[发明专利]一种水氧阻隔柔性薄膜、制备方法及应用

说明书

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。

【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。