一種改善石墨烯復(fù)合氣體阻隔膜阻隔性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改善石墨烯復(fù)合氣體阻隔膜阻隔性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]早期的阻隔性材料都是單一的高分子材料(如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)等)，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。而且單一的高分子材料存在著使用性能上的局限性，比如機械強度低，印刷性差等缺陷。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，且柔韌性差、成本高，且不透明。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(EV0H)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。
[0003]隨著柔性、透明超高阻隔膜在高附加值領(lǐng)域上的需求越來越多，如有機薄膜太陽能電池、柔性有機發(fā)光二極管、電子紙和輕質(zhì)真空絕熱板。將高分子材料之間復(fù)合、高分子和有機材料復(fù)合、高分子哈納米材料復(fù)合，使其阻隔性能和其他性能得到提高，逐漸成為了阻隔性尚分子材料的研究熱點。
[0004]石墨烯，由單層碳原子緊密堆積而成的二維蜂窩狀晶體，理論計算表明完整的原始石墨烯膜上存在的孔隙尺寸是0.064nm，小于較小的分子氫氣和氦氣的直徑(分別為0.28nm和0.314nm)，所以理論上完美的石墨烯膜是不可滲透的，可以阻擋任何氣體。最年來，許多研究者將石墨烯粉摻入高分子材料中制作阻隔性材料，阻隔效果的改善較大，但石墨烯在高分子材料中的分散存在著問題，因為石墨烯易發(fā)生團聚，以至于混入石墨烯的量較少。
[0005]但是，在制備石墨烯阻隔膜(這里的石墨烯膜專指由CVD生長而獲得的)時，因為要將石墨烯膜從生長基體轉(zhuǎn)移到高分子膜襯底上，而轉(zhuǎn)移過程使用的熱釋放膠帶或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)需要經(jīng)過100多度的高溫過程。一方面，高分子基底膜在100多度的高溫下會產(chǎn)生或多或少的收縮，這就會對轉(zhuǎn)移在上面的石墨烯膜的完整性造成不好的影響，石墨烯可能發(fā)生微小的破損或褶皺；另一方面，熱釋放膠帶或者聚甲基丙烯酸甲酯轉(zhuǎn)移石墨烯后會在石墨烯的表面留下殘膠，使得石墨烯膜與高分子膜間、石墨烯膜與石墨烯膜將的空隙增大。上述兩個方面對石墨烯阻隔膜的影響就是最終的阻隔性能變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是解決高分子膜的熱收縮對石墨烯膜造成的破壞，提供一種改善石墨烯復(fù)合氣體阻隔膜阻隔性能的方法。
[0007]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種改善石墨烯復(fù)合氣體阻隔膜阻隔性能的方法，石墨烯復(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；使用熱釋放膠帶將n(自然數(shù)，η ^ 1)層石墨烯膜從生長基體轉(zhuǎn)移到基膜上；或者使用將含有黏接層的保護膜將η (自然數(shù)，η ^ 1)層石墨烯膜從生長基體轉(zhuǎn)移到保護膜上，將氣體阻隔功能層與基膜或者含黏接層的保護膜復(fù)合之前，將基膜或保護膜放入烘箱中加熱；所述加熱溫度和加熱時間滿足:熱釋放膠帶或者黏接層的脫膠溫度<加熱溫度 < 基膜或者保護膜的變形溫度；加熱時間多熱釋放膠帶或者黏接層的脫膠時間。
[0008]在使用熱釋放膠帶將η (自然數(shù)，η彡1)層石墨烯膜從生長基體轉(zhuǎn)移到基膜上或者使用將含有黏接層的保護膜將η (自然數(shù)，η ^ 1)層石墨烯膜從生長基體轉(zhuǎn)移到保護膜上的過程中，每轉(zhuǎn)移一層石墨烯膜到基膜或者保護膜上后，均將含石墨烯的基膜或者保護膜放置于有機溶劑中浸泡。
[0009]所述每轉(zhuǎn)移一層石墨烯膜時，將含石墨烯的基膜或者保護膜放置于有機溶劑中浸泡的次數(shù)至少為三次。
[0010]所述將含石墨烯的基膜或者保護膜放置于有機溶液中浸泡時，浸泡時間逐次縮短。
[0011]所述有機溶劑為甲基苯或者二甲苯或者乙酸乙酯或者丁酮或者前述的混合有機溶劑。
[0012]浸泡完成后采用純水清洗，然后放入烘箱烘干，再轉(zhuǎn)移下一層石墨烯膜。
[0013]在轉(zhuǎn)移下一層石墨烯膜之前對前一層石墨烯進行保護。
[0014]所述基膜和保護膜為PET膜或PE膜。
[0015]采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果:(1)本發(fā)明在進行石墨烯膜轉(zhuǎn)移前，先對基膜或保護膜進行加熱處理，加熱溫度和加熱時間滿足:熱釋放膠帶或者黏接層的脫膠溫度<加熱溫度<基膜或者保護膜的變形溫度；加熱時間多熱釋放膠帶或者黏接層的脫膠時間，此溫度高于熱釋放膠帶脫膠的溫度，時間也遠遠長于熱釋放膠帶脫膠的時間。在經(jīng)過烘烤后，高分子膜已經(jīng)發(fā)生了收縮及老化，后續(xù)的加熱過程就對高分子膜不會產(chǎn)生水平方向的尺寸影響了，從而不會因為熱收縮對石墨烯產(chǎn)生破壞。
[0016](2)本發(fā)明在每轉(zhuǎn)移一層石墨烯膜后，都進行浸泡去除殘膠，石墨烯層與層間的距離縮短了，大大降低了分子從石墨烯層間水平擴散透過的幾率，提升了阻隔膜的阻隔性能。
[0017](3)本發(fā)明對每層石墨烯膜浸泡去除殘膠時，浸泡次數(shù)越多越好，浸泡時間逐次縮短，在獲得盡可能完美的阻隔膜性能時，也保證了生產(chǎn)效率。
[0018](