CN110818939A - 一种水氧阻隔柔性薄膜、制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水氧阻隔柔性薄膜、制备方法及应用，本方法通过分别制备获得氧化石墨烯纳米片层及经过多巴胺改性的高分子复合薄膜，以获得氧化石墨烯纳米片层、多巴胺层及高分子膜基材依次叠层结构的水氧阻隔柔性薄膜，水氧阻隔柔性薄膜利用氧化石墨烯纳米片层实现阻氧性能，同时，氧化石墨烯纳米片层具有更佳的柔性和抗拉伸强度性能，使得水氧阻隔柔性薄膜实现了柔性和抗拉伸强度性能的同步提升。利用多巴胺的粘附效应和还原特性，提升薄膜的阻水性能，该水氧阻隔柔性薄膜制备过程简单，无危险化学品的使用，提高了制备效率和制备安全性，利于行业的推广使用。

Description

一种水氧阻隔柔性薄膜、制备方法及应用
【技术领域】
本发明涉及柔性薄膜制备领域，特别涉及一种水氧阻隔柔性薄膜、制备方法及应用。
【背景技术】
柔性电子是将有机/无机薄膜电子器件制作在柔性/可延性塑料或薄金属基板上的新兴电子技术。例如，柔性电池、柔性传感器、柔性电子皮肤、柔性电子显示器等。与传统电子器件相比，柔性电子技术以其独特的柔性/延展性、高效和低成本制造工艺在能源、信息、医疗、机械制造、航空航天和国防安全等领域具有更为广泛的应用前景。然而，柔性电子的环境敏感性、可弯曲和可延展性对其封装材料也提出了更高的要求和挑战。
为了保证材料的有效使用，柔性封装材料不仅需要满足弯曲折叠的要求，而且需要较好的机械强度以保证材料的实际应用，同时，由于柔性电子器件内部的核心元件大多对水分和氧气敏感，所以柔性电子器件的封装材料还需具有优异的阻隔性能。目前主要利用化学气相沉积法制备水气高阻隔膜，但是该制备方法制备过程繁琐，且涉及到高危化学品的使用(例如：硅烷SiH4)。因此，开发具有高水氧阻隔高性能化的复合材料是柔性封装材料的发展趋势。
【发明内容】
为了克服目前现有的水氧阻隔柔性薄膜的制备方法制备过程繁琐的问题，本发明提供一种水氧阻隔柔性薄膜、制备方法及应用。
本发明为解决上述技术问题，提供一技术方案如下：一种水氧阻隔柔性薄膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤:步骤S1：提供氧化石墨烯纳米片层、Tris-HCl缓冲溶液及多巴胺；步骤S2：将Tris-HCl缓冲溶液及多巴胺混合，获得混合溶液；步骤S3：在所述混合溶液中浸入一高分子膜基材，获得高分子复合薄膜；及步骤S4：将所述氧化石墨烯纳米片层分散，获得分散液，在所述分散液中加入所述高分子复合薄膜，获得水氧阻隔柔性薄膜。
优选地，步骤S4之后还包括：步骤S5：将所述水氧阻隔柔性薄膜浸入所述混合溶液后加入所述分散液，获得高层水氧阻隔柔性薄膜。
优选地，步骤S4之后还包括：步骤S6：提供一聚乙烯醇溶液，将所述水氧阻隔柔性薄膜浸入所述聚乙烯醇溶液中，获得自愈水氧阻隔柔性薄膜。
优选地，步骤S6具体包括：步骤S61：提供一聚乙烯醇溶液及浸渍提拉镀膜机；步骤S62：通过所述浸渍提拉镀膜机将所述水氧阻隔柔性薄膜浸入所述聚乙烯醇溶液中；及步骤S63：以恒定的速度将其垂直取出、干燥后，获得所述自愈水氧阻隔柔性薄膜。
优选地，步骤S4具体包括：步骤S41：将所述氧化石墨烯纳米片层加入纯水溶液中分散，获得所述分散液；步骤S42：将所述高分子复合薄膜加入所述分散液中，在油浴条件下反应，获得中间薄膜；及步骤S43：利用大量去离子水冲洗所述中间薄膜后干燥，获得所述水氧阻隔柔性薄膜。
优选地，在步骤S42中，所述油浴条件的温度为70℃-90℃。
本发明还提供一种水氧阻隔柔性薄膜，包括至少一氧化石墨烯纳米片层、至少一聚多巴胺层及高分子膜基材层；所述氧化石墨烯纳米片层、聚多巴胺层及所述高分子膜基材层依次设置。
优选地，还包括一自愈层，所述自愈层成型于所述氧化石墨烯纳米片层背离所述高分子膜基材层一侧。
优选地，多个所述氧化石墨烯纳米片层及多个所述聚多巴胺层依次交替成型于所述高分子膜基材层表面。
本发明还提供一种水氧阻隔柔性薄膜的应用，如上述任一项所述的水氧阻隔柔性薄膜用于柔性电子器件的封装中。
与现有技术相比，本发明提供的一种水氧阻隔柔性薄膜、制备方法及应用，具有以下优点：
1、通过分别制备获得氧化石墨烯纳米片层及经过聚多巴胺改性的高分子复合薄膜，以获得氧化石墨烯纳米片层、聚多巴胺层及高分子膜基材依次叠层结构的所述水氧阻隔柔性薄膜，所述水氧阻隔柔性薄膜利用氧化石墨烯纳米片层较大横向尺寸和较小层间距形成一个长而曲折的扩散路径，引起氧气渗透的“纳米阻隔墙”或“多路径效应”，实现薄膜的阻氧性能，同时，所述氧化石墨烯纳米片层具有更佳的柔性和抗拉伸强度性能，使得所述水氧阻隔柔性薄膜实现了柔性和抗拉伸强度性能的同步提升。利用多巴胺的粘附效应和还原特性，在有效粘接各层氧化石墨烯的同时，消耗其表面的含氧基团，降低亲水性，减小层间距，提升薄膜的阻水性能，所述水氧阻隔柔性薄膜制备过程简单，无危险化学品的使用，提高了制备效率和制备安全性，利于行业的推广使用。
2、通过将所述水氧阻隔柔性薄膜浸入所述混合溶液后加入所述分散液，获得高层水氧阻隔柔性薄膜，以增加所述述水氧阻隔柔性薄膜表面的氧化石墨烯纳米片层、聚多巴胺层的数量，也即在所述水氧阻隔柔性薄膜的表面继续成型新的多个聚多巴胺层和多个氧化石墨烯纳米片层，且多个聚多巴胺层和多个氧化石墨烯纳米片层依次交替成型，以提高水氧阻隔柔性薄膜的阻氧性能和阻水性能。
3、通过提供一含羟基的高分子聚合物溶液，将所述水氧阻隔柔性薄膜浸入所述含羟基的高分子聚合物溶液中，获得自愈水氧阻隔柔性薄膜；所述含羟基的高分子聚合物可在湿度条件自愈合，利用聚乙烯醇等含羟基的高分子聚合物高分子链上丰富的羟基形成可逆的氢键，赋予复合薄膜以自愈功能。
【附图说明】
图1为本发明第一实施例提供的一种水氧阻隔柔性薄膜的制备方法的流程图。
图2为本发明第一实施例提供的一种水氧阻隔柔性薄膜的制备方法另一种实施方式的流程图
图3为本发明第一实施例提供的一种水氧阻隔柔性薄膜的制备方法又一实施方式的流程图
图4为本发明第一实施例提供的一种水氧阻隔柔性薄膜的制备方法的步骤S1的细节流程图。
图5为本发明第一实施例提供的一种水氧阻隔柔性薄膜的制备方法的步骤S4的细节流程图。
图6为本发明第一实施例提供的一种水氧阻隔柔性薄膜的制备方法的步骤S6的细节流程图。
图7为本发明第二实施例提供的一种水氧阻隔柔性薄膜的结构示意图。
图8为本发明第二实施例提供的一种水氧阻隔柔性薄膜中氧化石墨烯层与聚多巴胺层具有多层时的结构示意图。
图9为本发明第二实施例提供的一种水氧阻隔柔性薄膜具有自愈层时的结构示意图。
附图标记说明：
1、水氧阻隔柔性薄膜；11、氧化石墨烯纳米片层；12、聚多巴胺层；13、高分子膜基材层；14、自愈层。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明第一实施例提供一种水氧阻隔柔性薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：提供氧化石墨烯纳米片层、Tris-HCl缓冲溶液及多巴胺。
可以理解，所述氧化石墨烯纳米片层为单原子层的二维层状结构，具有较高的韧性和强度，同时氧化石墨烯纳米片层具有较大横向尺寸和较小层间距而形成一个长而曲折的扩散路径，引起氧气渗透的“纳米阻隔墙”或“多路径效应”，具备的阻氧性能和较高的强度。
步骤S2：将Tris-HCl缓冲溶液及多巴胺混合，获得混合溶液；
步骤S3：在所述混合溶液中浸入一高分子膜基材，获得高分子复合薄膜。
可以理解，在步骤S2及步骤S3中，配置浓度为15mmol/L、pH为8.5的Tris-HCl缓冲溶液，向其中加入多巴胺后，将高分子膜基材浸入该溶液中，常温下震荡反应后用去离子水冲洗后干燥得到多巴胺改性的高分子复合薄膜。
可以理解，在步骤S3中，所述高分子复合薄膜包括高分子膜基材层及聚多巴胺层的双层结构，利用多巴胺的粘附效应和还原特性，可有效粘接各层氧化石墨烯的同时，消耗其表面的含氧基团，降低亲水性，减小层间距，具有阻水性能。
可以理解，在步骤S3中，所述高分子膜基材用于支撑聚多巴胺层及氧化石墨烯纳米片层的结构，同时与待封装材料接触。例如，所述高分子膜基材可选取具有耐腐蚀性能的材料，例如封装电池时，具有耐腐蚀性能的高分子膜基材与电池接触，可以阻止电池内部的有机溶剂泄漏而腐蚀聚多巴胺层和氧化石墨烯纳米片层。
所述高分子膜基材包括但不限于聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚氨酯的任一种，例如，在本实施例中，所述高分子膜基材为清洗干净的厚度为10-40μm的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜基材。
步骤S4：将所述氧化石墨烯纳米片层分散，获得分散液，在所述分散液中加入所述高分子复合薄膜，获得水氧阻隔柔性薄膜。
可以理解，在步骤S3中，通过在所述高分子复合薄膜外表面成型一氧化石墨烯纳米片层，以获得所述水氧阻隔柔性薄膜，也即所述水氧阻隔柔性薄膜包括高分子膜基材、聚多巴胺层及氧化石墨烯纳米片层依次设置的结构。所述水氧阻隔柔性薄膜具有阻氧性能和阻水性能。
可选地，请参阅图2，步骤S4之后还包括：
步骤S5：将所述水氧阻隔柔性薄膜浸入所述混合溶液后加入所述分散液，获得高层水氧阻隔柔性薄膜。
可以理解，将所述水氧阻隔柔性薄膜浸入所述混合溶液后加入所述分散液，以将所述水氧阻隔柔性薄膜在所述氧化石墨烯纳米片层表面继续依次成型新的聚多巴胺层和氧化石墨烯纳米片层。通过成型新的聚多巴胺层和氧化石墨烯纳米片层，进一步提高所述水氧阻隔柔性薄膜的阻氧性能和阻水性能。
可以理解，用户可以根据需要重复步骤S5，也即在所述水氧阻隔柔性薄膜的表面继续成型新的多个聚多巴胺层和多个氧化石墨烯纳米片层，且多个聚多巴胺层和多个氧化石墨烯纳米片层依次交替成型，以获得不同阻氧性能和阻水性能的水氧阻隔柔性薄膜。
可选地，请参阅图3，步骤S5之后还包括：
步骤S6：提供一聚乙烯醇溶液，将所述水氧阻隔柔性薄膜浸入所述聚乙烯醇溶液中，获得自愈水氧阻隔柔性薄膜。
可以理解，在步骤S6中，所述聚乙烯醇溶液的羟基可在湿度条件自愈合，以将所述水氧阻隔柔性薄膜的外侧成型一自愈层，利用聚乙烯醇高分子链上丰富的羟基形成可逆的氢键作用，赋予复合薄膜以自愈功能。
请参阅图4，在步骤S1中，所述氧化石墨烯纳米片层可以通过以下步骤制备：
步骤S11：提供石墨、过硫酸钾和五氧化二磷，并将所述石墨、过硫酸钾和五氧化二磷加入浓硫酸中，获得石墨混合液；
步骤S12：将所述石墨混合液置于油浴环境中进行磁力搅拌，待冷却至室温后，加入纯水稀释后搅拌，获得稀释溶液；
步骤S13：在冰浴条件下将所述稀释溶液加入到浓硫酸中，逐渐加入高锰酸钾进行反应，在水浴条件下反应预设时间，获得次级混合液；
步骤S14：向所述次级混合液中加入双氧水溶液后沉降过夜，获得次级混合物，用纯水和稀盐酸对次级混合物进行离心清洗，获得清洗混合液；及
步骤S15：将所述清洗混合液进行透析、超声，获得所述氧化石墨烯纳米片层。
可以理解，在步骤S11中，所述石墨、过硫酸钾和五氧化二磷的质量比为(1-1.4)：1：(0.8-1.2)，本实施例中优选为1.2：1：1，例如，在本实施例中，称取3g石墨，2.5g过硫酸钾和2.5g五氧化二磷于装有12mL浓硫酸的烧瓶中进行反应为例，当然，所述石墨、过硫酸钾和五氧化二磷的质量可以进行适当调整，优选按照质量比为6：5：5进行配比获得氧化石墨烯纳米片层效果最佳。
可以理解，在步骤S12中，所述油浴环境选取为75℃-85℃，本实施例中优选80℃，在本实施例中，搅拌时间为4.5-5.5h，优选为5h，以充分搅拌所述石墨混合液。
可以理解，在步骤S13中，所述水浴条件温度为30℃-40℃，本实施例中优选35℃，在本实施例中，所述预设时间为1.5-2.5h，本实施例中优选2h，称取高锰酸钾的质量为15g。
可以理解，在步骤S14中，所述双氧水溶液为20ml含量为30％的双氧水溶液，且所述离心清洗可进行多次。
可以理解，在步骤S15中，将清洗后的混合液透析一周时间，得到的产物进行超声处理30min后可得到完全剥离的氧化石墨烯纳米片层。
请参阅图5，步骤S4：将所述氧化石墨烯纳米片层分散，获得分散液，在所述分散液中加入所述高分子复合薄膜，获得水氧阻隔柔性薄膜。步骤S4具体包括步骤S41～S43：
步骤S41：将所述氧化石墨烯纳米片层加入纯水溶液中分散，获得所述分散液；
步骤S42：将所述高分子复合薄膜加入所述分散液中，在油浴条件下反应，获得中间薄膜；及
步骤S43：利用大量去离子水冲洗所述中间薄膜后干燥，获得所述水氧阻隔柔性薄膜。
可以理解，步骤S42中，所述中间薄膜为未进行后期处理的薄膜，通过步骤S43对所述中间薄膜进行处理以获得最终的所述水氧阻隔柔性薄膜。
在步骤S42中，所述油浴条件的温度为70℃-90℃，具体地，在本实施例中，所述油浴条件的温度为80℃。
可以理解，步骤S41～S43仅为该实施例的一种实施方式，其实施方式并不限定于步骤S41～S43。
请参阅图6，步骤S6：提供一聚乙烯醇溶液溶液，将所述水氧阻隔柔性薄膜浸入所述聚乙烯醇溶液中，获得自愈水氧阻隔柔性薄膜。步骤S6具体包括步骤S61～S63：
步骤S61：提供一聚乙烯醇溶液及浸渍提拉镀膜机；
步骤S62：通过所述浸渍提拉镀膜机将所述水氧阻隔柔性薄膜浸入所述聚乙烯醇溶液中；及
步骤S63：以恒定的速度将其垂直取出、干燥后，获得所述自愈水氧阻隔柔性薄膜。
可以理解，在步骤S61中，所述浸渍提拉镀膜机又称垂直提拉机，是一款专门为液相制备薄膜材料而设计的精密仪器，可在不同液体中浸渍提拉生长薄膜。提拉速度、提拉高度、浸渍时间、镀膜次数(多次多层镀膜)、镀膜间隔时间均连续可调；对镀膜基质无特殊要求，运行稳定，可极大提高实验精度与实验效率。适用于硅片、晶片、玻璃、陶瓷、金属等所有固体材料表面涂覆工艺。
可以理解，步骤S61～S63仅为该实施例的一种实施方式，其实施方式并不限定于步骤S61～S63。
请参阅图7，本发明第二实施例还提供一种水氧阻隔柔性薄膜1，包括至少一氧化石墨烯纳米片层11、至少一多聚巴胺层12及高分子膜基材层13，所述氧化石墨烯纳米片层11、聚多巴胺层12及所述高分子膜基材层13依次设置。
例如，所述氧化石墨烯纳米片层11及聚多巴胺层12数量为1层，也即所述氧化石墨烯纳米片层11、聚多巴胺层12及所述高分子膜基材层13依次设置(如图7所示叠层结构)。
又如，所述氧化石墨烯纳米片层11及聚多巴胺层12数量为多层，多个所述氧化石墨烯纳米片层11及多个所述聚多巴胺层12依次交替成型于所述高分子膜基材层13表面，例如，以所述氧化石墨烯纳米片层11及聚多巴胺层12数量为2层为例(如图8所示叠层结构)。当然，所述氧化石墨烯纳米片层11及聚多巴胺层12数量还可以为3层、4层或多层，在此不做限定。
可以理解，所述水氧阻隔柔性薄膜1的厚度可基于所述氧化石墨烯纳米片层11及聚多巴胺层12的数量决定，当所述氧化石墨烯纳米片层11及聚多巴胺层12数量越多时，所述水氧阻隔柔性薄膜1的厚度越大，反之则越小，使得所述水氧阻隔柔性薄膜1的厚度可根据用户的选择而自由控制，以适应多种不同厚度需求的封装环境中，具有更高的适配性。
所述水氧阻隔柔性薄膜1通过所述氧化石墨烯纳米片层11和聚多巴胺层12具有较高的阻氧性能和阻水性能，同时所述氧化石墨烯纳米片层11具有更佳的柔性和抗拉伸强度性能，使得所述水氧阻隔柔性薄膜1实现了柔性和抗拉伸强度性能的同步提升。
可选地，请参阅图9，所述水氧阻隔柔性薄膜1还包括一自愈层14，所述自愈层14成型于所述氧化石墨烯纳米片层11背离所述高分子膜基材层13一侧，也即所述自愈层14位于所述水氧阻隔柔性薄膜1的最外层，使得所述自愈层14保护位于内侧的所述氧化石墨烯纳米片层11及聚多巴胺层12，避免所述水氧阻隔柔性薄膜1因碰撞或划伤等带来的损伤，同时使得所述水氧阻隔柔性薄膜1具有自愈性能。
可以理解，所述自愈层14为一含较多羟基的聚乙烯醇聚合物成型而成，该聚乙烯醇聚合物利用高分子链上的羟基形成可逆的氢键，从而实现复合薄膜的自愈功能。
本发明第三实施例还提供一种水氧阻隔柔性薄膜的应用。如将所述水氧阻隔柔性薄膜1用于柔性电子器件的封装中，通过将所述水氧阻隔柔性薄膜1中的高分子膜基材层11与柔性电子器件接触并覆盖，以将所述水氧阻隔柔性薄膜1密封所述柔性电子器件，封装完成的柔性电子器件具有阻水阻氧以及自愈的性能。
又如，所述水氧阻隔柔性薄膜1还可以用于各类需要阻水阻氧的物体的封装中，例如电池、钢铁等。
与现有技术相比，本发明提供的一种水氧阻隔柔性薄膜、制备方法及应用，具有以下优点：
1、通过分别制备获得氧化石墨烯纳米片层及经过聚多巴胺改性的高分子复合薄膜，以获得氧化石墨烯纳米片层、聚多巴胺层及高分子膜基材依次叠层结构的所述水氧阻隔柔性薄膜，所述水氧阻隔柔性薄膜利用氧化石墨烯纳米片层较大横向尺寸和较小层间距形成一个长而曲折的扩散路径，引起氧气渗透的“纳米阻隔墙”或“多路径效应”，实现薄膜的阻氧性能，同时，所述氧化石墨烯纳米片层具有更佳的柔性和抗拉伸强度性能，使得所述水氧阻隔柔性薄膜实现了柔性和抗拉伸强度性能的同步提升。利用多巴胺的粘附效应和还原特性，在有效粘接各层氧化石墨烯的同时，消耗其表面的含氧基团，降低亲水性，减小层间距，提升薄膜的阻水性能，所述水氧阻隔柔性薄膜制备过程简单，无危险化学品的使用，提高了制备效率和制备安全性，利于行业的推广使用。
2、通过将所述水氧阻隔柔性薄膜浸入所述混合溶液后加入所述分散液，获得高层水氧阻隔柔性薄膜，以增加所述述水氧阻隔柔性薄膜表面的氧化石墨烯纳米片层、聚多巴胺层的数量，也即在所述水氧阻隔柔性薄膜的表面继续成型新的多个聚多巴胺层和多个氧化石墨烯纳米片层，且多个聚多巴胺层和多个氧化石墨烯纳米片层依次交替成型，以提高水氧阻隔柔性薄膜的阻氧性能和阻水性能。
3、通过提供一含羟基的高分子聚合物溶液，将所述水氧阻隔柔性薄膜浸入所述含羟基的高分子聚合物溶液中，获得自愈水氧阻隔柔性薄膜；所述含羟基的高分子聚合物可在湿度条件自愈合，利用聚乙烯醇等含羟基的高分子聚合物高分子链上丰富的羟基形成可逆的氢键，赋予复合薄膜以自愈功能。
以上仅为本发明较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水氧阻隔柔性薄膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤:
步骤S1：提供氧化石墨烯纳米片层、Tris-HCl缓冲溶液及多巴胺；
步骤S2：将Tris-HCl缓冲溶液及多巴胺混合，获得混合溶液；
步骤S3：在所述混合溶液中浸入一高分子膜基材，获得高分子复合薄膜；及
步骤S4：将所述氧化石墨烯纳米片层分散，获得分散液，在所述分散液中加入所述高分子复合薄膜，获得水氧阻隔柔性薄膜。
2.如权利要求1中所述水氧阻隔柔性薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S4之后还包括：
步骤S5：将所述水氧阻隔柔性薄膜浸入所述混合溶液后加入所述分散液，获得高层水氧阻隔柔性薄膜。
3.如权利要求1中所述水氧阻隔柔性薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S4之后还包括：
步骤S6：提供一聚乙烯醇溶液，将所述水氧阻隔柔性薄膜浸入所述聚乙烯醇溶液中，获得自愈水氧阻隔柔性薄膜。
4.如权利要求3中所述水氧阻隔柔性薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S6具体包括：
步骤S61：提供一聚乙烯醇溶液及浸渍提拉镀膜机；
步骤S62：通过所述浸渍提拉镀膜机将所述水氧阻隔柔性薄膜浸入所述聚乙烯醇溶液中；及
步骤S63：以恒定的速度将其垂直取出、干燥后，获得所述自愈水氧阻隔柔性薄膜。
5.如权利要求1中所述水氧阻隔柔性薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S4具体包括：
步骤S41：将所述氧化石墨烯纳米片层加入纯水溶液中分散，获得所述分散液；
步骤S42：将所述高分子复合薄膜加入所述分散液中，在油浴条件下反应，获得中间薄膜；及
步骤S43：利用大量去离子水冲洗所述中间薄膜后干燥，获得所述水氧阻隔柔性薄膜。
6.如权利要求5中所述水氧阻隔柔性薄膜的制备方法，其特征在于：在步骤S42中，所述油浴条件的温度为70℃-90℃。
7.一种水氧阻隔柔性薄膜，其特征在于：包括至少一氧化石墨烯纳米片层、至少一聚多巴胺层及高分子膜基材层；
所述氧化石墨烯纳米片层、聚多巴胺层及所述高分子膜基材层依次设置。
8.如权利要求7中所述水氧阻隔柔性薄膜，其特征在于：还包括一自愈层，所述自愈层成型于所述氧化石墨烯纳米片层背离所述高分子膜基材层一侧。
9.如权利要求7中所述水氧阻隔柔性薄膜，其特征在于：多个所述氧化石墨烯纳米片层及多个所述聚多巴胺层依次交替成型于所述高分子膜基材层表面。
10.一种水氧阻隔柔性薄膜的应用，其特征在于：如权利要求7-9中任一项所述的水氧阻隔柔性薄膜用于柔性电子器件的封装中。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111518315A (zh) * 2020-05-08 2020-08-11 常熟理工学院 一种基于微结构有序的高气体阻隔性复合材料及其制备方法
CN112250929A (zh) * 2020-09-22 2021-01-22 苏州清之绿新材料有限公司 一种高阻隔型纳米复合片材及其制备方法
WO2021139227A1 (zh) * 2020-01-10 2021-07-15 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 仿生三明治防腐涂层及其制备方法与应用
CN115976882A (zh) * 2022-10-24 2023-04-18 青岛科技大学 一种高阻隔有机无机纸基复合材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150243928A1 (en) * 2012-09-24 2015-08-27 The Texas A&M University System Multilayer barrier film
CN105603717A (zh) * 2016-01-24 2016-05-25 苏州大学 一种表面改性芳纶纤维及其制备方法
CN106206982A (zh) * 2016-08-11 2016-12-07 上海大学 一种提高柔性基底水氧阻隔性能的结构及其制备方法
US20180212209A1 (en) * 2014-07-31 2018-07-26 Korea Institute Of Industrial Technology Film comprising graphene oxide and clay, preparation method therefor, and use thereof as oxygen barrier film

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150243928A1 (en) * 2012-09-24 2015-08-27 The Texas A&M University System Multilayer barrier film
US20180212209A1 (en) * 2014-07-31 2018-07-26 Korea Institute Of Industrial Technology Film comprising graphene oxide and clay, preparation method therefor, and use thereof as oxygen barrier film
CN105603717A (zh) * 2016-01-24 2016-05-25 苏州大学 一种表面改性芳纶纤维及其制备方法
CN106206982A (zh) * 2016-08-11 2016-12-07 上海大学 一种提高柔性基底水氧阻隔性能的结构及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YIBO DOU ET AL.: ""Humidity-triggered self-healing films with excellent oxygen barrier performance"", 《THE ROYAL SOCIETY OF CHEMISTRY》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021139227A1 (zh) * 2020-01-10 2021-07-15 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 仿生三明治防腐涂层及其制备方法与应用
CN111518315A (zh) * 2020-05-08 2020-08-11 常熟理工学院 一种基于微结构有序的高气体阻隔性复合材料及其制备方法
CN111518315B (zh) * 2020-05-08 2022-01-07 常熟理工学院 一种基于微结构有序的高气体阻隔性复合材料及其制备方法
CN112250929A (zh) * 2020-09-22 2021-01-22 苏州清之绿新材料有限公司 一种高阻隔型纳米复合片材及其制备方法
CN115976882A (zh) * 2022-10-24 2023-04-18 青岛科技大学 一种高阻隔有机无机纸基复合材料及其制备方法
CN115976882B (zh) * 2022-10-24 2024-01-02 青岛科技大学 一种高阻隔有机无机纸基复合材料及其制备方法

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