剂(b)的用量相对于每100重量份的阳离子性聚合物(a1)为50重量份以上,特别地用量为100至900重量份,且进一步期望用量为200至600重量份。另外,如果阴离子性聚合物(a2)用作离子性聚合物(a),期望吸湿剂(b)的用量相对于每100重量份的阴离子性聚合物(a2)为50重量份以上,特别地用量为100至1300重量份,且进一步期望用量为150至1200重量份。
<水分捕捉层5的形成(涂层组合物)>
具有通过使用离子性聚合物(a)形成的基质(吸湿性基质)且包含分散于其中的吸湿剂(b)的水分捕捉层5通过使用经由将离子性聚合物(a)和吸湿剂(b)溶解或分散在溶剂中得到的涂层组合物、施涂组合物并干燥组合物以除去溶剂来形成。
涂层组合物以前述比的量使用离子性聚合物(a)和吸湿剂(b)。即,吸湿剂(b)的用量相对于每100重量份的离子性聚合物(a)为50重量份以上。这里,如果阳离子性聚合物(a1)用作离子性聚合物(a),吸湿剂(b)用量相对于每100重量份的阳离子性聚合物(a1)优选为100至900重量份,特别地200至600重量份。另一方面,如果阴离子性聚合物(a2)用作离子性聚合物(a),则吸湿剂(b)的用量相对于每100重量份的阴离子性聚合物(a2)优选为100至1300重量份,特别地150至1200重量份。
涂层组合物进一步与用于将交联结构引入由离子性聚合物(a)形成的吸湿性基质中的交联剂共混。即,在如之前所述引入交联结构时,使得可保持机械强度而不降低吸湿能力,且同时抑制由水分吸收引起的溶胀(体积增加),从而改进尺寸稳定性。
交联结构可根据离子性聚合物(a)的种类而变化。
例如,如果阳离子性聚合物(a1)用作离子性聚合物(a),则可使用具有能够与阳离子性聚合物(a1)所具有的阳离子性基团反应的交联性官能团(如,环氧基)以及通过水解和脱水缩合在交联结构中能够形成硅氧烷结构的官能团(如,烷氧基甲硅烷基)的化合物作为交联剂。具体地,可优选使用由下式(1)表示的硅烷化合物:
X–SiR1 n(OR2)3-n (1)
其中,X为末端处具有环氧基的有机基团,
R1和R2各自为甲基、乙基或异丙基,和
n为0、1或2。
式(1)的硅烷化合物具有环氧基和烷氧基甲硅烷基作为官能团,且环氧基与阳离子性聚合物(a1)的官能团(如NH2基)进行加成反应。另一方面,烷氧基甲硅烷基通过水解形成硅烷醇基(SiOH基),该硅烷醇基通过缩合反应生长为硅氧烷结构,最终在阳离子性聚合物链中形成交联结构。因此,具有硅氧烷结构的交联结构引入由阳离子性聚合物(a1)形成的基质中。另一方面,由烷氧基甲硅烷基的水解形成的硅烷醇基与存在于无机阻挡层3表面上的MOH基(M:金属元素)如SiOH基(硅烷醇基)进行脱水缩合,并牢固地与之结合。
另外,在此情况下,形成基质的离子性聚合物(a)为阳离子性聚合物(a1),因而涂布液为碱性的。结果这促进了阳离子性基团与环氧基的加成反应,或者硅烷醇基之间的或与无机阻挡层3表面上的MOH基的脱水缩合。
因此,通过使用上述式(1)的化合物作为交联剂,使得可将交联结构引入基质中的同时,无需使用另外的密合剂,就可改进水分捕捉层5与无机阻挡层3之间的密合性。
具体地,利用引入交联结构中的硅氧烷结构,也改进了与无机阻挡层3的密合性。
本发明中,上式(1)中具有环氧基的有机基团X代表性地为γ-环氧丙氧烷基(γ-glycidoxyalkyl group)。因此,例如γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷或γ-环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷可优选用作交联剂。
另外,还可优选使用其中上式(1)中的环氧基为脂环式环氧基如环氧环己基的交联剂作为交联剂。例如,如果具有脂环式环氧基的化合物如β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷用作交联剂,则将脂环结构与硅氧烷结构一起引入基质的交联结构中。引入脂环结构使得可更加有效地显示形成适于吸湿的空间网目结构的基质的功能。
另外,在本发明中,为了将脂环结构引入交联结构中,使得使用具有多个环氧基和脂环基的化合物如由下式(2)表示的二缩水甘油酯作为交联剂,
G–O(C=O)–A-(C=O)O-G (2)
其中G为缩水甘油基,和
A为具有脂族环的二价烃基,例如亚环烷基(cycloalkylene group)。
二缩水甘油酯代表性地由下式(2-1)表示
式(2)的二缩水甘油酯不具有烷氧基甲硅烷基且对于增强对无机阻挡层3的密合性的作用差,但对于将脂环结构引入交联结构起作用。因此,其用途在在基质中形成适合于吸湿的空间网目结构方面是有效的。
本发明中,如果阳离子性聚合物(a1)用作离子性聚合物(a),则交联剂的用量相对于每100重量份的阳离子性聚合物(a1)为5至60重量份,特别地15至50重量份。期望70重量%以上、优选80重量%以上的交联剂为上述式(1)的硅烷化合物。
如果交联剂的使用量过大,水分捕捉层5在机械强度方面变脆,且其操作性变差。因此,当制备涂料时,其粘度增加如此之快,从而将会变得难以保持有效的适用时间。另一方面,如果交联剂的量过少,当暴露于严苛环境条件(如,高湿度条件)时变得难以保持涂层组合物的耐久性(如,机械强度)。另外,如果上述式(1)的硅烷化合物的使用比例小,则无机阻挡层3的密合性降低。
另外,在本发明中,如果阴离子性聚合物(a2)用作离子性聚合物(a),则可使用具有2个以上的能够与由阴离子性聚合物(a2)所具有的阴离子性基团反应的交联性官能团(如,环氧基)的化合物作为交联剂。具体地,可使用具如由上式(2)表示的二缩水甘油酯,即,
G–O(C=O)–A-(C=O)O-G (2)
其中G为缩水甘油基,和
A为具有脂族环的二价烃基,例如亚环烷基。
即,二缩水甘油酯为与当使用阳离子性聚合物(a1)时用于将脂环结构引入交联结构的化合物相同的化合物。通过使用二缩水甘油酯,两个环氧基与阴离子性聚合物(a2)中的阴离子性基团反应,基质具有在其中形成的、包括由二价基团A所形成的脂环结构的交联结构。
在形成包括脂环结构的交联结构时,阴离子性聚合物(a2)使其分子被约束并抑制溶胀。具体地,从形成适于吸湿的空间网目结构的观点,特别期望二缩水甘油酯为二价有机基团A中所包括的脂族环是环己烷环的二缩水甘油酯。更优选,二缩水甘油酯为两个酯基在环己烷环相邻的位置处形成的二缩水甘油酯。如此结构的二缩水甘油酯由上述式(2-1)表示。
本发明中,如果阴离子性聚合物(a2)用作离子性聚合物(a),期望交联剂的用量相对于每100重量份的阳离子性聚合物(a2)为1至50重量份,具体为10至40重量份。如果交联剂的用量过大,水分捕捉层5在机械强度方面变脆,且其操作性变差。另外,当制备涂料时,其粘度增加如此之快,使得会变得难以保持有效的适用时间。另一方面,如果交联剂的量过少,当暴露于严苛环境条件(如,高湿度条件)时变得难以保持涂层组合物的耐久性(如,机械强度)。
另外,本发明中,如果阴离子性聚合物(a2)用作离子性聚合物(a),期望用于形成水分捕捉层5的涂层组合物与用于改进水分捕捉层5和无机阻挡层3之间的密合性的密合剂(c)共混。
密合剂具有对无机阻挡层3的表面和阴离子性聚合物(a2)的基质显示反应性的官能团。即,密合剂(c)具有环氧基和烷氧基甲硅烷基,并且期望为由下式(1)表示的硅烷化合物:
X-SiR1 n(OR2)3-n (1)
其中,X为末端处具有环氧基的有机基团,
R1和R2各自为甲基、乙基或异丙基,和
n为0、1或2。
即,如果将阳离子性聚合物(a1)用作离子性聚合物(a),则硅烷化合物为用作交联剂的化合物。
在硅烷化合物中,通过烷氧基甲硅烷基水解形成的硅烷醇基(SiOH基)进行与分布在无机阻挡层3的表面上的MOH(M为形成无机阻挡层的金属元素如Si)的脱水缩合。因此,将硅氧烷结构引入基质,密合剂(c)(硅烷化合物)由于硅氧烷键而密合键合至无机阻挡层3的表面。另外,硅烷化合物中的环氧基与由阴离子性聚合物(a2)所具有的酸性基团(如,COOH)和其盐(如,COONa)反应(酯化),并与之键合。因此,密合剂还键合至水分捕捉层5的基质。
因此,密合剂增强无机阻挡层3和水分捕捉层5之间的密合性,改进接合强度(junction strength),结果,有效防止水分捕捉层5剥离并起到长期保持高度水分阻隔性的作用。
具体地,如果无机阻挡层3为通过有机硅化合物的等离子体CVD形成的气相沉积膜,则SiOH基分布在其表面上,允许硅氧烷键容易在水分捕捉层5(基质)和无机阻挡层3之间形成并呈现出非常大的改进密合性的效果。
在上式(1)的硅烷化合物中,期望具有多个烷氧基甲硅烷基的硅烷化合物(式(1)中n为0或1),例如γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷和γ-环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷。另外,环氧基为脂环式环氧基如环氧环己基的那些,例如β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷等最期望作为密合剂(c)。
本发明中,期望上述密合剂(c)以相对于每100重量份的水分捕捉层5中的阴离子性聚合物(a2)为0.1至10重量份,具体地,1至8重量份的量存在,从而显示足够程度的其性质而不损害水分阻隔性。
本发明中,可无限制地使用任何溶剂用于含有上述各种组分的涂层组合物,只要溶剂可挥发并通过在相对低的温度下加热来除去即可。例如,可使用醇溶剂如甲醇、乙醇、丙醇或丁醇;酮溶剂如丙酮或甲乙酮;上述溶剂与水的混合溶剂;水;或芳族烃溶剂如苯、甲苯或二甲苯。然而,具体地,期望使用水或含水混合溶剂,以便促进涂层组合物的交联剂中具有烷氧基甲硅烷基的硅烷化合物的水解。
以使得涂层组合物假定具有适于施涂的粘度的量使用上述溶剂。然而,这里,还可以适合的量添加非离子性聚合物,从而调整涂层组合物的粘度或者调整所形成的吸湿性基质的吸水率以落入适当的范围内。
作为非离子性聚合物,可列举聚乙烯基醇;饱和脂族烃聚合物如乙烯-丙烯共聚物和聚丁烯等;苯乙烯聚合物如苯乙烯-丁二烯共聚物等;聚氯乙烯;或它们与各种共聚单体(例如苯乙烯系单体如乙烯基甲苯、乙烯基二甲苯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-卤代苯乙烯、和α,β,β’-三卤代苯乙烯;单烯烃系如乙烯和丁烯;和共轭二烯系如丁二烯和异戊二烯)共聚的聚合物。
本发明中,将上述涂层组合物例如施涂至无机阻挡层3的表面上,并根据炉的能力在约80至约160℃下加热几秒至几分钟,以便除去溶剂。这里,进一步地,交联剂与阳离子性聚合物(a1)反应且与无机阻挡层3表面上的MOH反应,从而将交联结构引入基质中并形成以与无机阻挡层3的密合性优异为特征的水分捕捉层5。
对水分捕捉层5的厚度没有特别限定,且可根据所要求的用途和水分阻隔程度来选择适合的厚度。然而,一般而言,至少1μm以上、特别是约2至约20μm的厚度将足以实现使得水蒸汽透过度为10-6g/m2/天以下的超级阻隔性。
即,本发明中,水分捕捉层5具有吸水和限水的双重功能。因此,通过在无机阻挡层3上仅形成一层具有适当厚度的水分捕捉层5,使得实现如上所述的对水的超级阻隔性。因此,本发明使得可在层数减少下获得高阻隔性,且从生产性和生产成本的观点非常有利。
<其它层>
本发明中,尽管无需在水分捕捉层5上设置任何特定的层,但还可允许在不损害本发明优点的范围内设置用于这种阻气性层压体而形成的任何已知的层。
例如,可设置拒水性的层(water-repelling layer)如烯烃系树脂层,以便可靠地防止水分从水分捕捉层5中释放并避免可由释放的水引起的电绝缘性的降低。
为了进一步改进对氧气的阻隔性,可设置乙烯·乙烯基醇共聚物或芳族聚酰胺的氧气阻挡层,或包含过渡金属如铁或钴等的氧气吸收性层。
另外,为了保持上述层与水分捕捉层5之间的粘接性,可设置包括用不饱和羧酸酐如马来酸酐接枝改性的烯烃系树脂的粘接树脂层。
上述层可容易地通过已知手段如共挤出或涂布来形成。
<用途>
本发明的阻气性层压体10具有非常优异的水分阻隔性,且可优选用作密封各种电子器件或电路如有机EL器件、太阳能电池和电子纸等用膜。另外,如果塑料膜基材1由具有优异透明性的材料如PET、PEN、聚碳酸酯或聚酰亚胺树脂制成,那么使得在其上形成透明电极,并进一步在其上形成具有发光层的有机EL器件和太阳能电池的发光器件(solarluminescent devices)。
实施例
现将借助下述实验例描述本发明阻气性层压体的优异性质。
这里,在下面的实验中,各种性质通过下述方法评价。
<到达湿度的评价>
将离子性聚合物(a)和吸湿剂(b)在140℃下干燥1小时。将0.5克待测材料和无线温度计/湿度计(Hygroclone,由KN Laboratories Co.制造)置于体积为85cm3的水分不透过性钢箔层压体杯中。容器口用铝箔层压膜盖热封。在放置于30℃80%RH下一天后,容器中的相对湿度视为到达湿度。
<测量透湿度(moisture permeability)(g/m2/天)>
通过使用透湿度测定设备(“Permatran-W”,由Modern Control Co.制造),按照ASTM-F1249在40℃温度和90%相对湿度的条件下测量阻气性层压体的透湿度。超过测量限度但小于0.01g/m2/天的那些评价为○,0.01g/m2/天以上的那些评价为×。
<雾度测量>
通过使用SM色彩计算机(SM-4,由Suga Shikenki Co.制造),根据JIS-K7361-1测量阻气性层压体的雾度。雾度小于5%的评价为○,5%以上的评价为×。
<密合强度>
为了保持针对拉伸试验的膜的强度,使7μm厚的铝箔介由4μm厚的聚氨酯系粘接剂层干式层压在样品层压体的两面上。为了固化粘接剂层,将样品层压体在50℃下老化3天,从而制备T型剥离试验用样品。
将T型剥离试验用样品切成测量为100mm×15mm的条。通过使用拉伸试验机,测试条在300mm/min的拉伸速度下的T型剥离。(N=3)。
平均强度视为密合强度,2(N/15mm)以上的样品评价为○,1(N/15mm)以上且小于2(N/15mm)的评价为△,小于1(N/15mm)的评价为×。
<涂布有无机阻挡层的PET膜的制备>
在下列实验中,通过下列方法在涂布有无机阻挡层的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)膜上形成水分捕捉层。
通过使用等离子体CVD设备,硅氧化物的无机阻挡层3形成于12μm厚的双轴拉伸PET膜1的一个表面上。下文描述制膜条件。
使用装备有频率为27.12MHz和最大输出为2kW的高频输出电源、匹配箱、300mm直径和450mm高的金属型圆筒形等离子体处理室、和用于使处理室抽真空的液压回转式真空泵的CVD设备。
将塑料基材置于处理室中的平行平板上,以3sccm的速度引入六甲基二硅氧烷,以45sccm的速度引入氧,并通过高频振荡器生成50瓦的高频输出达2秒,从而形成密合层。接下来,通过高频振荡器生成300瓦的高频输出达15秒,从而形成无机阻挡层。
由此得到的无机阻挡层涂布的PET膜显示在90%RH湿度和40℃温度的气氛下测量的水蒸汽透过率为0.1g/m2/天。
<实验1>
此处进行的实验阐释了当通过使用为离子性聚合物(a)的阳离子性聚合物(a1)作为基质聚合物形成水分阻挡层时的实施方案的效果。
实施例1-1
提供下列聚烯丙胺作为阳离子性聚合物。
聚烯丙胺:
PAA-15C,含15%固成分的水溶液,由Nittobo Medical Co.制造。
另外,提供下列聚丙烯酸Na的交联产物作为吸湿剂。
聚丙烯酸Na的交联产物:
TAFTIC HU-820E,含13%固成分的水分散液,平均粒径(D50)70nm,由Toyobo Co.制造。
聚合物溶液通过将上述聚烯丙胺用水稀释使得固成分为5重量%来获得。另一方面,交联剂的溶液通过将作为交联剂的γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷溶解在水中使得其量为5重量%来制备。
接下来,使聚合物溶液和交联剂的溶液混合在一起,以使γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷的量相对于100重量份的基质聚合物或聚烯丙胺为20重量份。进一步以相对于聚烯丙胺为420重量份的量向混合溶液添加上述聚丙烯酸Na(HU-820E)的交联产物作为吸湿剂,并进一步向其中添加水以使固成分的量为5%。将混合物搅拌均匀,从而获得水分捕捉层形成用涂布液。
通过使用棒涂机,将上述涂布液施涂至已预先制备的无机阻挡层-涂布的PET膜的气相沉积面3上。将在施涂有涂布液后的该膜在箱式电炉中在120℃峰值温度和10秒峰值温度保持时间的条件下热处理。获得涂布有4μm厚的水分捕捉层5的膜10。
接下来,在氮气浓度已调整为99.95%以上的手套箱中,将无机阻挡层-涂布的PET膜介由4μm厚的聚氨酯系粘合剂层6干式层压在上述涂布膜10的涂层上,以使气相沉积面3位于内侧。为了固化粘合性树脂层以便不会吸湿,使层压体在50℃的真空中老化3天。获得如图4所示的层结构的层压体11。
实施例1-2
除了以相对于聚烯丙胺为50重量份的量添加吸湿剂以外,以与实施例1-1相同的方式获得层压体11。
实施例1-3
除了以相对于聚烯丙胺为1000重量份的量添加吸湿剂以外,以与实施例1-1相同的方式获得层压体11。
实施例1-4
除了将聚合物溶液与交联剂的溶液混合以使交联剂或γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷的量相对于聚烯丙胺为7重量份、并进一步以相对于聚烯丙胺为375重量份的量添加吸湿剂以外,以与实施例1-1相同的方式获得层压体11。
实施例1-5
除了将聚合物溶液与交联剂的溶液混合以使交联剂或γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷的量相对于聚烯丙胺为50重量份、并进一步以相对于聚烯丙胺为525重量份的量添加吸湿剂以外,以与实施例1-1相同的方式获得层压体11。
实施例1-6
除了不添加交联剂或不添加γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、并以相对于聚烯丙胺为150重量份的量添加吸湿剂以外,以与实施例1-1相同的方式获得层压体11。
实施例1-7
除了使用聚乙烯亚胺(聚乙烯亚胺10000,由Junsei Kagaku Co.制造)作为阳离子性聚合物用作基质聚合物以外,以与实施例1-1相同的方式获得层压体11。
实施例1-8
除了使用β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷作为交联剂以外,以与实施例1-1相同的方式获得层压体11。
实施例1-9
除了将聚合物溶液与交联剂的溶液混合以使交联剂或γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷的量相对于聚烯丙胺为16重量份、并进一步以相对于聚烯丙胺为4重量份的量添加环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯(diglycidyl1,2-cyclohexanedicarboxylate)作为交联剂以外,以与实施例1-1相同的方式获得层压体11。
实施例1-10
除了使用水和丙酮(80/20的重量比)的混合溶剂代替水作为涂布液中的溶剂、以相对于100重量份聚烯丙胺为20重量份的量添加环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯作为交联剂、并以相对于聚烯丙胺为180重量份的量添加吸湿剂以外,以与实施例1-1相同的方式获得层压体11。
实施例1-11
除了在无机阻挡层-涂布的PET膜的气相沉积面3上介由4μm厚的聚氨酯系粘合剂层6干式层压15μm厚的双轴拉伸尼龙膜7、并在尼龙膜7上形成水分捕捉层5以外,通过与实施例1-1相同的方法获得图5所示层结构的层压体12。
实施例1-12
除了使用商购可得的由PVD法形成的气相沉积的PET膜(Techbarrier T型,由Mitsubishi Jushi Co.制造)代替使用无机阻挡层-涂布的PET膜以外,通过与实施例1-1相同的方法获得样品层压体11。
实施例1-13
除了使用沸石(Zeolite)3A(水性分散液,固成分22%,由Mizusawa KagakuCo.制造)作为吸湿剂以外,通过与实施例1-1相同的方法获得样品层压体11。
实施例1-14
提供下列聚丙烯酸K的交联产物作为吸湿剂。
聚丙烯酸K的交联产物
通过使用离子交换树脂(Amberlite 200CT,由Organo Co.制造),将聚丙烯酸Na的交联产物(HU-820E)的Na盐型羧基转换成H型羧基。其后,通过使用氢氧化钾的1N水溶液,得到具有钾盐型羧基的聚丙烯酸K的交联产物(水性分散液,固成分10%,平均粒径D50:70nm,中和率80%)。
除了使用上述聚丙烯酸K的交联产物作为吸湿剂以外,通过与实施例1-1相同的方法获得样品层压体11。
比较例1-1
除了不添加吸湿剂也不添加交联剂以外,通过与实施例1-1相同的方法获得样品层压体11。
比较例1-2
除了使用聚乙烯醇(PVA103,由Kuraray Co.制造)代替使用基质聚合物或阳离子性聚合物以外,通过与实施例1-1相同的方法获得样品层压体11。
比较例1-3
提供下列聚丙烯酸Na的交联产物作为吸湿剂。
聚丙烯酸Na的交联产物:
TAFTIC HU-700E,水性分散液,固成分20%,平均粒径D50:900nm,由Toyobo Co.制造。
除了使用上述聚丙烯酸Na的交联产物(HU-700E)作为吸湿剂以外,通过与实施例1-1相同的方法获得样品层压体11。
比较例1-4
提供下列聚丙烯酸Na的交联产物作为吸湿剂。
聚丙烯酸Na的交联产物
TAFTIC HU-720SF,粉末,平均粒径:4μm,由Toyobo Co.制造。
将100重量份的低密度聚乙烯(LUMITAC 08L55A,由Toso Co.制造)与43重量份的上述聚丙烯酸Na的交联产物(HU-720SF)干混。将其混合物在150℃下使用双轴混炼机/挤出机混炼,并通过使用两片12μm厚的PET膜和层压机卷取,使得假定厚度为20μm的水分捕捉层5在两层PET膜之间,即,水分捕捉层5的两面被PET膜保护。
在氮气浓度调整为99.95%以上的手套箱中,除去PET膜,并在样品的两面上用实施例1中使用的无机阻挡层-涂布的PET膜介由4-μm厚的聚氨酯系粘合剂层6干式层压样品,以使气相沉积面3位于内侧。为了固化粘合性树脂层以便不会吸湿,将层压体在50℃下老化3天。获得具有如图6所示层结构的层压体13。
<评价和试验>
通过上述方法测量上述制备的样品层压体的性质。结果示于表1和2。
在密合性的评价中,如果剥离发生在除了水分捕捉层和无机阻挡层-涂布的PET的气相沉积面之间的界面以外的位置,意味着水分捕捉层和无机阻挡层-涂布的PET的气相沉积面之间的密合性大于表中所示值(注1)。
用于实施例1-13的吸湿剂为无机型,并且不期望用于要求透明性的用途。因此,未评价雾度(注2)。
下列缩写用于表1和2。
MTXPLM:基质聚合物
PAA:聚烯丙胺
PEI:聚乙烯亚胺
PVOH:聚乙烯醇
LDPE:低密度聚乙烯
γ-GPSL:γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷
β-EPSL:β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷
1,2-CHDG:环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯
K型PAC:聚丙烯酸K的交联产物
进一步地,表1和2中,吸湿剂和交联剂的量为相对于每100重量份的基质聚合物。
应用实验1;
将0.5克包括100重量份的阳离子性聚合物(聚烯丙胺)、420重量份的吸湿剂(TAFTIC HU-820E)和20重量份的交联剂(γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷)的组合物在140℃下干燥1小时并测量其重量。其后,将组合物放置于30℃温度和20、30和40%RH湿度的气氛中各5分钟,并再次测量其重量。从求得的重量增加,计算各湿度下水分捕捉层的吸湿速度。另外,通过外推法求得极低湿度气氛下的吸湿速度(参照图7)。
通过外推法求得的极低湿度气氛下的水分捕捉层的吸湿速度为10-4/m2/min,同时用于实施例1-1的无机阻挡层-涂布的PET膜的、在90%RH湿度和40℃温度气氛下的水蒸汽透过率为0.1g/m2/天,即,10-5g/m2/min。因此,本发明的水分捕捉层即使在极低湿度气氛下也能够捕获水分,并且能够以比水分透过无机阻挡层的速度高的速度捕捉水分。
另外,为了证明由基质捕捉的水分在吸湿剂中的限制而进行了下列实验。将0.5克待测样品在140℃下干燥1小时,并在30℃80%RH的气氛下与无线温度计/湿度计(Hygroclone,由KN Laboratories Co.制造)一起放入容积为85cm3的水分不透过性钢箔层压体杯中。容器口用铝箔层压膜盖热封。将样品放置1天。其后,将样品放置于-20、5、22、30和40℃的温度下各3小时。容器中的相对湿度视为各温度下的到达湿度。
图8示出通过在各温度下使用阳离子性聚合物(聚烯丙胺)、吸湿剂(TAFTIC HU-820E)、以及以1:1的比例的阳离子性聚合物和吸湿剂的混合物的到达湿度。随着温度升高,阳离子性聚合物允许容器内的湿度升高,同时吸湿剂以及阳离子性聚合物和吸湿剂的混合物二者起到将容器内的湿度降低至绝对干燥状态的作用。由于混合物显示与单独使用吸湿剂时同等的吸湿能力,因而了解到,尽管温度升高,被阳离子性聚合物吸收的水分也未释放到外部,而是由于吸湿能力大(即低到达湿度)的吸湿剂,使得更可靠地保持水分被捕捉。
<实验2>
此处进行的实验阐释了通过使用为离子性聚合物(a)的阴离子性聚合物(a2)作为基质聚合物形成水分阻挡层时的实施方案的效果。
实施例2-1
提供下列聚丙烯酸作为阴离子性聚合物。
聚丙烯酸
AC-10LP,由Nihon-Junyaku Co.制造
另外,提供下列聚丙烯酸Na的交联产物作为吸湿剂。
聚丙烯酸Na的交联产物
TAFTIC HU-820E,含13%固成分的水性分散液,平均粒径(D50)70nm,由Toyobo Co.制造。
含有溶解于其中的聚丙烯酸的部分中和产物(即,基质聚合物)的聚合物溶液通过将上述聚丙烯酸用水/丙酮混合溶剂稀释(重量比为80/20)使得固成分为5重量%,并添加氢氧化钠以使聚丙烯酸的中和率为80%来获得。向聚合物溶液进一步添加相对于每100重量份的聚丙烯酸的部分中和产物为20重量份的环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯(交联剂)、3重量份的β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(密合剂)、和431重量份的以上提供的吸湿剂。在良好搅拌下,向混合物进一步以全体固成分为5重量%的量添加水/丙酮混合溶剂(重量比为80/20),从而制备涂布液。
通过使用棒涂机,将上述涂布液施涂至已预先制备的无机阻挡层-涂布的PET膜的气相沉积面3上。将施涂有涂布液后的该膜在箱式电炉中在120℃峰值温度和10秒峰值温度保持时间的条件下热处理。获得涂布有4μm厚的水分捕捉层5的膜10。
接下来,在氮气浓度已调整为99.95%以上的手套箱中,将无机阻挡层-涂布的PET膜介由4μm厚的聚氨酯系粘合剂层6干式层压在上述涂布膜10的涂层上,以使气相沉积面3位于内侧。为了固化粘合性树脂层以便不会吸湿,军层压体在50℃的真空中老化3天。获得如图4所示层结构的层压体11。
实施例2-2
除了以50重量份的量添加粒状吸湿剂以外,以与实施例2-1相同的方式获得层压体11。
实施例2-3
除了以1300重量份的量添加吸湿剂以外,以与实施例2-1相同的方式获得层压体11。
实施例2-4
除了将环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯(交联剂)的量改为1重量份并将吸湿剂的量改为364重量份以外,以与实施例2-1相同的方式获得样品层压体11。
实施例2-5
除了将环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯(交联剂)的量改为50重量份并将吸湿剂的重量改为536重量份以外,以与实施例2-1相同的方式获得样品层压体11。
实施例2-6
除了将β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(密合剂)的量改为0.3重量份并将吸湿剂的量改为422重量份以外,以与实施例2-1相同的方式获得样品层压体11。
实施例2-7
除了将β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(密合剂)的量改为10重量份并将吸湿剂的量改为455重量份以外,以与实施例2-1相同的方式获得样品层压体11。
实施例2-8
除了将为基质聚合物的聚丙烯酸的部分中和产物的中和率改为10%、不添加β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(密合剂)、并将吸湿剂的量改为150重量份以外,以与实施例2-1相同的方式获得层压体11。
实施例2-9
作为阴离子性聚合物,提供赋有阴离子性质的聚乙烯醇(Kurare KPolymer KM-118,由Kuraray Co.制造)。
除了将为基质聚合物的聚丙烯酸的部分中和产物改为上述阴离子性聚乙烯醇、将β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(密合剂)的量改为8重量份、并将吸湿剂的量改为640重量份以外,以与实施例2-1相同的方式获得样品层压体11。
实施例2-10
除了将聚丙烯酸的部分中和产物的中和率改为50%、将交联剂改为乙二醇二缩水甘油醚、并将形成水分捕捉层时的热处理温度改为160℃以外,以与实施例2-1相同的方式获得层压体11。
实施例2-11
除了将密合剂改为5重量份的γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷并将吸湿剂的量改为438重量份以外,以与实施例2-1相同的方式获得层压体11。
实施例2-12
将15μm厚的双轴拉伸尼龙膜7介由厚4μm的聚氨酯系粘合剂层6干式层压在无机阻挡层-涂布的PET膜的气相沉积面3上。
除了在尼龙膜7上形成水分捕捉层5以外,以与实施例1相同的方式得到图5所示层结构的层压体12。
实施例2-13
除了使用商购可得的由PVD法形成的气相沉积PET膜(Techbarrier T型,由Mitsubishi Jushi Co.制造)代替使用无机阻挡层-涂布的PET膜以外,通过与实施例2-1相同的方法获得样品层压体11。
实施例2-14
提供下列聚丙烯酸K的交联产物作为吸湿剂。
聚丙烯酸K的交联产物
通过使用离子交换树脂(Amberlite 200CT,由Organo Co.制造),将聚丙烯酸Na的交联产物(HU-820E)的Na盐型羧基转换成H型羧基。其后,通过使用氢氧化钾的1N水溶液,得到具有钾盐型羧基的聚丙烯酸K的交联产物(水性分散液,固成分10%,平均粒径D50:70nm,中和率80%)。
除了使用上述聚丙烯酸K的交联产物作为吸湿剂以外,通过与实施例2-1相同的方法获得样品层压体11。
比较例2-1
除了不添加吸湿剂也不添加交联剂以外,通过与实施例2-1相同的方法获得样品层压体11。
比较例2-2
除了不添加吸湿剂以外,通过与实施例2-1相同的方法获得样品层压体11。
比较例2-3
除了不添加交联剂并将粒状吸湿剂的量改为361重量份以外,通过与实施例2-1相同的方法获得样品层压体11。
比较例2-4
除了使用聚乙烯醇(PVA103,由Kurarey Co.制造)代替使用聚丙烯酸的部分中和产物(为基质聚合物)以外,通过与实施例2-1相同的方法获得样品层压体11。
比较例2-5
提供下列聚丙烯酸Na的交联产物作为吸湿剂。
聚丙烯酸Na的交联产物
TAFTIC HU-700E,水性分散液,固成分20%,平均粒径D50:900nm,由Toyobo Co.制造。
除了使用上述聚丙烯酸Na的交联产物(HU-700E)作为吸湿剂以外,通过与实施例2-1相同的方法获得样品层压体11。
比较例2-6
提供下列聚丙烯酸Na的交联产物作为吸湿剂。
聚丙烯酸Na的交联产物
TAFTIC HU-720SF,粉末,平均粒径:4μm,由Toyobo Co.制造。
将上述聚丙烯酸Na(HU-720SF)用作吸湿剂。将100重量份的低密度聚乙烯(LUMITAC 08L55A,由Toso Co.制造)与43重量份的上述吸湿剂干混。将其混合物在150℃下使用双轴混炼机/挤出机混炼,从而制备水分捕捉层形成用组合物。
通过使用层压机,将包括上述组合物的水分捕捉层5(厚度:20μm)形成于两层12μm厚的PET膜之间。接下来,在氮气浓度调整为99.95%以上的手套箱中,除去PET膜,并在样品的两面上用实施例1中使用的无机阻挡层-涂布的PET膜介由4μm厚的聚氨酯系粘合剂层6干式层压样品,以使气相沉积面3位于内侧。为了固化粘合性树脂层6以便不会吸湿,将层压体在50℃下老化3天。获得具有如图6所示层结构的层压体13。
<评价和试验>
通过上述方法测量上述制备的样品层压体的性质。结果示于表3和4。
在密合性的评价中,如果剥离发生在除了水分捕捉层和无机阻挡层-涂布的PET的气相沉积面之间的界面以外的位置,意味着水分捕捉层和无机阻挡层-涂布的PET的气相沉积面之间的密合性大于表中所示值(注1)。
下列缩写用于表3和4。
MTXPLM:基质聚合物
PACNa:Na型聚丙烯酸的中和产物
AN-PVOH:阴离子性聚乙烯醇
LDPE:低密度聚乙烯
1,2-CHDG:环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯
EGDGE:乙二醇二缩水甘油醚
β-EPSL:β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷
γ-GPSL:γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷
K型PAC:聚丙烯酸K的交联产物
进一步地,表3和4中,吸湿剂、交联剂和密合剂的量为相对于每100重量份的基质聚合物。
<应用实验2>
将0.5克包括100重量份的阴离子性聚合物(聚丙烯酸的部分中和产物,用氢氧化钠部分中和,部分中和率:80%)、420重量份的吸湿剂(TAFTICHU-820E)、20重量份的交联剂(环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯)和3重量份的密合剂(β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷)的组合物在140℃下干燥1小时并测量其重量。其后,将组合物放置于30℃温度和20至40%RH湿度的气氛中5分钟,并再次测量其重量。由所求得的重量增加,计算在各湿度下水分捕捉层的吸湿速度。另外,通过外推法求得极低湿度气氛下的吸湿速度(参照图9)。
通过外推法求得的极低湿度气氛下的水分捕捉层的吸湿速度为10-4/m2/min,同时用于实施例2-1的无机阻挡层-涂布的PET膜的、在90%RH湿度和40℃温度气氛下的水蒸汽透过率为0.1g/m2/天,即,10-5g/m2/min。因此,本发明的水分捕捉层即使在极低湿度气氛下也能够捕获水分,并且能够以比水分透过无机阻挡层的速度高的速度捕捉水分。
另外,为了证明由基质捕捉的水分在吸湿剂中的限制而进行了下列实验。将0.5克待测样品在140℃下干燥1小时,并在30℃80%RH的气氛下与无线温度计/湿度计(Hygroclone,由KN Laboratories Co.制造)一起放入容积为85cm3的水分不透过性钢箔层压体杯中。容器口用铝箔层压膜盖热封。将样品放置1天。其后,将样品放置于-20、5、22、30和40℃的温度下各3小时。容器中的相对湿度视为各温度下的到达湿度。
图10示出通过在各温度下使用阴离子性聚合物(聚丙烯酸的部分中和产物,部分中和率:80%)、吸湿剂(TAFTIC HU-820E)、以及以1:1的比例的阴离子性聚合物和吸湿剂的到达湿度。
随着温度升高,阴离子性聚合物允许容器内的湿度升高,而吸湿剂以及阴离子性聚合物和吸湿剂的混合物二者起到将容器内的湿度降低至绝对干燥状态的作用。由于混合物显示与单独使用吸湿剂时同等的吸湿能力,因而了解到,尽管温度升高,被阴离子性聚合物吸收的水分也未释放到外部,而是由于吸湿能力大(即低到达湿度)的吸湿剂,使得更可靠地保持水分被捕捉。
附图标记说明
1:塑料基材
3:无机阻挡层
5:水分捕捉层
6:聚氨酯系粘合剂层
7:双轴拉伸的尼龙膜
10、11、12、13:阻气性层压体

Claims (22)

1.一种阻气性层压体,其具有形成于塑料基材上的无机阻挡层和水分捕捉层,所述水分捕捉层包括分散有吸湿剂(b)的由离子性聚合物(a)形成的基质,所述吸湿剂(b)具有比所述基质的到达湿度低的湿度的吸湿特性,其中所述吸湿剂(b)为聚(甲基)丙烯酸的一价金属盐的交联产物。
2.根据权利要求1所述的阻气性层压体,其具有10-6g/m2/天以下的水分透过度。
3.根据权利要求1所述的阻气性层压体,其应用于有机电致发光面板。
4.根据权利要求1所述的阻气性层压体,其中所述无机阻挡层为由CVD法形成的无机氧化物膜。
5.根据权利要求1所述的阻气性层压体,其中所述水分捕捉层和所述无机阻挡层彼此邻接。
6.根据权利要求1所述的阻气性层压体,其中所述离子性聚合物(a)为阳离子性聚合物(a1)。
7.根据权利要求6所述的阻气性层压体,其中将交联结构引入所述基质中。
8.根据权利要求7所述的阻气性层压体,其中所述交联结构包括硅氧烷结构或脂环结构。
9.根据权利要求8所述的阻气性层压体,其中所述交联结构通过受到由所述阳离子性聚合物(a1)具有的阳离子性基团与环氧基的反应引发而形成,所述硅氧烷结构通过具有环氧基的硅烷化合物的反应引入,或者所述脂环结构从具有环氧基的化合物引入。
10.根据权利要求1所述的阻气性层压体,其中所述离子性聚合物(a)为阴离子性聚合物(a2),并将交联结构引入由所述阴离子性聚合物(a2)形成的所述基质中。
11.根据权利要求10所述的阻气性层压体,其中将硅氧烷结构也引入所述基质中,并进一步将脂环结构引入所述交联结构中。
12.根据权利要求11所述的阻气性层压体,其中所述交联结构通过由所述阴离子性聚合物(a2)具有的阴离子性基团与环氧基的交联反应引入,所述硅氧烷结构通过所述阴离子性聚合物(a2)与硅烷化合物的反应引入。
13.根据权利要求12所述的阻气性层压体,其中所述水分捕捉层共混有具有对引入有所述交联结构的基质和无机阻挡层的表面显示反应性的官能团的密合剂(c),且所述硅氧烷结构通过所述密合剂(c)与基质的反应引入。
14.根据权利要求13所述的阻气性层压体,其中所述密合剂(c)为具有脂环式环氧基和烷氧基甲硅烷基的化合物。
15.一种涂层组合物,其通过在溶剂中溶解或分散离子性聚合物(a)、吸湿剂(b)和交联剂而获得,所述吸湿剂(b)具有比所述离子性聚合物(a)的到达湿度低的湿度的吸湿特性,其中所述吸湿剂(b)为聚(甲基)丙烯酸的一价金属盐的交联产物。
16.根据权利要求15所述的涂层组合物,其中所述离子性聚合物(a)为阳离子性聚合物(a1)。
17.根据权利要求16所述的涂层组合物,其中相对于每100重量份的所述阳离子性聚合物(a1),以50至1000重量份的量包含所述吸湿剂(b),并以5至60重量份的量包含所述交联剂。
18.根据权利要求16所述的涂层组合物,其中所述交联剂为由下式(1)表示的硅烷化合物:
X-SiR1 n(OR2)3-n (1)
其中,X为末端处具有环氧基的有机基团,
R1和R2各自为甲基、乙基或异丙基,和
n为0、1或2。
19.根据权利要求15所述的涂层组合物,其中所述离子性聚合物(a)为阴离子性聚合物(a2),并且所述涂层组合物进一步包含密合剂(c)。
20.根据权利要求19所述的涂层组合物,其中相对于每100重量份的所述阴离子性聚合物(a2),以50至1300重量份的量包含所述吸湿剂(b),以1至50重量份的量包含所述交联剂,并以0.1至10重量份的量包含密合剂(c)。
21.根据权利要求19所述的涂层组合物,其中所述交联剂为由下式(2)表示的二缩水甘油酯,
G–O(C=O)–A-(C=O)O-G (2)
其中G为缩水甘油基,和
A为具有脂族环的二价烃基。
22.根据权利要求19所述的涂层组合物,其中所述密合剂(c)为由下式(1)表示的硅烷化合物:
X–SiR1 n(OR2)3-n (1)
其中X为末端处具有环氧基的有机基团,
R1和R2各自为甲基、乙基或异丙基,和
n为0、1或2。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6519974B2 (ja) 2013-10-10 2019-05-29 東洋製罐グループホールディングス株式会社 水分バリア性の良好なガスバリア性積層体
US20170210932A1 (en) 2014-08-07 2017-07-27 Toyo Seikan Group Holdings, Ltd. Coating composition
WO2016021459A1 (ja) * 2014-08-07 2016-02-11 東洋製罐グループホールディングス株式会社 水分バリア性積層体
JP6776706B2 (ja) 2015-08-18 2020-10-28 東洋製罐グループホールディングス株式会社 水分バリア性積層体
FR3068706A1 (fr) * 2017-07-04 2019-01-11 Arkema France Materiau absorbant pour la protection des dispositifs electroniques
CN107599575A (zh) * 2017-09-07 2018-01-19 于盟盟 一种气体阻隔膜
US11981785B2 (en) 2017-11-07 2024-05-14 Toyo Seikan Group Holdings, Ltd. Water-barrier laminated film
FR3078070B1 (fr) * 2018-02-20 2020-01-24 Urgo Recherche Innovation Et Developpement Composition presentant une excellente permeabilite a la vapeur d'eau
JP2019177645A (ja) * 2018-03-30 2019-10-17 東洋製罐グループホールディングス株式会社 電子デバイス用バリアフィルム
JP2019193910A (ja) * 2018-04-30 2019-11-07 セイコーエプソン株式会社 精密機器及びこれに用いる吸湿剤、並びに吸湿剤の製造方法及び精密機器の製造方法
EP3872127A4 (en) * 2018-10-22 2022-08-10 Toyo Seikan Group Holdings, Ltd. GAS BARRIER COMPOSITION
JP7354251B2 (ja) * 2018-12-07 2023-10-02 エルジー・ケム・リミテッド 封止組成物
EP3932661A4 (en) 2019-02-25 2022-11-16 Toyo Seikan Group Holdings, Ltd. MOISTURE BARRIER LAMINATE
WO2024000383A1 (zh) * 2022-06-30 2024-01-04 广州工程技术职业学院 丙烯酸盐聚合物材料的修复方法
KR20240092633A (ko) 2022-12-14 2024-06-24 (주)디어스아이 유기 나노점토 분산을 이용한 베리어 코팅용 조성물 및 그 제조방법

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE68926902T2 (de) * 1988-04-30 1996-12-12 Toyo Seikan Kaisha Ltd Mehrschichtiger kunststoffbehälter
JP2834266B2 (ja) * 1990-03-29 1998-12-09 昭和電工株式会社 高吸湿性積層体
JPH04339810A (ja) 1991-05-17 1992-11-26 Mitsubishi Petrochem Co Ltd 高吸水性ポリマーの製造法
JPH06190961A (ja) * 1992-09-29 1994-07-12 Mitsubishi Kasei Corp ガスバリヤ性の優れた透明積層プラスチックフイルム
JP4158265B2 (ja) 1999-03-10 2008-10-01 凸版印刷株式会社 プラスチック容器の製造方法及び容器
TWI265861B (en) 2000-08-21 2006-11-11 Nippon Catalytic Chem Ind Gas barrier resin
US20030194517A1 (en) * 2002-04-15 2003-10-16 Yu Shi Coating compositions containing a silane additive and structures coated therewith
JP2004018536A (ja) * 2002-06-12 2004-01-22 Toppan Printing Co Ltd 樹脂組成物およびそれを用いた積層体、包装体
JP4228655B2 (ja) * 2002-10-25 2009-02-25 凸版印刷株式会社 積層体と包装体
US8658278B2 (en) * 2005-08-31 2014-02-25 Mitsubishi Plastics, Inc. Gas barrier multilayer film
AU2006350626B2 (en) 2006-11-06 2013-09-19 Agency For Science, Technology And Research Nanoparticulate encapsulation barrier stack
JP2009090633A (ja) * 2007-09-20 2009-04-30 Fujifilm Corp ガスバリアフィルムおよびその製造方法、ならびに、ガスバリアフィルムを用いた電子デバイス
WO2009041727A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Nippon Shokubai Co., Ltd. Water absorbing agent and production method thereof
JP2009095989A (ja) * 2007-10-12 2009-05-07 Fujifilm Corp ガスバリアフィルムおよび環境感受性デバイス
JP5424854B2 (ja) 2009-12-22 2014-02-26 三菱樹脂株式会社 吸湿層を有するガスバリア性積層体
WO2011123056A1 (en) * 2010-03-29 2011-10-06 Agency For Science, Technology And Research A barrier layer, a process of making a barrier layer and uses thereof
JP5657297B2 (ja) * 2010-07-27 2015-01-21 富士フイルム株式会社 ガスバリアフィルムおよび電子デバイス
JP5736698B2 (ja) * 2010-09-16 2015-06-17 凸版印刷株式会社 ガスバリア性ハードコートフィルムおよびその製造方法
CN102166511B (zh) * 2010-12-31 2012-12-19 广州慧谷化学有限公司 一种耐蚀吸湿涂层及其制备方法
JP2012228786A (ja) * 2011-04-25 2012-11-22 Dainippon Printing Co Ltd ガスバリア性フィルム及びその製造方法
JP2013000977A (ja) * 2011-06-16 2013-01-07 Dainippon Printing Co Ltd ガスバリア性フィルム及びその製造方法
US10347867B2 (en) * 2012-09-24 2019-07-09 The Texas A&M University System Multilayer barrier film

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US9676171B2 (en) 2017-06-13

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