[发明专利]一种通过电子束辐射、并通过气体产生的等离子和紫外辐射进行固化组合物的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年7月29日申请的序列号为61/513,015的美国临时专利申请的权益，该临时专利申请通过引用的方式组合到本申请中。

背景技术

技术领域

本发明涉及一种可辐射固化的组合物以及一种通过在基材上液相沉积以及随后的紫外辐射、等离子体辐射和/或电子束（e-beam）辐射固化而生产薄的、固体聚合物膜。液相沉积、电子束固化、等离子体固化和UV固化的每一种均在真空腔室内进行。所述可辐射固化的组合物包括在真空条件下不会变为气相或蒸汽相的组分，所述组合物具有在酸存在下能够聚合或者交联的第一组分，以及暴露于紫外辐射、等离子体辐射、电子束辐射或其组合的情况下能够生成酸、并因此引发第一组分聚合或交联的阳离子光引发剂。所述UV辐射和等离子体辐射通过暴露于电子束辐射情况下能够产生UV辐射和/或等离子体辐射的真空腔室内现场形成。

现有技术

直接在真空腔室内，在金属化膜基材上应用保护性和/或功能性涂层，并通过电子束、UV和等离子体辐射使其固化，具有很大的商业价值。这种可固化组合物的一个优势在于，在固化是基本上是完整的固体，并且不会在真空条件下变为气体或者蒸汽相。真空条件下使用固体的可固化涂层有利于均匀涂覆并粘附到非氧化的金属表面，相比于在空气中在氧化金属表面应用可电子束固化涂层，这是有益的。

薄的的金属的和聚合物膜增加或有助于特定应用情况下的期望的性能，例如，用来储存食物的箔层需要非常低的氧透过率；包装材料的外表面必须能够接受打印油墨；以及电子产品的包装材料还需要一定量的导电性以分散静电电荷。改善聚合物膜的物理性能，以改善其对预期目的的适用性是期望的、并且有时是必须的，优选地，所述膜直接由组合物形成，并且分子结构由期望的性能决定。金属和聚合物薄膜通过各种已知的方法在适当的基材上沉积形成，最为熟知的是通过湿法化学或气相沉积成膜。化学方法生产可溶性热塑性以及非溶性热固性聚合物，并涉及溶剂的使用，因此，成膜是通过溶剂分散和挥发来实现，结果，所述方法需要相当长的操作时间和不期望的处理溶剂的步骤。

气相沉积过程涉及液体单体在真空条件下的气化，其沉积到冷的基材上，并且接下来暴露于电子束或紫外辐射进行聚合。美国专利US6270841和US6447553阐述了源自存储源的液体单体，其在真空沉积腔室的加热的蒸发器部分雾化，在这里其在真空条件下闪蒸。所得单体蒸汽通入所述单元的凝结部分，在这里蒸汽被应用于基材上，与基材冷表面接触进行凝结并形成液体薄膜。然后，液体沉积膜暴露于电子束或者紫外辐射源进行固化。该技术的一个问题是汽化的组合物在真空腔室内的设备内部涂覆过多，因此在辐射时在设备上固化形成不想要的固体。这种不想要的固体难以去除。

传统情况下，可电子束固化的涂层为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯官能化预聚物、低聚物和单体的混合物，其能够在暴露于电子束辐射的情况下，进行自由基聚合，一般而言，电子束自由基聚合在氧存在下被阻止，并因此电子束涂覆必须在氮气环境下固化，完全固化需要大的电子束计量。

根据本发明，一种可辐射固化的组合物被形成，包括能够在足够量的酸存在下聚合或者交联的第一组分，以及暴露于足够紫外辐射、电子束辐射、等离子体辐射或其组合情况下能够生成酸以聚合或交联第一组分的阳离子光引发剂，所述可辐射固化的组合物以液体形式在真空腔室内的真空条件下应用于基材表面，所述可辐射固化的组合物在所述真空条件下基本不会变为气相或蒸汽。本发明的一个重要特征在于将一种气体引入到真空腔室内，该气体暴露于电子束辐射时，产生并发射紫外辐射、等离子体辐射或紫外辐射和等离子体辐射的组合。所述组合物还暴露于所述气体产生的紫外辐射和/或等离子体辐射，以及可选地电子束辐射，因此使得所述组合物固化。所述阳离子光引发剂在电子束辐射、等离子体和/或紫外辐射影响下产生一定量的酸，所述酸能够引发所述第一组分至少聚合或交联。