復(fù)合氣體阻隔膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種復(fù)合氣體阻隔膜。
【背景技術(shù)】
[0002]高分子膜由于在表面形成氧化硅、氧化鋁、氧化鎂等而作為一種氣體阻隔膜，可有效地阻擋氧氣、水蒸氣等，因此廣泛地應(yīng)用于防止食品、工業(yè)用品和醫(yī)藥品等的變質(zhì)的包裝。另外，由于可有效地阻擋也能夠氣等，還可用于密封太陽能電池、液晶顯示元件、有機EL元件等電子器件。但是氧化物粒子之間存在晶界缺陷，隨著時間的增加，有些氣體或液體會泄露，起不到嚴格密封的作用，因為高分子材料中存在很多孔洞，分子會從孔洞中穿過。金屬密封膜的采用會改善密封效果，但密封效果仍不理想。人們選擇在基膜上設(shè)置鋁箔，可獲得穩(wěn)定的氧、水蒸氣阻隔性，但是對于氣體分子量較小的氫氣、氦氣的阻隔性較差。近年來人們開發(fā)的具有由聚偏二氯乙烯(PVDC)或乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)形成的阻隔膜，也可有效地阻擋氧氣，但前者含有氯，對環(huán)境有污染，后者的阻隔性隨環(huán)境影響較大。普通高分子膜的導(dǎo)熱性能很差，一般工業(yè)上的高分子導(dǎo)熱材料都是用導(dǎo)熱作用的氮化硼、三氧化二鋁粉作填料復(fù)合而成，制作過程復(fù)雜，導(dǎo)熱率相對較低。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種密封性好，制備簡單的復(fù)合氣體阻隔膜。
[0004]實現(xiàn)本實用新型第一個目的的技術(shù)方案是一種復(fù)合氣體阻隔膜，依次為基膜、氣體阻隔功能層、黏接層和保護膜；所述基膜為聚合物膜，例如PET膜或PE膜，厚度為10 ym?250 μ m ;所述黏接層為有粘性的固態(tài)膠，如:OCA光學(xué)膠或雙面膠，厚度為2 ym?250 μ m ;所述保護膜為聚合物膜，例如PET膜或PE膜，厚度為10 μ m?250 μ m ;所述氣體阻隔功能層為一層或者兩層或者多層石墨烯膜或石墨烯與納米級金屬膜的疊加。
[0005]采用了上述技術(shù)方案，本實用新型具有以下的有益效果:(1)本實用新型所提供的石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)可用于氣體、液體和固體的密封保護，這種石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的氣體、液體和固體泄露率相對于高分子密封膜和金屬密封膜可大大降低；還可用于高分子膜導(dǎo)熱方面，石墨烯具有優(yōu)異的熱導(dǎo)性，所以實用新型提供的這種石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)與不含石墨烯的高分子膜相比，導(dǎo)熱性會大大提高。
[0006](2)本實用新型提供了多種復(fù)合氣體阻隔膜的結(jié)構(gòu)方案，包括采用石墨烯膜制備而得的以及石墨烯粉末制備而得，包含金屬膜和不含金屬膜的，均充分利用了石墨烯的優(yōu)良密封性能和超高熱導(dǎo)性，品質(zhì)優(yōu)良，選擇余地大。
【附圖說明】
[0007]為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
[0008]圖1為本實用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為本實用新型的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]附圖中標號為:
[0011]基膜1、氣體阻隔功能層2、石墨烯膜21、金屬膜22、黏接層3、保護膜4。
【具體實施方式】
[0012](實施例1)
[0013]本實施例的一種復(fù)合氣體阻隔膜的制備方法，包括以下步驟:
[0014]步驟一:準備基膜1、含石墨烯膜21的生長基體、含黏接層3的保護膜4 ;基膜I為PET膜或PE膜，厚度為10 μ m?250 μ m ;所述保護膜4為PET膜或PE膜，厚度為10 μ m?250 μ m ;黏接層3的種類為OCA光學(xué)膠或雙面膠，黏接層3的原材料為有機硅橡膠、丙烯酸型樹脂及不飽和聚酯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂等的一種或幾種的組合，黏接層3的厚度2 μπι?250 μ m ;獲得含石墨烯膜21的生長基體的方法為:將經(jīng)過化學(xué)拋光、電化學(xué)拋光、機械拋光中的一種表面處理過的銅箔放入密閉的化學(xué)氣象沉積爐內(nèi)；將沉積爐內(nèi)的空氣抽干凈，充入10-200sccm氫氣和100-1000sccm氬氣，使沉積爐內(nèi)的壓力保持在常壓；加熱沉積爐到900-1050°C，在這個溫度下保持5-40min ;通入l_20sccm的碳氫化合物，保持5_30min ;關(guān)閉碳氫化合物和氫氣，只通氬氣，同時停止加熱，使沉積爐隨爐冷卻至室溫；取出石墨烯膜21的生長基體；本實施例中石墨烯的層數(shù)為3?8層。
[0015]步驟二:將含石墨烯膜2的生長基體與含黏接層3的保護膜4采用貼覆的方法復(fù)合；然后采用化學(xué)剝離或電化學(xué)剝離方法中的一種去除生長基體；得到石墨烯膜21+黏接層3+保護膜4的復(fù)合結(jié)構(gòu)；
[0016]步驟三:將步驟二得到的復(fù)合結(jié)構(gòu)與基膜I采用貼覆的方法復(fù)合。
[0017]由本實施例的方法獲得的復(fù)合氣體阻隔膜的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0018](實施例2)
[0019]本實施例的方法與實施例1的區(qū)別在于氣體阻隔功能層2還包含一層采用真空蒸鍍或濺射鍍膜或脈沖激光沉積方法覆蓋的納米級金屬膜21。該結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。
[0020](實施例3)
[0021]本實施例為另一種方案，石墨烯膜采用石墨烯粉末得到。具體步驟為:
[0022]步驟一:準備基膜I和保護膜4 ;基膜I為PET膜或PE膜，厚度為1ym?250 μπι。
[0023]步驟二:在基膜I上形成石墨烯膜2 ;將石墨烯粉末和碳黑按一定比例混合后，溶于去離子水或者有機溶液中，選擇加入或不加粘合劑；浸漬法、刮涂法、噴涂法、滾涂法、旋涂法、輥涂法、澆涂法、噴墨法、印刷法、流延成膜法、棒涂法、凹版印刷法方法中的一種將石墨烯粉末溶液涂覆在基膜I上，在空氣或烘箱中干燥，形成一層石墨烯膜2
[0024]步驟三:在石墨烯膜2上滾壓貼覆含有黏結(jié)層3的保護膜4。
[0025]該結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0026]氣體阻隔功能層2還可以包含一層采用真空蒸鍍或濺射鍍膜或脈沖激光沉積方法覆蓋的納米級金屬膜21，得到圖2所示的復(fù)合氣體阻隔膜結(jié)構(gòu)。
[0027](實施例4)
[0028]本實施例的結(jié)構(gòu)與實施例1相同，得到的復(fù)合氣體阻隔膜如圖1所示；石墨烯膜采用低壓化學(xué)氣相沉積法獲得的石墨烯膜為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)移得到多層石墨烯膜。具體來說可以采用下述四種方法:
[0029]第一種:2.1采用化學(xué)氣相沉積法在低壓下獲得含有石墨烯膜21的生長基體；
[0030]2.2將長有石墨烯膜21的生長基體貼覆在熱釋放膠帶上；
[0031]2.3去除生長基體；
[0032]2.4將含有石墨烯膜21的熱釋放膠帶貼覆到基膜I上；
[0033]2.5在90_125°C的溫度下將熱釋放膠帶釋放，完成第一層石墨烯膜21從熱釋放膠帶到基膜I的轉(zhuǎn)移；
[0034]2.6將生長有石墨烯膜21的生長基體貼覆在熱釋放膠帶上；
[0035]2.7去除生長基體；
[0036]2.8將含有石墨烯膜21的熱釋放膠帶貼覆到步驟2.5的石墨烯膜21上；
[0037]2.9在90-125?的溫度下將熱釋放膠帶釋放，完成第二層石墨烯膜層21從熱釋放膠帶到第一層石墨烯膜21的轉(zhuǎn)移；
[0038]2.10重復(fù)2.6-2.9步，完成第η層石墨稀層從生長基體到第η_1層石墨稀層的轉(zhuǎn)移η為自然數(shù)，n ^ I ;得到氣體阻隔功能層2和基膜I的復(fù)合結(jié)構(gòu)；
[0039]步驟三中，將含有黏接層3的保護膜4貼合到氣體阻隔功能層2上。
[0040]第二種:2.1采用化學(xué)氣相沉積法在低壓下獲得含有石墨烯膜21的生長基體；
[0041]2.2將長有石墨烯膜21的生長基體貼覆在熱釋放膠帶上；
[0042]2.3去除生長基體；
[0043]2.4將長有石墨烯膜層21的生長基體貼覆在已經(jīng)轉(zhuǎn)有一層石墨烯膜21的熱釋放膠帶上，去除生長基體；
[0044]2.5重復(fù)步驟2.4，完成η層(η為自然數(shù)，η彡I)石墨烯到熱釋放膠帶的轉(zhuǎn)移；
[0045]2.6將轉(zhuǎn)有η層石墨烯膜的熱釋放膠帶貼覆到基膜I上；
[0046]2.7在90-125?的溫度下將熱釋放膠帶釋放，完成η層石墨烯到基膜I上的轉(zhuǎn)移；得到氣體阻隔功能層2和基膜I的復(fù)合結(jié)構(gòu)；
[0047]步驟三中，將含有黏接層3的保護膜4貼覆到氣體阻隔功能層2上。
[0048]第三種:2.1采用化學(xué)氣相沉積法在低壓下獲得含有石墨烯膜21的生長基體；
[0049]2.2在基膜I上涂一層粘結(jié)劑；
[0050]2.3將長有石墨稀I旲21的生長基體貼覆在基I旲I上；
[0051]2.4去除生長基體；
[0052]2.5將長有石墨烯膜21的生長基體貼覆在熱釋放膠帶上，去除生長基體；
[0053]2.6將含有石墨烯膜的熱釋放膠帶貼覆到含石墨烯的基膜I上；
[0054]2.7在90-125?的溫度下將熱釋放膠帶釋放，完成第二層石墨烯膜層從熱釋放膠帶到第一層石墨烯膜的轉(zhuǎn)移；
[0055]2.8重復(fù)步驟2.5-2.7，完成第η層石墨稀層從生長基體到第η_1層石墨稀層的轉(zhuǎn)移(η為自然數(shù)，n ^ I);得到氣體阻隔功能層2和基膜I的復(fù)合結(jié)構(gòu)；
[0056]步驟三中，將含有黏接層3的保護膜4貼覆到氣體阻隔功能層2上。
[0057]第四種:2.1采用化學(xué)氣相沉積法在低壓下獲得含有石墨烯膜21的生長基體；
[0058]2.2將長有石墨烯膜21的生長基體貼覆含有黏接層3的保護膜4上；
[0059]2.3去除生長基體；
[0060]2.4將長有石墨烯膜21的生長基體貼覆在已經(jīng)轉(zhuǎn)有一層石墨烯膜21且含有黏接層3的保護膜4上，去除生長基體；
[0061]2.5重復(fù)步驟2.4，完成η (η為自然數(shù)，η彡I)層石墨烯到含有黏接層3的保護膜4的轉(zhuǎn)移；得到氣體阻隔功能層2和含有黏接層3的保護膜4的復(fù)合結(jié)構(gòu)；
[0062]步驟三中，將氣體阻隔功能層2貼覆到基膜I上。
[0063]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種復(fù)合氣體阻隔膜，其特征在于:依次為基膜(I)、氣體阻隔功能層(2)、黏接層(3)和保護膜(4);所述基膜(I)和保護膜(4)均為聚合物膜；所述氣體阻隔功能層(2)為一層或者兩層或者多層石墨烯膜(21);所述基膜(I)厚度為ΙΟμπι?250 μπι;所述黏接層(3)厚度為2 μ m?250 μ m ;所述保護膜(4)厚度為10 μ m?250 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合氣體阻隔膜，其特征在于:所述氣體阻隔功能層(2)還包括覆蓋在基膜(I)與石墨烯膜(21)之間的納米級金屬膜(22)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種氣體阻隔膜，依次為基膜、氣體阻隔功能層、黏接層和保護膜；所述基膜和保護膜均為聚合物膜；所述氣體阻隔功能層為一層或者兩層或者多層石墨烯膜或者石墨烯膜與納米級金屬膜的疊加。本實用新型所提供的石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)可用于氣體、液體和固體的密封保護，這種石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的氣體、液體和固體泄露率相對于高分子密封膜和金屬密封膜可大大降低；還可用于高分子膜導(dǎo)熱方面，石墨烯具有優(yōu)異的熱導(dǎo)性，所以實用新型提供的這種石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)與不含石墨烯的高分子膜相比，導(dǎo)熱性會大大提高。
【IPC分類】B32B27-06, B32B9-00, B32B37-00
【公開號】CN204431837
【申請?zhí)枴緾N201420846448
【發(fā)明人】金虎, 婁曉靜, 彭鵬, 周振義
【申請人】常州二維碳素科技有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2014年12月26日