[发明专利]可聚合单体与不可聚合载体溶剂/盐混合物/溶液的共闪蒸

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2007年2月6日提交的临时(35 USC 119(e))申请 60/899,735的正式申请。

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Li-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。