[发明专利]基于在聚合物基体内分散的表面官能化的纳米沸石的用于H2O敏感性器件保护的复合材料

说明书

本发明涉及保护敏感性器件避免H₂O从外部环境中渗透的复合材料，该复合材料由在聚合物基体内分散的纳米沸石形成。

已知H₂O，甚至以痕量形式存在下对正确地操作数种器件来说都是有害的，作为在最令人感兴趣的例子中提及的一些，其中有尤其是本领域中称为MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)的微电机械器件、OLED型有机显示器(有机发光二极管)和光伏电池，例如OSC(有机太阳能电池)或DSSC(染料敏感化的太阳能电池)。以下提到这些器件，和更一般地提及任何密封的器件，其中H₂O的存在，甚至存在小量(低于5000ppm)的水是有害的，则采用措辞“敏感性器件”。

在敏感性器件内存在H₂O可引起其性能的渐进性劣化。关于这一污染物作用效果的更多信息可参见Shuang Fang Lim等人于Applied Physics Letters，Vol.78，No.15，2001年4月9日出版的关于OLED显示器的科技论文“Correlation between dark spot growth and pinhole size in organic light-emitting diodes”，以及Brabec等人于2003年出版的关于OSC型光伏电池的书籍“Organic Photovoltaics-Concepts and Realization”，Springer-Verlag的第五章。

使用从对气态杂质的存在敏感的器件的外壳中除去气态杂质用的吸附剂是本领域已知的。例如，申请人名字的国际专利公布WO2004/072604公开了在合适的多孔基体内分散的活性组分的用途，另一方面，均为申请人名字的国际专利公布WO2007/013118和WO2007/013119公开了纳米结构的体系，其中活性组分被限制在聚合物基体内分散的多孔器具(means)内，而在同样以申请人的名字的国际公布WO2007/074494中公开了在可渗透的聚合物基体内分散的官能化核的应用。

然而，使用以上所述的解决方法可能不足以延长该敏感性器件的寿命直到与其应用领域相容许的时间长度，特别是当H₂O的渗透通量处于比复合吸气剂的吸收性能所规定的吸气通量高的速度下时。事实上从外部环境中渗透的速度取决于在制造步骤过程中，如何密封器件，即取决于这种密封所使用的材料的化学物理特征。

在器件的整个寿命期间，密封材料必须能充当阻挡层，以便保护包装的器件避免来自于外部环境的可能的污染物。若在太短的时间，或者无论如何，在与器件打算的应用不相容的时间之后，这些污染物通过密封剂的渗透使得导致在器件内插入的吸气剂材料饱和，则确保不了它受到保护避免可能的劣化过程；阻挡层应当拥有就水渗透来说合适的特征，以便保证可接受的寿命和在敏感性器件内存在吸气剂材料可与阻挡层具有协同效应，从而避免其过早饱和。或者，当有效地渗透到器件内的速度高于吸气剂材料的吸收速度时，不可能确保保护。甚至当吸气剂材料没有因饱和导致失活时，若污染物被捕获时的吸收速度低于渗透速度，则不可能避免敏感性器件的损坏

在敏感性器件的制造方法中，使用不同聚合物材料确保密封并保护器件避免外部环境(这是因为它们对不同污染物物种的渗透率低)是本领域已知的。例如，以3M Innovative Properties Co.名义的国际公布WO2003/011939公开了环氧树脂和含羟基的有机化合物可用作化学组合物的基本成分，在其固结(consolidation)处理之后，所述化学组合物允许获得表面粘合性和低的湿气透过速度系数(常常称为WVTR-水蒸气透过速度)

在这些组合物中的合适的添加剂当中，预见到惰性无机材料的使用，以便降低在器件的包封环境内H₂O的渗透。然而，使用惰性材料使阻挡性能基本上限制到最终聚合物基体的性能上，和该公布专利没有解决与制备组合物有关的实现这些无机材料均匀分散的技术问题。