[发明专利]具有涂碳的高能表面的保护膜

说明书

本发明涉及保护膜，具体涉及具有至少一个用于接收碳层的外露的高能表面的保护膜。

众所周知碳层可提供保护特性。例如，碳层能阻止分子(如水和氧)通过。因此，通常将碳层涂敷于基材(如聚合物薄膜)，这些基材如果不涂敷碳层，则不具有这些保护特性。带有该碳层的薄膜通常称作保护膜。

碳层可以通过各种技术沉积在基材上。一种优选的技术是等离子增强化学蒸气沉积(PECVD)，运用该技术可以使碳沉积在低温基材(如聚合物薄膜)上。尤其是，运用该技术可以使碳的沉积在比其它沉积方法中所需的更低的反应室温度下进行。结果，该较低的反应室温度使碳可以沉积在低温基材上。

然而，该PECVD方法是一种相对较慢和时间较长的方法，因此在许多情况下该技术是无实用价值的。所以，在该技术领域需要有一种方法能提高PECVD保护膜的生产速度，同时保持所需的对涂碳基材的保护性能。

本发明根据现有技术的需要，提供一种用于生产具有保护特性的聚合物薄膜的方法。该方法包括在等离子体的存在下，通过可分解的前体的汽相淀积将碳层沉积在外露的非晶形尼龙层的高能表面上的步骤。

较好的是，将非晶形尼龙层粘附在聚合物基材上。随后较好的是在双频率的条件下，通过PECVD将碳沉积在外露的高能表面上。

该方法较好的是包括将约13.5MHz的主要频率施加于位于反应室的第一电极以产生等离子体以及将90kHz至450kHz的次要频率施加于位于该反应室的第二电极以促进碳层沉积在外露的高能表面的步骤。

本发明也提供了一种用于提高保护膜的生产速度的方法。该方法包括将具有至少一个外露的高能表面的非晶形尼龙层粘附于聚合物基材上的步骤。该方法还包括在等离子体的存在下通过可分解的前体的汽相淀积将碳层沉积在该外露的高能表面的步骤。

本发明还提供了一种具有保护特性的聚合物薄膜。该薄膜是用在等离子体的存在下通过可分解的前体的汽相淀积将碳层沉积在该外露的非晶形尼龙层的高能表面的方法制备的。该非晶形尼龙层较好的是粘附在聚合物基材上。

作为本发明的结果，制备涂碳聚合物薄膜所需的时间大大减少，从而提高了PECVD技术的实用价值。并且，得到的薄膜对于氧和水的透过具有更好的保护作用。

本发明提供了制备具有保护特性的聚合物薄膜的方法。该方法包括在等离子体的存在下通过可分解的前体的汽相淀积将碳层沉积在外露的聚合物层的高能表面的步骤。

在一个较好的实例中，非晶形尼龙层粘附在聚合物基材上。由该尼龙层的外露表面提供上述的高能表面。该高能表面接收沉积的碳。

非晶形尼龙层可以用现有技术中已知的各种技术粘附在该基材上。例如，可以使用粘合剂将该尼龙层层压在聚合物基材上。一个特别优选将尼龙层固定在聚合物基材上的方法是通过将聚合物材料与非晶形尼龙共挤塑而进行的，由此得到在至少一面上具有非晶形尼龙层的聚合物基材。典型的是使用粘结层将非晶形尼龙粘附在聚合物基材上。例如，可以使用如苹果酸酐改性的聚丙烯之类的材料作为粘结层。一种这样的市售产品为AtmerQF-500A。

本发明中使用的非晶形尼龙较好的是基于六亚甲基二胺和间苯二酸与对苯二酸的混合物的非晶形共聚多酰胺。一种这样的市售产品为DupontPA-3426。

非晶形尼龙层具有高能表面，该表面能促进沉积的碳在其上的粘附。尤其是非晶形尼龙的外露表面与其它聚合物相比表现出高的“湿润性”。湿润性会影响材料之间紧密接触的能力。在这方面已经得到证明，即将具有高能表面的聚合物层(例如非晶形尼龙)应用于聚合物基材，大大减少了通过PECVD沉积碳层所需的时间。因此设想其它具有相同湿润性的聚合物也能有效地提供用于接收碳层的高能表面。

本发明中设想的聚合物基材的实例包括聚丙烯、聚乙烯、双轴尼龙和聚酯。然而，在本发明中也可以使用其它基材，只要这些基材与呈现高能表面的材料是相容的。

本发明也提供了一种用于提高保护膜的生产速度的方法。该方法包括将具有至少一个外露的高能表面的聚合物层粘附在聚合物基材上，以及随后的在等离子体的存在下通过可分解的前体的汽相淀积将碳层沉积在该外露的高能表面步骤。同样，该聚合物层较好为非晶形尼龙。

如上所述，碳层是通过可分解的前体的沉积形成的。使用含有1至20个碳原子的烃类气体作为可分解的前体。乙炔是其中优选的前体气体。

该可分解的前体一导入等离子体，该前体气体即分解并随后沉积在外露的高能表面成为非晶形碳层。该碳层的厚度可为10至5000A。非晶形碳层的厚度主要取决于沉积的时间。