涂覆有水阻挡涂层的器皿、容器和表面

所公布的美国专利号7,985,188、2014年3月11日提交的国际专利申请号PCT/US2014/023813、2016年8月18日提交的PCT/US 2016/047622、和2013年3月15日提交的美国临时申请号61/800,746、2016年5月12日提交的62/335,506、2017年3月20日提交的62/473,777、2018年3月27日提交的62/648,778、2018年6月25日提交的62/689,541、以及2018年6月29日提交的62/692,038的说明书通过援引以其全文并入本文。除非在此另有说明，否则这些专利/申请描述了通常可以用于执行本发明的设备(apparatus)、器皿、前体、涂层或层以及方法(特别是涂覆方法和用于检验涂层或层的测试方法)。它们还描述了在此提及的SiO

技术领域

本发明涉及具有改善的水阻挡特性的PECVD涂覆的平坦或非平坦表面的技术领域。更具体地，本发明涉及一个涂覆有具有水阻挡特性的PECVD氟碳化合物或烃或氢氟碳化合物涂层的表面。本发明还涉及一种在其内部表面或外部表面或两者上具有水阻挡涂层的器皿。

本发明进一步涉及用于制备经涂覆的表面的方法。本发明还涉及经涂覆的表面和器皿的用途。

背景技术

在制造用于存储或与样品进行其他接触的样品容器时，一个重要的考虑是所包含的样品将具有可观的保质期。在许多情况下，样品或内容物对空气、氧气、水分或其他环境因素敏感。在此保质期期间，重要的是将填充容器的样品与大气气体(如氧气和湿气)分离。因此，器皿壁的阻挡特性对所包含的样品的保质期至关重要。

传统的玻璃药物包装或其他器皿提供了良好的阻挡特性。然而，它们在制造、填充操作、运送和使用期间易于破裂或样品降解，这意味着玻璃微粒可能进入样品中。玻璃颗粒的存在已经导致了许多FDA警告信以及产品召回。

因此，许多公司已转向塑料药物包装或其他器皿，所述塑料药物包装或其他器皿相较于玻璃提供了更大的尺寸公差和更少的破裂。已经描述了几种非玻璃(例如塑料的)预填充注射器。WO2011/117878A1披露了聚碳酸酯注射器。WO 2009/099641A2披露了环烯烃聚合物注射器。然而，由于其气体可透过性，塑料在初级药物包装中的使用仍然受到限制：塑料允许小分子气体(如氧气和水分子)渗透到制品中(或从制品中渗出)。塑料对气体的可透过性显著大于玻璃的对气体的可透过性。在许多情况(正如对氧气敏感或对湿气敏感的药物的情况)下，需要改善塑料器皿的氧气和水阻挡特性以在药物应用中可被接受。

可透过性问题已经通过在塑料药物包装与包装的流体内容物接触的地方向所述塑料药物包装中添加阻挡涂层或层来解决。一种这样的阻挡层是非常薄的如下文所定义的SiO

环烯烃共聚物/聚合物(COC/COP)材料是具有许多所希望特性的相对新的热塑性材料。它们是无定形的聚烯烃，因此它们是透明的。它们具有低吸水率和良好的水阻挡特性。在某些情况下，COP/COC可以足够良好以存储药物的液体溶液。在其他情况下，它们没有提供所要求的水阻挡特性。例如，将一些对水湿气超敏感的药物冻干进行储存。冻干是冷冻-干燥过程，其在将药物冷冻并置于真空后将水从药物中去除。在冻干药物的保质期期间，超敏感药物被储存在具有大的真空顶空的容器中，这将促进氧气/水湿气的渗透。因此，用于冻干药物的容器需要极高的氧气和水湿气阻挡特性。单独的COP/COC不能提供所要求的氧气/水湿气阻挡。

特氟龙已被用作水阻挡材料。然而，将特氟龙应用于药物包装、器皿和容器存在挑战。特氟龙没有很好地粘附在器皿壁上，并且不够透明。

定义

在本发明的上下文中，使用了以下定义和缩写：

RF是射频。

在本发明的上下文中的术语“至少”意指“等于或多于”跟随所述术语的整数。词语“包括”不排除其他要素或步骤，并且不定冠词“一个/种(a或an)”不排除多个，除非另有说明。每当指示参数范围时，它旨在披露所给定的作为所述范围的限制的参数值以及落入所述范围内的所有参数值。

例如针对润滑剂的沉积、加工台或加工装置的“第一”和“第二”或类似提及是指存在的沉积物、处理站或装置的最小数目，但不一定表示沉积物、处理站和装置的顺序或总数目或需要额外的超出所述数目的沉积物、处理站和装置。这些术语不限制处理站的数目或在各个站上进行的具体处理。例如，在本说明书的上下文中的“第一”沉积物可以非限制地为唯一的沉积物或多个沉积物中的任一个。换句话说，“第一”沉积物的表述允许但不要求也具有第二或更多沉积物的实施例。

出于本发明的目的，“有机硅前体”是具有以下键联中的至少一个的化合物：

所述键联是连接到氧原子或氮原子和有机碳原子(有机碳原子是键合到至少一个氢原子的碳原子)的四价硅原子。挥发性有机硅前体(定义为这样一种前体，所述前体可以作为PECVD设备中的蒸气被供给)是任选的有机硅前体。任选地，所述有机硅前体选自由以下组成的组：线性硅氧烷、单环硅氧烷、多环硅氧烷、聚倍半硅氧烷、烷基三甲氧基硅烷、线性硅氮烷、单环硅氮烷、多环硅氮烷、聚倍半硅氮烷(polysilsesquiazane)、以及这些前体中的任何两种或更多种的组合。

在本说明书和权利要求中，PECVD前体、气态反应物或工艺气体、以及载气的进料量有时用“标准体积”表示。装料(charge)或其他固定量的气体的标准体积是所述固定量的气体在标准温度和压力(不考虑递送的真实温度和压力)下将占据的体积。标准体积可以使用不同的体积单位测量，并且仍处于本披露和权利要求的范围内。例如，同一固定量的气体可以表示为标准立方厘米的数量、标准立方米的数量、或标准立方英尺的数量。标准体积还可以使用不同的标准温度和压力定义，并且仍处于本披露和权利要求的范围内。例如，标准温度可以是0℃并且标准压力可以是760托(如常规的那样)，或标准温度可以是20℃并且标准压力可以是1托。但是在给定的情况下无论使用什么样的标准，当对比两种或更多种不同的气体的相对量而没有指定具体的参数时，对于每一种气体，使用相同的体积单位、标准温度、以及标准压力，除非另有说明。

在本说明书中，PECVD前体、气态反应物或工艺气体、以及载气的对应进料速率用标准体积/单位时间表示。例如，在工作实例中流速以标准立方厘米/分钟表示，简称为sccm。至于其他参数，可以使用其他的时间单位，如秒或小时，但当对比两种或更多种气体的流速时要使用一致的参数，除非另有说明。

在本发明的上下文中的“器皿”可以是任何类型的这种器皿：具有至少一个开口和限定内表面或内部表面的壁。基底可以是具有内腔的器皿的壁。虽然本发明并不一定限于具有具体体积的药物包装或其他器皿，但是设想其中所述内腔具有以下空隙体积的药物包装或其他器皿：从0.5至50mL、任选地从1至10mL、任选地从0.5至5mL、任选地从1至3mL。基底表面可以是具有至少一个开口和内或内部表面的器皿的部分或全部内表面或内部表面。药物包装的一些实例包括但不限于小瓶、塑料涂覆的小瓶、注射器、塑料涂层的注射器、泡罩包装、安瓿、塑料涂覆的安瓿、药筒、瓶、塑料涂覆的瓶、小袋、泵、喷雾器、塞子、针、柱塞、盖、支架、导管或植入物。

在本发明的上下文中的术语“至少”意指“等于或多于”跟随所述术语的整数。因此，在本发明的上下文中的器皿具有一个或多个开口。一个或两个开口，像取样品管的开口(一个开口)或注射器筒体的开口(两个开口)是优选的。如果所述器皿具有两个开口，它们可以是相同的或不同的尺寸。如果有多于一个的开口，一个开口可用于根据本发明的PECVD涂覆方法的气体入口，而其他开口是加帽的或者是开放的。根据本发明的器皿可以是例如用于收集或储存生物流体像血液或尿液的样品管；用于储存或递送生物活性化合物或组合物(例如药剂或药物组合物)的注射器(或其一部分，例如注射器筒体)；用于储存生物材料或生物活性化合物或组合物的小瓶；管，例如用于输送生物材料或生物活性化合物或组合物的导管；或用于容纳流体(例如用于容纳生物材料或生物活性化合物或组合物)的比色杯。

器皿可以是任何形状的，优选邻近其开口端的至少一个具有基本上圆柱形壁的器皿。通常，器皿的内壁是圆柱形的，例如像在样品管或注射器筒体中。设想了样品管和注射器或它们的部件(例如注射器筒体)。

在本发明的上下文中的“疏水层”意指与相对应的未涂覆的表面相比，降低了涂覆有涂层或层的表面的润湿张力的涂层或层。疏水性由此是未涂覆的基底和涂层或层这两者的函数。这同样适用于对于其中使用术语“疏水的”其他背景的适当改变。术语“亲水性”是指相反的，即，相比参比样品润湿张力增加。本发明的疏水层主要由它们的疏水性和提供疏水性的工艺条件来限定。

w、x、y和z的这些值可适用于贯穿本说明书的经验组成SiwOxCyHz。贯穿本说明书使用的w、x、y和z的值应当被理解为比率或经验式(例如对于涂层或层而言)，而不是作为对分子中的原子的数目或类型的限制。例如，具有分子组成Si4O4C8H24的八甲基环四硅氧烷可由以下经验式描述：Si1O1C2H6，这是通过将分子式中的每个w、x、y和z除以最大公因子4所达到的。w、x、y、以及z的值也不限于整数。例如，(非环状)八甲基三硅氧烷(分子组成Si3O2C8H24)可化简为Si1O0.67C2.67H8。同样，虽然SiOxCyHz被描述为等效于SiOxCy，但是不必要以任何比例示出氢的存在以示出SiOxCy的存在。

BIF定义为通过未涂覆的基底的气体传输速率与通过涂覆的基底的气体传输速率之比。例如，关于涂覆的器皿的水蒸气传输的BIF是WVTR(未涂覆)/WVTR(涂覆)之比。

在本说明书的上下文中的“水蒸气阻挡涂层或层(WVBC)”意指与未涂覆的基底相比，所述涂层降低了涂覆的基底的水蒸气传输速率(WVTR)。

“水蒸气阻挡涂层或层(WVBC)”有时也称为“水阻挡涂层或层(WBC)”。在本说明书中，WVBC可与WBC交换。

“润湿张力”是对于表面的疏水性或亲水性的特定量度。在本发明的上下文中，任选的润湿张力测量方法是ASTM D 2578或对在ASTM D 2578中描述的方法的修改。此方法使用标准润湿张力溶液(称为达因溶液)来确定最接近湿润塑料薄膜表面持续精确地两秒的溶液。这是薄膜的润湿张力。所利用的程序在此与ASTM D 2578不同，差异在于基底不是平坦的塑料薄膜，而是根据用于形成PET管的方案制造的且(除了对照之外)根据用疏水涂层或层涂覆管内部的方案涂覆的管(参见EP 2251671A2的实例9)。

所述原子比可以通过XPS测定。考虑到没有通过XPS测量的H原子，涂层或层在一方面可由此具有式SiwOxCyHz(或其等效物SiOxCy)，例如其中w是1，x是从约0.5至约2.4，y是从约0.6至约3，并且z是从约2至约9。典型地，这样的涂层或层因此将包含针对100％碳+氧+硅归一化的36％至41％的碳。

术语“注射器”被广泛地定义成包括药筒、注射“笔”以及适配成与一个或多个其他部件组装以提供功能性注射器的其他类型的筒体或贮存器。“注射器”还被广泛地定义成包括提供用于分配内容物的机构的相关制品，如自动注入器。

“三层涂层或层”是指包括衔接层、SiOx阻挡涂层和pH保护层的涂层组。

与相应的未涂覆或未处理的表面相比，如果涂层或层或处理降低表面的润湿张力，则将其定义为“疏水”。疏水性由此是未处理的基底和处理这两者的函数。

词语“包含”不排除其他要素或步骤。

不定冠词“一个/种(a或an)”不排除多个/种。

发明内容

本发明的方面是一种具有至少部分被壁限定的内腔的器皿。所述壁具有面向所述内腔的内部表面、外表面以及由所述壁支撑的等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)涂层组。所述PECVD涂层组包括水阻挡涂层和气体阻挡涂层。

所述水阻挡涂层或层具有从80至180度的水接触角。所述水阻挡涂层或层是使用水阻挡涂层或层前体施加的，所述前体包含具有从1至6个碳原子的饱和或不饱和的氟碳化合物前体、具有从1至6个碳原子的饱和或不饱和的烃、具有从1至6个碳原子的饱和或不饱和的氢氟碳化合物。任选地，前体可以包括这些前体中的两种或更多种。

气体阻挡涂层组包括从2至1000nm厚的SiO

本发明的另一方面是一种具有至少部分被壁限定的内腔的器皿。所述壁具有面向所述内腔的内部表面、外表面以及由所述壁支撑的等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)涂层组。所述PECVD涂层组包括水阻挡涂层。

所述水阻挡涂层或层具有从80至180度的水接触角。所述水阻挡涂层或层是使用水阻挡涂层或层前体施加的，所述前体包含具有从1至6个碳原子的饱和或不饱和的氟碳化合物前体、具有从1至6个碳原子的饱和或不饱和的烃、或具有从1至6个碳原子的饱和或不饱和的氢氟碳化合物。任选地，前体可以包括这些前体中的两种或更多种。

本发明的又另一方面是一种制造上述任何类型的器皿的方法。所述方法包括抽真空步骤和进料步骤。所述抽真空步骤通过将与所述壁的表面相邻的区域至少部分地抽真空，形成经部分抽真空的区域来进行。进料水阻挡前体的步骤通过将水阻挡涂层或层前体进料到经部分地抽真空的区域来进行。等离子体在经部分地抽真空的区域中产生，形成由与经抽真空的区域相邻的壁支撑的水阻挡涂层或层。

在将所述水阻挡涂层或层前体进料的步骤之前或之后，另一个步骤是将气体阻挡涂层组的第一涂层或层的前体气体进料至所述经部分抽真空的区域，并且在所述经部分抽真空的区域中产生等离子体，形成由与所述经抽真空的区域相邻的所述壁支撑的气体阻挡涂层组的涂层或层。

本发明的其他方面将从以下说明书和权利要求书变得明显。

附图说明

图1是用于在器皿或其他基底上施加等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)涂层的涂覆系统的示意图。

图2是本发明的任何实施例的PECVD涂覆的器皿的示意图。

图2A是图2的器皿的一个替代细节图。

图2B是图2的器皿的另一个替代细节图。

图3是用于评估在两个不同表面上的水滴的接触角的两个不同的水接触角的图示。

图4是分别未涂覆的、使用C

图5是示出在750cm-1至1800cm-1之间的FTIR峰值和归属(assignments)的曲线图，其中峰强度以在10mL COP小瓶的内部表面上使用与Ar混合的C

图6是对应于实例4的示出几种不同的PECVD涂覆的器皿的水蒸气传输值的数据的曲线图。

图7是在其中x为约2的SiO

图8是类似于图7的对于其中x为约1、y为约1、并且z为约3的SiOxCyHz PECVD涂层的视图。

图9是类似于图7的对于其中w为约1.5的CF

具体实施方式

参照附图，图1是用于处理如由图2、图2A和图2B示意性地表示的那些器皿等的器皿的器皿涂覆机101的示意图。涂覆机101可用于例如施加如由图7、图8和图9示意性表示的PECVD涂层。PECVD涂覆设备和过程也可以如美国专利号7,985,188、国际申请号PCT/US2014/023813、或国际申请号PCT/US 2016/047622的PECVD方案中一般描述。美国专利号7,985,188、国际申请号PCT/US2014/023813和PCT/US 2016/047622的全部文本和附图通过援引并入本文。

器皿涂覆机101包括用于要使用的任何工艺气体的气体源，如103、105、107和109，其可以是例如前体、反应性气体或载气。图1中的特定气体标识是代表性的；这些特定的气体不必全部存在，并且可以使用未具体表明的其他气体。典型地，每个气体源具有用于控制要用于PECVD的每种气体的量的计量装置(如111、113、115和117)。

将要使用的气体在气体混合室119中混合，然后经由反应器进口阀121运送到反应器室中。如果要涂覆器皿的外部，则反应器室123可以是要涂覆的工件置于其中的单独的室。如果要涂覆器皿的内部，则反应器室123可以是要涂覆的器皿的内腔，其装配有气体入口和气体出口以将气体运送至内腔或从内腔运送气体。用于涂覆器皿的内部表面的代表性设备例如在美国专利号7,985,188，例如在图2和该专利的相关文本中展示。反应器室可装配有压力控制器125，以维持用于PECVD的反应压力。

作为涂覆工艺的结果，在反应器室123中产生流出气体。流出气体经由反应器出口阀127运送出反应器室123。任选地，如果要捕获流出气体的一种或多种成分，则关闭真空管线阀129，并打开冷阱阀131。这将流出气体分流到冷阱133或其他收集设备，以收集流出物的一种或多种成分，此后离开冷阱133的任何内容物都通过真空泵135至排气管137。可替代地，如果流出气体要直接通过真空泵135而没有分流和收集流出气体成分，则可以关闭冷阱阀131并且打开真空管线阀129以使来自反应器室123的流出物直接通过真空泵135，然后到排气管137。

PECVD需要能量源来产生等离子体，在所表明的设备中所述等离子体由电磁能量源139提供。如所表明的，能量源139是射频发生器，所述射频发生器产生例如在13.56MHz(其是批准用于PECVD的频率)的RF能量。能量源139也可以或者替代地是微波发生器，在这种情况下，微波能量常规地通过波导被引导到反应器室123中。来自能量源139的能量在此实施例中被运送到反应器室123中，经由电极141到反应器室143的壁中的或形成反应器室143的壁的合适的施加器。可替代地，如美国专利号7,985,188，例如在图2中所表明的，接地的中空内电极是将工艺气体运送到反应器室123中的中空管，并且活性电极(liveelectrode)连接到围绕或邻近反应器室123的外部施加器。

技术人员已知用于进行PECVD的许多不同类型的设备。除了在本说明书的特定方面中另外明确指明的以外，本披露不限于任何特定的设备或方法。

现在参考图2、图2A和图2B，示出了PECVD涂覆的器皿210具有至少部分地被壁214限定的内腔212。壁214具有面向内腔212的内部表面278、外表面216以及由壁214支撑的等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)涂层组302。任选地，器皿210可以具有封闭件，在图2中示意性地表明为262。封闭件262任选地可以包括一个或多个涂层，如涂层组285，其可以是本说明书中提供的任何涂层组或单独的涂层。

PECVD涂层组302包括水阻挡涂层或层300，其具有从80至180度、任选地从大于80度至小于180度、任选地从90度至160度、任选地从100度至150度、任选地从110度至150度的水接触角。水阻挡涂层或层300可以例如使用水阻挡涂层或层300前体施加，所述前体包含具有从1至6个碳原子的饱和或不饱和的氟碳化合物前体、具有从1至6个碳原子的饱和或不饱和的烃、和具有从1至6个碳原子的饱和或不饱和的氢氟碳化合物中的至少一种。

气体阻挡涂层组298任选地包括从2至1000nm厚的SiOx气体阻挡涂层或层288，其中x是如通过x射线光电子能谱(XPS)测量的从1.5至2.9，所述气体阻挡涂层或层288具有面向内腔212的内部表面220和面向壁214的内部表面278的外表面222，与没有气体阻挡涂层或层288的器皿210相比，所述气体阻挡涂层或层288有效地减少了大气进入内腔212。

任选地，在任何实施例中，各个涂层和层可以被不同地排序。对于如图2B中所表明的一个实例，水阻挡涂层或层300可位于气体阻挡涂层组298和壁214的内部表面278之间。

任选地，在任何实施例中，气体阻挡涂层组298进一步包括pH保护涂层或层286，所述pH保护涂层或层包含如通过x射线光电子能谱(XPS)测量的SiO

任选地，在任何实施例中，气体阻挡涂层组298进一步包括衔接涂层或层289，所述衔接涂层或层包含SiOxCy或SiNxCy，其中如通过XPS测量的，x是从约0.5至约2.4，并且y是从约0.6至约3。任选地，在任何实施例中，衔接涂层或层289可具有面向气体阻挡涂层或层288的内部表面291和面向水阻挡涂层或层300的外表面293。

任选地，在任何实施例中，衔接涂层或层289与壁214直接接触，阻挡涂层或层288是在所述衔接涂层或层289与pH保护涂层或层286之间；并且水阻挡涂层或层300施加在所述pH保护涂层或层286的内部表面224上。

任选地，在任何实施例中，器皿210的水蒸气传输速率(WVTR)低于对应的没有气体阻挡涂层组298的器皿210的水蒸气传输速率。

任选地，在任何实施例中，器皿210的水蒸气传输速率(WVTR)低于对应的没有水阻挡涂层或层300的器皿210的水蒸气传输速率。

任选地，在任何实施例中，经涂覆的表面的水接触角大于相同的涂覆有仅水阻挡涂层或层300或仅气体阻挡涂层组298的器皿210的水接触角。

任选地，在任何实施例中，水阻挡涂层300直接施加在壁214上并且气体阻挡涂层组298施加在所述水蒸气阻挡涂层300的顶部；所述气体阻挡涂层组298包括SiOx气体阻挡涂层或层288、pH保护涂层或层286、和衔接涂层或层289；所述衔接涂层或层289与水阻挡涂层300直接接触；并且所述阻挡涂层或层288是在所述衔接涂层或层289与所述pH保护涂层或层286之间。

任选地，在任何实施例中，水阻挡涂层或层300是在器皿壁214的外表面216上并且气体阻挡涂层组298是在所述器皿壁214的内部表面278上。

任选地，在任何实施例中，等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)涂层组302包括水阻挡涂层或层300，其具有从80至180度、任选地从大于80度至小于180度、任选地从90度至160度、任选地从100度至150度、任选地从110度至150度的水接触角。

器皿

器皿可以许多不同形式来实施并且不应解释为限于在此阐述的实施例。相反，这些实施例是本发明的实例，本发明具有由权利要求的语言所指示的完整范围。

任选地，在任何实施例中，器皿210可以例如是微板、离心管、孔板、微孔板、小瓶、移液器、瓶、罐、注射器、药筒、烧瓶、冷冻小瓶、泡罩包装、安瓿、抽真空采血管、试样管、色谱小瓶、化妆品容器、医疗诊断吸管、样品小瓶、测定管、移液管、试剂容器、刚性管或柔性管、

任选地，在任何实施例中，壁214的至少一部分包含烯烃聚合物、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)、聚甲基戊烯、聚苯乙烯、氢化聚苯乙烯、聚环己基乙烯(PCHE)、杂原子取代的烃聚合物、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚偏二氯乙烯(PVdC)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯、聚乳酸、环氧树脂、尼龙、聚氨酯聚丙烯腈、聚丙烯腈(PAN)、离聚物树脂、

在至少一个实施例中，器皿的壁由热塑性聚合物材料制成，所述材料如聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)；聚烯烃、环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)、聚丙烯(PP)、或聚碳酸酯。壁可以由多层环烯烃聚合物(COP)或环烯烃共聚物(COC)树脂以及夹在它们之间的其他树脂制成。夹在中间的树脂可以包括EVOH、EVA、PET、尼龙或莎纶；或它们的任何组合。任选地，在任何实施例中，壁214包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与由壁214支撑的水阻挡涂层300。

任选地，在任何实施例中，器皿210可以含有湿敏材料，任选地冻干药物、诊断试剂、或局部用组织粘合剂。

任选地，在任何实施例中，器皿壁214的外表面216可以不含PECVD涂层。可替代地，可以提供外部涂层组301，其可以包括任何或全部内部层，并且任选地如所表明的，可以是连同图2A和图2B中表明的内部水阻挡涂层或层300一起或代替其提供的水阻挡涂层或层。

水阻挡涂层或层

任选地，在任何实施例中，水阻挡涂层或层300是从1nm至500nm厚、可替代地从1nm至400nm厚、可替代地从1nm至300nm厚、可替代地从1nm至200nm厚、可替代地从1nm至100nm厚、可替代地从1nm至80nm厚、可替代地从1nm至60nm厚、可替代地从1nm至50nm厚、可替代地从1nm至40nm厚、可替代地从1nm至30nm厚、可替代地从1nm至20nm厚、可替代地从1nm至10nm厚、可替代地从1nm至5nm厚、可替代地从10nm至500nm厚、可替代地从10nm至400nm厚、可替代地从10nm至300nm厚、可替代地从10nm至200nm厚、可替代地从10nm至100nm厚、可替代地从10nm至80nm厚、可替代地从10nm至60nm厚、可替代地从10nm至50nm厚、可替代地从10nm至40nm厚、可替代地从10nm至30nm厚、可替代地从10nm至20nm厚、可替代地从1nm至10nm厚、可替代地从1nm至5nm厚、可替代地从50nm至500nm厚、可替代地从50nm至400nm厚、可替代地从50nm至300nm厚、可替代地从50nm至200nm厚、可替代地从50nm至100nm厚、可替代地从50nm至80nm厚、可替代地从50nm至60nm厚、可替代地从100nm至500nm厚、可替代地从100nm至400nm厚、可替代地从100nm至300nm厚、可替代地从100nm至200nm厚。

任选地，在任何实施例中，水阻挡涂层或层300与壁214直接接触。

任选地，在任何实施例中，水阻挡涂层或层300与壁214的内部表面278直接接触。

任选地，在任何实施例中，水阻挡涂层或层300与壁214的外表面216直接接触。

任选地，在任何实施例中，水阻挡涂层或层300与壁214的外表面216直接接触，并且另一个相同或不同的所述水阻挡涂层或层300与壁214的内表面直接接触。

任选地，在任何实施例中，与对应的没有水阻挡涂层或层300的器皿210相比，包括所述水阻挡涂层或层300的器皿210的水蒸气传输阻挡改善因子(BIF)大于1，任选地是2至8、任选地是4至8、任选地是6至8。

任选地，在任何实施例中，器皿210的水蒸气传输速率(WVTR)低于对应的没有水阻挡涂层或层300的器皿210的水蒸气传输速率。

任选地，在任何实施例中，与对应的没有水阻挡涂层或层300的器皿210相比，水、二甲亚砜(DMSO)、乙醇、或这些中的两种的任何组合或全部中的至少一种的蒸气传输阻挡改善因子(BIF)大于1、任选地在2与20之间、任选地在4与20之间、任选地在6与20之间、任选地在8与20之间、任选地在2与10之间、任选地在4与10之间、任选地在6与10之间、任选地在8与10之间、任选地在2与5之间、任选地在4与5之间、任选地在1.5与10之间、任选地在1.5与8之间、任选地在1.5与6之间、任选地在1.5与4之间、任选地在1.5与2。

本发明的水阻挡涂层或层通过PECVD使用涂覆机施加，所述涂覆机任选地可以是与图1有关的先前描述的涂覆机。

涂层前体包含氟碳化合物、烃、或氢氟碳化合物。氟碳化合物可以是氟化化合物，例如具有每个分子从1至10个、任选地1至6个、任选地2至6个碳原子和从4至20个氟原子的饱和或不饱和的、直链或环状的脂肪族的氟碳化合物前体。合适的氟化化合物的一些具体实例包括氟化气体，如六氟丙烯(C3F6)、八氟环丁烷(C4F8)、四氟乙烯(C2F4)、或六氟乙烷(C2F6)；任选地六氟丙烯(C3F6)或八氟环丁烷(C4F8)；或氟化液体，如全氟-2-甲基-2-戊烯(C6F12)或全氟己烷(C6F14)；或其任何组合。烃可以是具有1至4个碳原子的低级烷烃、具有2至4个碳原子的烯烃或炔烃，例如乙炔(C2H2)或甲烷(CH4)；任选地乙炔(C2H2)。氢氟碳化合物可以是饱和或不饱和的，具有每个分子从1至6个碳原子、至少一个氢原子和至少一个氟原子，或以上材料中的任何两种或更多种的任何组合、复合物或共混物。

本发明的水阻挡涂层或层通过PECVD使用涂覆机施加，所述涂覆机任选地可以是与图1有关的先前描述的涂覆机。

对于使用氟碳化合物作为前体施加的水阻挡涂层，典型的涂覆工艺条件如下：

o功率频率13.56MHz

o前体：六氟丙烯(C3F6)或八氟环丁烷(C4F8)

o气体流速：5-10sccm

o载气流速：2-10sccm

o基础压力20-300毫托

o涂覆压力：80-900毫托

o涂覆时间：5-30s

对于使用烃作为前体施加的水阻挡涂层，典型的涂覆工艺条件如下：

o功率频率13.56MHz

o前体：乙炔(C2H2)

o气体流速：1-10sccm

o载气流速：2-5sccm

o基础压力20-300毫托

o涂覆压力：80-900毫托

o涂覆时间：5-30s

任选地，在所述工艺期间，进口可以是固定或移动的。

可以使用FT-IR、水接触角和XPS来表征水阻挡涂层。

衔接涂层或层

衔接涂层或层289具有至少两个功能。衔接涂层或层289的一个功能是改善阻挡涂层或层288与基底尤其是热塑性基底的粘合性，但也可以使用衔接层来改善与玻璃基底或与另一涂层或层的粘合性。例如，衔接涂层或层(也被称为粘附层或涂层)可以被施加到基底上，并且阻挡层可以被施加到粘附层上以便改善阻挡层或涂层到基底的粘附。

已经发现衔接涂层或层289的另一个功能：施加在阻挡涂层或层288下方的衔接涂层或层289可以改善施加在阻挡涂层或层288之上的pH保护涂层或层286的功能。

衔接涂层或层289可以由SiOxCy构成、包含其或基本上由其组成，其中x在0.5与2.4之间，并且y在0.6与3之间。可替代地，原子比可以表示为式SiwOxCy。衔接涂层或层289中的Si、O和C的原子比有如下若干选项：

Si 100:O 50-150:C 90-200(即w＝1，x＝0.5至1.5，y＝0.9至2)；

Si 100:O 70-130:C 90-200(即w＝1，x＝0.7至1.3，y＝0.9至2)

Si 100:O 80-120:C 90-150(即w＝1，x＝0.8至1.2，y＝0.9至1.5)

Si 100:O 90-120:C 90-140(即w＝1，x＝0.9至1.2，y＝0.9至1.4)，或者

Si 100:O 92-107:C 116-133(即w＝1，x＝0.92至1.07，y＝1.16至1.33)

所述原子比可以通过XPS测定。考虑到没有通过XPS测量的H原子，衔接涂层或层289在一方面可由此具有式SiwOxCyHz(或其等效物SiOxCy)，例如其中w是1，x是从约0.5至约2.4，y是从约0.6至约3，并且z是从约2至约9。典型地，衔接涂层或层289因此将包含针对100％碳+氧+硅归一化的36％至41％的碳。

任选地，衔接涂层或层在组成上可以与本说明书中其他地方描述的pH保护涂层或层286相似或相同，但这不是必需的。

在任何实施例中，衔接涂层或层289通常设想为从5nm至100nm厚，优选地从5至20nm厚，尤其是在通过化学气相沉积施加的情况下。这些厚度并不关键。通常但不一定，衔接涂层或层289将是相对薄的，因为其功能是改变基底的表面特性。

阻挡层

任选地可通过等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)或其他化学气相沉积工艺将阻挡涂层或层288沉积在药物包装尤其是热塑性包装的器皿上，以防止氧气、二氧化碳或其他气体进入所述器皿和/或防止药物材料浸出进入或穿过包装壁。

在本说明书中定义的任何实施例的阻挡涂层或层(除非在具体例子中另有说明)是任选地如美国专利号7,985,188、PCT/US2014/023813或PCT/US 16/47622中所指明的那样通过PECVD来施加的涂层或层。阻挡层任选地被表征为“SiOx”涂层，并且包含硅、氧和任选的其他元素，其中x(氧原子与硅原子的比率)为从约1.5至约2.9、或1.5至约2.6、或约2。x的这些可替代定义适用于本说明书中的术语SiOx的任何使用。阻挡涂层或层被例如施加到药物包装或其他器皿的内部，所述药物包装或其他器皿例如细胞培养瓶、欧氏(Erlenmeyer)细胞培养瓶、细胞培养器皿、滚瓶、肋状滚瓶(ribbed roller bottle)、样品收集管、注射器筒体、小瓶或另一类型的器皿。

阻挡涂层288包括SiOx或基本上由其组成，其中x为从1.5至2.9，厚度为从2nm至1000nm，SiOx阻挡涂层288具有面向内腔212的内部表面和面向壁214制品表面254的外表面222，与未涂覆的器皿250相比，阻挡涂层288有效减少大气气体进入内腔212。一种合适的阻挡组合物是例如其中x为2.3的阻挡组合物。例如，可以按以下厚度施加任何实施例的阻挡涂层或层(如288)：至少2nm、或至少4nm、或至少7nm、或至少10nm、或至少20nm、或至少30nm、或至少40nm、或至少50nm、或至少100nm、或至少150nm、或至少200nm、或至少300nm、或至少400nm、或至少500nm、或至少600nm、或至少700nm、或至少800nm、或至少900nm。阻挡涂层或层可以是最高达1000nm、或至多900nm、或至多800nm、或至多700nm、或至多600nm、或至多500nm、或至多400nm、或至多300nm、或至多200nm、或至多100nm、或至多90nm、或至多80nm、或至多70nm、或至多60nm、或至多50nm、或至多40nm、或至多30nm、或至多20nm、或至多10nm、或至多5nm厚。设想了20-200nm，任选20-30nm的范围。明确设想了由上文表示的任何一个最小厚度加上任何一个等于或大于上文表示的最大厚度的厚度构成的具体厚度范围。

可以例如通过透射电子显微镜(TEM)来测量SiOx或其他阻挡涂层或层的厚度，并且可以通过X射线光电子能谱法(XPS)来测量它的组成。本文描述的底漆涂层或层可以被施加到由塑料或玻璃制成的各种各样的药物包装或其他器皿上，例如施加到塑料管、小瓶和注射器上。

SiOx阻挡涂层或层288(其中x在1.5与2.9之间)通过等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)直接或间接施加到热塑性壁214上(例如，衔接涂层或层289可置于它们之间)，使得在填充的药物包装或其他器皿210中，阻挡涂层或层288位于热塑性壁214的内或内部表面与内腔中包含的流体之间。

SiOx阻挡涂层或层288可以由热塑性壁214支撑。可以在任何实施例中使用如在本说明书中的其他地方或在美国专利号7,985,188、PCT/US 2014/023813、或PCT/US 16/47622中描述的阻挡涂层或层288。

已发现如此处定义的某些阻挡涂层或层288如SiOx具有以下特征：因如本说明书中的其他地方所描述的涂覆的器皿的某些pH相对较高的内容物的侵蚀而在不到六个月内经受阻挡改善因子的显著减少，尤其是在所述阻挡涂层或层直接接触所述内容物的情况下。使用如本说明书中讨论的pH保护涂层或层可解决这个问题。

SiOx的阻挡涂层或层288也可以用作底漆涂层或层，如本说明书中其他地方所讨论的。

pH保护涂层或层

诸位发明人已经发现，SiOx阻挡层或涂层被一些流体(例如，具有超过约5的pH的水性组合物)腐蚀或溶解。由于通过化学气相沉积施加的涂层可以是非常薄的-即数十至数百纳米厚，所以即使是相对缓慢的腐蚀速率也可以在短于产品包装的期望保质期的时间内消除或降低阻挡层的有效性。这对于流体药物组合物而言特别是个问题，因为许多流体药物组合物具有类似于血液和其他人或动物流体的pH的大约为7、或更广泛地在5至9范围内的pH。药物制剂的pH越高，它腐蚀或溶解SiOx涂层就越快。任选地，这个问题可以通过用pH保护涂层或层286保护阻挡涂层或层288或其他pH敏感材料来解决。

任选地，pH保护涂层或层286可以由各自如先前所定义的SiwOxCyHz(或其等效的SiOxCy)或SiwNxCyHz(或其等效的Si(NH)xCy)组成，包含其，或基本上由其组成。Si:O:C或Si:N:C的原子比可以通过XPS(X射线光电子能谱法)确定。考虑到H原子，因此在一方面pH保护涂层或层可以具有式SiwOxCyHz或其等效物SiOxCy，例如其中w是1，x是从约0.5至约2.4，y是从约至约3，并且z是从约2至约9。

典型地，表示为式SiwOxCy，Si、O和C的原子比有如下若干选项：

·Si 100:O 50-150:C 90-200(即w＝1，x＝0.5至1.5，y＝0.9至2)；

·Si 100:O 70-130:C 90-200(即w＝1，x＝0.7至1.3，y＝0.9至2)

·Si 100:O 80-120:C 90-150(即w＝1，x＝0.8至1.2，y＝0.9至1.5)

·Si 100:O 90-120:C 90-140(即w＝1，x＝0.9至1.2，y＝0.9至1.4)

·Si 100:O 92-107:C 116-133(即w＝1，x＝0.92至1.07，y＝1.16至1.33)，

或

·Si 100:O 80-130:C 90-150。

可替代地，pH保护涂层或层可以具有如通过X射线光电子能谱法(XPS)所确定的、针对100％碳、氧和硅归一化的、小于50％碳和大于25％硅的原子浓度。可替代地，所述原子浓度为从25％至45％的碳、25％至65％的硅、以及10％至35％的氧。

可替代地，所述原子浓度为从30％至40％的碳、32％至52％的硅、以及20％至27％的氧。可替代地，所述原子浓度是从33％至37％的碳、37％至47％的硅、以及22％至26％的氧。

pH保护涂层或层的厚度可以为例如：

·从10nm至1000nm；

·可替代地从10nm至1000nm；

·可替代地从10nm至900nm；

·可替代地从10nm至800nm；

·可替代地从10nm至700nm；

·可替代地从10nm至600nm；

·可替代地从10nm至500nm；

·可替代地从10nm至400nm；

·可替代地从10nm至300nm；

·可替代地从10nm至200nm；

·可替代地从10nm至100nm；

·可替代地从10nm至50nm；

·可替代地从20nm至1000nm；

·可替代地从50nm至1000nm；

·可替代地从10nm至1000nm；

·可替代地从50nm至800nm；

·可替代地从100nm至700nm；

·可替代地从300nm至600nm。

任选地，如通过X射线光电子能谱法(XPS)所确定的、针对100％的碳、氧和硅归一化的，保护层中碳的原子浓度可以大于有机硅前体的原子式中的碳的原子浓度。例如，设想了以下实施例，其中碳的原子浓度增大从1个原子百分比至80个原子百分比、可替代地从10个原子百分比至70个原子百分比、可替代地从20个原子百分比至60个原子百分比、可替代地从30个原子百分比至50个原子百分比、可替代地从35个原子百分比至45个原子百分比、可替代地从37个原子百分比至41个原子百分比。

任选地，与有机硅前体相比，pH保护涂层或层中的碳与氧的原子比可以增大，和/或与有机硅前体相比，氧与硅的原子比可以减小。

任选地，pH保护涂层或层可以具有如通过X射线光电子能谱法(XPS)所确定的、针对100％的碳、氧和硅归一化的、比进料气体的原子式中的硅的原子浓度小的硅原子浓度。例如，设想了以下实施例，其中硅的原子浓度降低从1个原子百分比至80个原子百分比、可替代地从10个原子百分比至70个原子百分比、可替代地从20个原子百分比至60个原子百分比、可替代地从30个原子百分比至55个原子百分比、可替代地从40个原子百分比至50个原子百分比、可替代地从42个原子百分比至46个原子百分比。

作为另一种选项，在任何实施例中设想了这样的pH保护涂层或层，其可以通过一个总式表征，其中与有机硅前体的总式相比，原子比C:O可以增大和/或原子比Si:O可以减小。

pH保护涂层或层286在最终制品中通常位于阻挡涂层或层288与流体之间。pH保护涂层或层286由热塑性壁214支撑。

pH保护涂层或层286任选地有效保持阻挡涂层或层288至少六个月的时间至少基本上不因流体218的侵蚀而溶解。

如通过X射线反射率(XRR)所确定，pH保护涂层或层可以具有在1.25与1.65g/cm3之间、可替代地在1.35与1.55g/cm3之间、可替代地在1.4与1.5g/cm3之间、可替代地在1.4与1.5g/cm3之间、可替代地在1.44与1.48g/cm3之间的密度。任选地，有机硅化合物可以是八甲基环四硅氧烷并且pH保护涂层或层可以具有的密度可以高于在相同PECVD反应条件下由HMDSO作为有机硅化合物制成的pH保护涂层或层的密度。

与未涂覆的表面和/或与使用HMDSO作为前体的阻挡层涂覆的表面相比，pH保护涂层或层任选地可以防止或减少与所述pH保护涂层或层接触的化合物或组合物的组分的沉淀，具体地可以防止或减少胰岛素沉淀或血液凝固。

pH保护涂层或层任选地可以具有从约5至约9、任选地从约6至约8、任选地从约6.4至约7.8的RMS表面粗糙度值(通过AFM测量)。通过AFM测量的pH保护涂层或层的Ra表面粗糙度值可以为从约4至约6、任选地从约4.6至约5.8。通过AFM测量的pH保护涂层或层的Rmax表面粗糙度值可以为从约70至约160、任选地从约84至约142、任选地从约90至约130。

pH保护的内部表面任选地可以具有如根据ASTM D7334-08“Standard Practicefor Surface Wettability of Coatings,Substrates and Pigments by AdvancingContact Angle Measurement[通过前进接触角测量法的涂层、基底和颜料的表面润湿性的标准实施规程]”通过pH保护表面上的水滴的测角器角度测量所测量的从90°至110°、任选地从80°至120°、任选地从70°至130°的接触角(与蒸馏水)。

钝化层或pH保护涂层或层286任选地示出经衰减全反射(ATR)测量小于0.4的O-参数，测量如下：

在美国专利号8,067,070中定义了O-参数，所述专利要求了最广泛地从0.4至0.9的O-参数值。O-参数可以由物理分析FTIR振幅对比波数曲线图以找到以上表达式的分子和分母来测量，如在图6中所示，所述图与美国专利号8,067,070的图5相同，不同之处在于注释示出波数和吸光度尺度的插入来达成.0424的在1253cm-1处的吸光度和0.08的在1000至1100cm-1处的最大吸光度，从而产生0.53的计算O-参数。O-参数还可以由数字波数与吸光度数据的关系来测量。

美国专利号8,067,070依赖于仅用HMDSO和HMDSN(它们都是非环状硅氧烷)进行的实验宣称所要求的O-参数范围提供了优越的pH保护涂层或层。令人惊讶的是，本发明的诸位发明人已经发现：如果PECVD前体是环状硅氧烷(例如OMCTS)，使用OMCTS的在美国专利号8,067,070所要求的范围之外的O-参数提供比在美国专利号8,067,070中用HMDSO获得的结果甚至更好的结果。

可替代地，在实施例中，O-参数具有从0.1至0.39、或从0.15至0.37、或从0.17至0.35的值。

本发明的甚至另一方面是如刚才所描述的复合材料，其中钝化层显示出经衰减全反射(ATR)测量的小于0.7的N-参数，其如下测量：

N-参数也被描述于美国专利号8,067,070中并且类似于O-参数进行测量，不同之处在于使用了两个特定波数处的强度–这些波数都不是一个范围。美国专利号8,067,070要求具有0.7至1.6的N-参数的钝化层。再者，如上所述，本发明的诸位发明人采用具有低于0.7的N-参数的pH保护涂层或层286制造了更好的涂层。可替代地，N-参数具有至少0.3、或从0.4至0.6、或至少0.53的值。

pH保护涂层或层286(如果直接接触流体218)的腐蚀、溶解、或浸出(相关概念的不同名称)速率小于阻挡涂层或层288(如果直接接触流体218)的腐蚀速率。

在任何实施例中，pH保护涂层或层的厚度设想为从50-500nm，优选范围为100-200nm。

pH保护涂层或层286有效地将流体218与阻挡涂层或层288隔离，至少持续足以允许阻挡涂层在药物包装或其他器皿210的保质期内充当阻挡物的时间。

诸位发明人进一步发现：当暴露于流体时，由聚硅氧烷前体形成的SiOxCy或Si(NH)xCy的某些pH保护涂层或层(所述pH保护涂层或层具有大量的有机组分)不快速腐蚀，并且当流体具有在5至9范围内的更高pH时，实际上腐蚀或溶解得更慢。例如，在pH8下，由前体八甲基环四硅氧烷(或OMCTS)制成的pH保护涂层或层的溶解速率相当慢。这些SiOxCy或Si(NH)xCy的pH保护涂层或层因此可以用来覆盖SiOx的阻挡层，通过保护所述阻挡层不受药物包装中的流体影响来保持它的益处。将保护层施加在SiOx层的至少一部分上以保护SiOx层免受储存在器皿中的内容物的影响，否则内容物将与SiOx层接触。

也可以由线性硅氧烷或线性硅氮烷前体(例如六甲基二硅氧烷(HMDSO)或四甲基二硅氧烷(TMDSO))沉积SiOxCy或Si(NH)xCy涂层。

任选地，任何实施例的pH保护涂层或层286的FTIR吸收光谱具有以下两项之间的大于0.75的比率：通常位于约1000与1040cm-1之间的Si-O-Si对称伸缩峰的最大振幅；与通常位于约1060与约1100cm-1之间的Si-O-Si不对称伸缩峰的最大振幅。可替代地，在任何实施例中，此比率可以是至少0.8、或至少0.9、或至少1.0、或至少1.1、或至少1.2。可替代地，在任何实施例中，此比率可以是至多1.7、或至多1.6、或至多1.5、或至多1.4、或至多1.3。这里说明的任何最小比可以与这里说明的任何最大比相组合，作为图1-图7的本发明的可替代实施例。

任选地，在任何实施例中，pH保护涂层或层286在不存在药剂的情况下具有非油性外观。在一些情况下已经观察到这种外观来区分有效的pH保护涂层或层与润滑层，在一些情况下已经观察到所述润滑层具有油性(即，光亮的)外观。

任选地，对于任何实施例中的pH保护涂层或层286，当从器皿溶解到pH为8的测试组合物中时，pH保护涂层或层和阻挡涂层的硅总含量小于66ppm、或小于60ppm、或小于50ppm、或小于40ppm、或小于30ppm、或小于20ppm。

在同一设备中涂覆多个层的方案

任选地，在任何实施例中，在同一设备中施加衔接或粘附涂层或层、任选地阻挡涂层或层、任选地pH保护层、任选地水阻挡涂层，而不破坏例如两个或多个涂覆步骤之间的真空，例如在粘附涂层或层与阻挡涂层或层的施加之间、或任选地在阻挡涂层或层与pH保护涂层或层之间、任选地在pH保护涂层与水阻挡涂层之间的真空。在所述工艺期间，在内腔中抽部分真空。在保持内腔中的部分真空不被破坏的同时，通过衔接PECVD涂覆工艺施加SiOxCy的衔接涂层或层。通过在进料适于形成涂层的气体的同时施加足够的功率以在内腔内产生等离子体来进行衔接PECVD涂覆工艺。气体进料包括线性硅氧烷前体、任选的氧气和任选的惰性气体稀释剂。x和y的值通过X射线光电子能谱法(XPS)确定。然后，在保持内腔中的部分真空不被破坏的同时，熄灭等离子体。结果在内表面上产生SiOxCy的衔接涂层或层，其中x为从约0.5至约2.4并且y为从约0.6至约3。

随后在所述工艺期间，在保持内腔中的部分真空不被破坏的同时，通过阻挡PECVD涂覆工艺施加阻挡涂层或层。通过在进料气体的同时施加足够的功率以在内腔内产生等离子体来进行阻挡PECVD涂覆工艺。气体进料包括线性硅氧烷前体和氧气。结果在衔接涂层或层与内腔之间产生SiOx的阻挡涂层或层，其中x为从1.5至2.9，如通过XPS所确定。

然后任选地，在保持内腔中的部分真空不被破坏的同时，熄灭等离子体。

随后，作为另一选择，可以施加SiOxCy的pH保护涂层或层。同样在此式中，x为从约0.5至约2.4并且y为从约0.6至约3，各自如通过XPS所确定。pH保护涂层或层通过pH保护PECVD涂覆工艺任选地施加在阻挡涂层或层与内腔之间。此工艺包括在进料包括线性硅氧烷前体、任选的氧气和任选的惰性气体稀释剂的气体的同时，施加足够的功率以在内腔内产生等离子体。

随后在所述工艺期间，在保持部分真空不被破坏的同时，通过水阻挡PECVD涂覆工艺施加水阻挡涂层或层。通过在进料气体的同时施加足够的功率以产生等离子体来进行水阻挡PECVD涂覆工艺。气体进料包括氟碳化合物和/烃或前体。因此，水阻挡涂层或层在pH保护涂层的顶部产生。

任选地，在任何实施例中，用于施加衔接涂层或层、阻挡涂层或层、或pH保护涂层或层、或水阻挡涂层或这些中的两个或更多个的任何组合的PECVD工艺通过施加脉冲功率(可替代地，同一概念在本说明书中称为“能量”)在内腔内产生等离子体来进行。

可替代地，衔接PECVD涂覆工艺或阻挡PECVD涂覆工艺或pH保护PECVD涂覆工艺、或水阻挡涂覆、或这些中的两个或更多个的任何组合可通过施加连续功率在内腔内产生等离子体来进行。

任选地，在施加电磁能(任选地持续整个施加步骤)的同时，可以邻近于器皿施加磁场。在有效于减少所述一般为圆柱形的内表面上的气体阻挡涂层的平均厚度的标准差的条件下施加所述磁场。施加磁场可以改善涂层均匀性。相关设备和方法可以在WO2014085348A2中找到。WO 2014085348A2通过援引以其全文并入本文。

三层涂覆参数

已用于1mL器皿和5mL小瓶的具体涂覆参数的实例在PECVD三层工艺具体参数表2(1mL小瓶)和表3(5mL小瓶)中示出。

如上所述施加于1mL器皿的pH保护涂层或层的O-参数和N-参数值分别为0.34和0.55。

施加于5mL器皿的pH保护涂层或层的O-参数和N-参数值分别为0.24和0.63。

为了进行所述工艺，提供器皿210，其包括限定内腔212的基本上由热塑性聚合物材料组成的壁214。任选地，在任何实施例中，壁包含聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)；和聚烯烃、环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)、聚丙烯(PP)、或聚碳酸酯，优选COP。任选地，在任何实施例中，器皿内腔具有从2至12mL、任选地从3至5mL、任选地从8至10mL的容量。

壁214具有面向内腔的内表面、和外表面。

在内腔中抽部分真空。在保持内腔中的部分真空不被破坏的同时，通过衔接PECVD工艺施加SiOxCy的衔接涂层或层289，所述衔接PECVD工艺包括在进料包括线性硅氧烷前体、任选地氧气和任选地惰性气体稀释剂的气体的同时，施加足够的功率(可替代地，同一概念在本说明书中称为“能量”)以在内腔内产生等离子体。x和y的值通过X射线光电子能谱法(XPS)确定。

然后，在保持内腔中的部分真空不被破坏的同时，熄灭等离子体，这具有停止施加SiOxCy衔接涂层或层的效果。任选地，在任何实施例中，在用于衔接PECVD涂覆工艺的等离子体熄灭之后并且在阻挡PECVD涂覆工艺开始之前，可以停止在衔接PECVD涂覆工艺中使用的气体的进料。结果在内表面上产生SiOxCy的衔接涂层或层，其中x为从约0.5至约2.4并且y为从约0.6至约3。

随后在所述工艺期间，在仍保持内腔中的部分真空不被破坏的同时，通过阻挡PECVD工艺施加阻挡涂层或层288，所述阻挡PECVD工艺包括在进料包括线性硅氧烷前体和氧气的气体的同时，施加足够的功率(可替代地，同一概念在本说明书中称为“能量”)以在内腔内产生等离子体。

任选地，在任何实施例中，被提供以在内腔内产生用于施加阻挡涂层或层的等离子体的功率在1-Up涂覆机中为从30至80瓦、任选地从40至80瓦、任选地从50至80瓦、任选地从55至65瓦，或任选地在4-Up涂覆机中为从175至200瓦、任选地从180至190瓦。

任选地，在任何实施例中，为施加阻挡涂层或层而产生的等离子体施加持续12至20秒、任选地持续15至20秒。

任选地，在任何实施例中，使用从0.5至2sccm、任选地0.7至1.3sccm的硅氧烷前体(任选地HMDSO)进料速率施加阻挡涂层或层。

任选地，在任何实施例中，使用从0.5至3.5托、任选地从1至2.5托的压力施加阻挡涂层或层。

任选地，在施加阻挡涂层或层之后，在保持内腔中的部分真空不被破坏的同时，熄灭等离子体，这具有停止施加阻挡涂层或层的效果。任选地，在任何实施例中，在用于阻挡PECVD涂覆工艺的等离子体熄灭之后并且在任选的pH保护PECVD涂覆工艺开始之前(如果使用的话)，可以停止在阻挡PECVD涂覆工艺中使用的气体的进料。作为阻挡层涂覆的结果，在衔接涂层或层与内腔之间产生SiOx的阻挡涂层或层，其中x为从1.5至2.9，如通过XPS所确定。

然后任选地，在保持内腔中的部分真空不被破坏的同时，随后通过pH保护PECVD工艺施加SiOxCy的pH保护涂层或层286。在此式中，x为从约0.5至约2.4并且y为从约0.6至约3，各自如通过XPS所确定。pH保护涂层或层通过pH保护PECVD涂覆工艺任选地施加在阻挡涂层或层与内腔之间。pH保护PECVD工艺包括在进料包括线性硅氧烷前体、任选的氧气和任选的惰性气体稀释剂的气体的同时，施加足够的功率(可替代地，同一概念在本说明书中称为“能量”)以在内腔内产生等离子体。

令人惊讶的是，由于这种处理，与通过除了在施加衔接涂层或层与施加阻挡涂层或层之间破坏内腔中的部分真空之外相同的工艺所制造的相应器皿210相比，通过此工艺制造的涂覆的器皿210具有更低的到内腔中的气体渗透速率常数。

令人惊讶的是，由于这种处理，与通过除了在施加衔接涂层或层与施加阻挡涂层或层之间破坏内腔中的部分真空之外相同的工艺所制造的相应器皿210相比，通过此工艺制造的涂覆的器皿210具有更低的到内腔中的气体渗透速率常数。

可替代地，与通过除了在施加衔接涂层或层与施加阻挡涂层或层之间破坏内腔中的部分真空，并且还在施加阻挡涂层或层与pH保护涂层或层之间破坏内腔中的部分真空之外相同的工艺所制造的相应器皿相比，通过包括任选步骤的此工艺制造的涂覆的器皿具有更低的到内腔中的气体渗透速率常数。任选地，在任何实施例中，涂覆的器皿210具有从0.002至0.1、任选地从0.01至0.1、任选地从0.14至0.05、任选地从0.002至0.02、任选地从0.003至0.12μmol/天/cm2/atm的氧气渗透速率常数(OPRC)。

此工艺的另一个实例是涂覆6mL COP小瓶。通过调整单一有机硅单体(例如HMDSO)和氧气的流量并且还在每层之间改变PECVD生成功率(在任何两层之间不破坏真空)来施加如本发明的此实施例中所述的三层涂层。

将6mL COP小瓶置于器皿架上，密封，并在器皿内抽真空。如下文所指示，小瓶用于在容纳流体的同时便于储存。如果使用血液样品收集管，则预期相称的结果。在抽真空之后，引入前体、氧气和氩气的气体进料，然后在“等离子体延迟”结束时，打开13.56MHz的连续(即不脉冲)RF功率以形成衔接涂层或层。然后关闭功率，调整气体流量，并且在等离子体延迟之后，打开功率以用于第二层-SiOx阻挡涂层或层。然后在气体被切断之前将此过程重复用于第三层，破坏真空密封，并将器皿从器皿架中取出。所述层按照衔接层然后是阻挡层然后是pH保护层的顺序放置。下表中示出了工艺设置的实例。

在许多应用中，容器的热塑性壁需要是对水蒸气和大气气体(包括氧气/氮气)的阻挡。然而，在聚合物基底上对水蒸气产生阻挡不同于对氧或氮产生阻挡。

使用氟碳化合物/烃前体制备的本发明的水蒸气阻挡涂层不同于主要为O2/N2阻挡的SiOx和SiOxCy的涂层，但是作为水蒸气阻挡更不有效。SiOx更经常用于O2气体阻挡涂层。

水分子是极性分子，而大气气体渗透物(如氧分子和氮分子)是非极性的。极性分子(如水分子)通过偶极子-偶极子相互作用(尤其是氢键合)吸引其他极性分子。SiOx/SiOxCy涂层内的水分子与含氧物种之间的氢键使水分子更易于渗透到这些涂层中。氧分子和氮分子是不与这些类型的涂层相互作用的非极性分子。这可能是SiOx/SiOxCy涂层是O2的良好阻挡，但对水蒸气无效的原因。

不受理论的限制，本发明的水蒸气阻挡涂层不包含氧原子以与水分子形成牢固的氢键，所述氢键促进水分子渗透通过涂层。水蒸气阻挡涂层内的高度非极性的化学基团通过疏水相互作用排斥水分子，从而限制了所述水分子的渗透能力。因此，与SiOx/SiOxCy涂层相比，水蒸气阻挡涂层呈现出更高的水蒸气阻挡特性。

本发明提供了具有水阻挡表面的制品，以及还有同时具有水阻挡和氧阻挡特性二者的制品。例如，PET呈现出优异的O2阻挡特性，但差的水蒸气阻挡特性。涂覆有本发明的水蒸气阻挡涂层的由PET制成的血液管呈现出高的水蒸气阻挡特性。

水蒸气传输速率的测试方案

此处描述的程序用于评估任何能够被密封的器皿或包装的水分进入。

·工具和器材

o干燥剂(或正在评估的材料)

o夹压器(Crimper)/铝夹压件/柱塞/塞子

o 环境室

o 小瓶或注射器

o 分析天平

o 丁腈手套

·程序

o使用三福公司(Sharpie)的永不褪色记号笔直接在容器上标记。

o将正在评估的干燥剂或材料置于每个容器中。

o密封所述容器。

o在至少4位天平上称重所述容器，并将重量记录为时间0。

o将称量的容器放在适当的环境室中。

o在测试说明/方案/DB中指定的时间从环境室取出容器。

o除非方案/DB/测试说明中另有说明，否则使容器平衡至室温持续至少10分钟。

o称重容器并根据时间点记录重量。

o将容器返回环境室。

o通过从最终重量中减去容器的初始重量并转换为毫克来计算容器内的水量。

o将水分进入率计算为重量除以在环境室中容纳的天数。

实例

实例1.涂覆有水阻挡涂层的聚丙烯表面上的接触角。

进行此实验以评估本申请的水阻挡涂层如何影响聚合物表面的水接触角。提供了八个聚丙烯平片样品。根据如本说明书中所述的方案，所有样品都用水阻挡涂层涂覆。涂层前体是C4F8，并与Ar气体混合。

涂覆完成后，按照ASTM D7334-08“Standard Practice for SurfaceWettability of Coatings,Substrates and Pigments by Advancing Contact AngleMeasurement[通过前进接触角测量法的涂层、基底和颜料的表面润湿性的标准实施规程]”，通过样品表面上的水滴的测角器角度测量获得每个样品表面的水接触角值。结果示出于下表，并且图像显示于图3。结果示出，水阻挡涂覆的表面比未经涂覆的表面具有始终更大的水接触角。

在此实例中，未涂覆的聚合物表面呈现出<90度的接触角，因此水将润湿所述表面并在其上铺开。水阻挡涂覆的水阻挡涂层将表面的接触角增加至>90度的角度，因此，水将以小珠的形式停留在经涂覆的表面上，并且没有在整个表面上铺开。这可能有助于降低器皿的水蒸气传输速率。

表.对于涂覆有水阻挡涂层的聚丙烯平片的接触角

实例2.聚丙烯管未涂覆的和水阻挡涂层涂覆的外部表面的FTIR光谱的比较。

根据在水阻挡涂层部分中描述的方法，将聚丙烯管A在其外部表面上涂覆本发明的水阻挡涂层，其中所使用的前体是C4F8。根据在水阻挡涂层部分中描述的方法，将另一聚丙烯管B在其外部表面上涂覆本发明的水阻挡涂层，其中所使用的前体是C3F6。涂覆完成后，在未涂覆的聚丙烯管(C)、使用C4F8作为前体的水阻挡涂层涂覆的聚丙烯管(A)和使用C3F6作为前体的水阻挡涂层涂覆的聚丙烯管(B)的外部表面上采集FTIR光谱。所述三个FTIR展示于图4。FTIR光谱清楚地示出，未经涂覆的表面和本发明的水阻挡涂层涂覆的表面明显不同。

实例3.10mL COP小瓶的内部表面上的水阻挡涂层的FTIR光谱。

根据本说明书中所述的方法，将10mL COP小瓶在其内部表面上涂覆本发明的水阻挡涂层，其中所使用的前体是C4F8。涂覆参数如下：

o功率频率13.56MHz

o前体：八氟环丁烷(C4F8)

o气体流速：5sccm

o载气流速：10sccm

o基础压力20毫托

o涂覆压力：90毫托

o涂覆时间：5s

涂覆完成后，获得经涂覆的表面的FTIR光谱。FTIR光谱示出于图4，并且峰值和归属示出于图5。

实例4.水蒸气阻挡涂层(WVBC)的水蒸气传输速率(WVTR)研究以及水蒸气阻挡涂层和三层涂层的加性效应。

进行此实验以评估水蒸气传输速率以及水蒸气阻挡涂层和三层涂层的累积效应。

提供了三个批次的器皿，每个器皿包括200个COP小瓶。根据本说明书中所述的方法，将第一批次的小瓶在其内部表面上仅涂覆水蒸气阻挡涂层，其中所使用的前体是C4F8。涂覆参数如下：

o功率频率13.56MHz

o前体：八氟环丁烷(C4F8)

o气体流速：5sccm

o载气流速：10sccm

o基础压力20毫托

o涂覆压力：90毫托

o涂覆时间：5s。

第二批次的小瓶没有被涂覆。使用与本说明书中针对水蒸气阻挡涂层和三层涂层所述的方法相同的方法，将第三批次的小瓶在其内部表面上涂覆水蒸气阻挡涂层，并且然后在所述水蒸气阻挡涂层的顶部上涂覆三层涂层。

涂覆完成后，测量每个小瓶的WVTR。根据USP物理测试，具体地USP通用第<671>章“Containers-Performance Testing[容器-性能测试]”，并且更具体地“Moisture VaporTransmission Test Methods for Packaging Systems[包装系统的湿蒸气传输测试方法]”部分，将小瓶作为整体制品(带有夹压的塞子)进行测试。计算每批次的小瓶的WVTR和BIF的平均值。所计算的平均WVTR和BIF结果示出于下表和图6。结果证明：1)涂覆有本发明的水蒸气阻挡涂层的器皿提供了比未涂覆的器皿更低的WVTR；2)涂覆有水蒸气阻挡涂层和三层涂层的器皿(其中三层涂层在水蒸气阻挡涂层的顶部)具有比仅涂覆有水蒸气阻挡涂层的器皿更低的WVTR。涂覆有水蒸气阻挡涂层和三层涂层二者的器皿的BIF优于仅涂覆有水蒸气阻挡涂层的器皿的BIF。水蒸气阻挡涂层与三层涂层之间的加性效应是令人惊讶的发现，因为通常三层涂层对WVTR的影响很小。

表.小瓶的WVTR值和BIF

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种具有至少部分被壁限定的内腔的器皿，所述壁具有面向所述内腔的内部表面、外表面以及由所述壁支撑的等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)涂层组，所述PECVD涂层组包含：

使用水阻挡涂层或层前体施加的具有从80至180度、任选地从大于80度至小于180度、任选地从90度至160度、任选地从100度至150度、任选地从110度至150度的水接触角的水阻挡涂层或层，所述前体包含具有每个分子从1至10个、任选地1至6个、1任选地2至6个碳原子和从4至20个氟原子的饱和或不饱和的、直链或环状的脂肪族的氟碳化合物前体中的至少一种，任选地六氟丙烯(C3F6)、八氟环丁烷(C4F8)、四氟乙烯(C2F4)、六氟乙烷(C2F6)、六氟丙烯(C3F6)、八氟环丁烷(C4F8)、全氟己烷(C6F14)、全氟-2-甲基-2-戊烯(C6F12)；具有从1至6个碳原子的饱和或不饱和的烃，例如具有从1至4个碳原子的低级烷烃，具有从2到4个碳原子的烯烃或炔烃，例如乙炔(C2H2)或甲烷(CH4)、任选地乙炔(C2H2)，具有从1至6个碳原子的饱和或不饱和的氢氟碳化合物；或其任何组合；以及

气体阻挡涂层组，其包括从2至1000nm厚的SiO

2.如前述权利要求中任一项所述的器皿，其中，所述水阻挡涂层或层是在所述气体阻挡涂层组与所述壁的内部表面之间。

3.如前述权利要求中任一项所述的器皿，其中，所述气体阻挡涂层组进一步包括pH保护涂层或层，所述pH保护涂层或层包含SiO

4.如前述权利要求中任一项所述的器皿，其中，所述气体阻挡涂层组进一步包括包含SiO

5.如前述权利要求中任一项所述的器皿，其中，所述衔接涂层或层与所述壁直接接触，所述阻挡涂层或层是在所述衔接涂层或层与所述pH保护涂层或层之间；并且所述水阻挡涂层或层施加在所述pH保护涂层或层的内部表面上。

6.如前述权利要求中任一项所述的表面，其中，所述水接触角大于相同的涂覆有仅水阻挡涂层或层或仅气体阻挡涂层组的器皿的水接触角。

7.如前述权利要求中任一项所述的器皿，其中，所述水蒸气阻挡涂层直接施加在所述壁上并且所述气体阻挡涂层组施加在所述水蒸气阻挡涂层的顶部；所述气体阻挡涂层组包括SiO

8.如前述权利要求中任一项所述的器皿，其中，所述水阻挡涂层或层是在所述器皿壁的外表面上并且所述气体阻挡涂层组是在所述器皿壁的内部表面上。

9.一种具有至少部分被壁限定的内腔的器皿，所述壁具有面向所述内腔的内部表面、外表面以及由所述壁支撑的等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)涂层组，所述PECVD涂层组包含使用前体施加的具有从80至180度、任选地从大于80度至小于180度、任选地从90度至160度、任选地从100度至150度、任选地从110度至150度的水接触角的水阻挡涂层或层，所述前体包含具有从1至6个碳原子的饱和或不饱和的氟碳化合物前体、具有从1至6个碳原子的饱和或不饱和的烃、具有从1至6个碳原子的饱和或不饱和的氢氟碳化合物、或这些前体中的两个或更多个的组合。

10.如前述权利要求中任一项所述的器皿，其中，所述水阻挡涂层或层前体包含具有从2至6个碳原子的不饱和的氟碳化合物前体，任选地六氟丙烯(C

11.如前述权利要求中任一项所述的器皿，其中，所述水阻挡涂层或层与所述壁的内部表面直接接触。

12.如前述权利要求中任一项所述的器皿，其中，所述水阻挡涂层或层与所述壁的外表面直接接触。

13.如前述权利要求中任一项所述的器皿，其中，与对应的没有所述水阻挡涂层或层的器皿相比，所述包括所述水阻挡涂层或层的器皿的水蒸气传输阻挡改善因子(BIF)大于1，任选地是2、任选地是4、任选地是6、任选地是8。

14.如前述权利要求中任一项所述的器皿，其中，所述器皿的水蒸气传输速率(WVTR)低于对应的没有所述水阻挡涂层或层的器皿的水蒸气传输速率。

15.如前述权利要求中任一项所述的器皿，其中，与对应的没有所述水阻挡涂层或层的器皿相比，水、二甲亚砜(DMSO)、乙醇、或这些中的两种的任何组合或全部中的至少一种的蒸气传输阻挡改善因子(BIF)大于1、任选地在2与20之间、任选地在4与20之间、任选地在6与20之间、任选地在8与20之间、任选地在2与10之间、任选地在4与10之间、任选地在6与10之间、任选地在8与10之间、任选地在2与5之间、任选地在4与5之间、任选地在1.5与10之间、任选地在1.5与8之间、任选地在1.5与6之间、任选地在1.5与4之间、任选地在1.5与2之间。

16.如前述权利要求中任一项所述的器皿，其中，所述壁的至少一部分包含烯烃聚合物、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)、聚甲基戊烯、聚苯乙烯、氢化聚苯乙烯、聚环己基乙烯(PCHE)、杂原子取代的烃聚合物、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚偏二氯乙烯(PVdC)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯、聚乳酸、环氧树脂、尼龙、聚氨酯聚丙烯腈、聚丙烯腈(PAN)、离聚物树脂、

17.如前述权利要求中任一项所述的器皿，所述器皿是微板、离心管、孔板、微孔板、小瓶、移液器、瓶、罐、注射器、药筒、烧瓶、冷冻小瓶、泡罩包装、安瓿、抽真空采血管、试样管、色谱小瓶、化妆品容器、医疗诊断吸管、样品小瓶、测定管、移液管、试剂容器、刚性管或柔性管、

18.如前述权利要求中任一项所述的器皿，所述器皿具有总体上为圆柱形的内腔。

19.如前述权利要求中任一项所述的器皿，其中，所述内腔具有内径、内轴向长度以及从1:1至20:1、任选地从1:1至15:1、任选地从1:1至10:1、任选地从1:1至5:1、任选地从1:1至3:1、任选地从1:1至2:1、任选地从2:1至20:1、任选地从2:1至15:1、任选地从2:1至10:1、任选地从2:1至5:1、任选地从2:1至3:1、任选地从3:1至20:1、任选地从3:1至15:1、任选地从3:1至10:1、任选地从3:1至5:1、任选地从5:1至20:1、任选地从5:1至15:1、任选地从5:1至10:1、任选地从10:1至20:1、任选地从10:1至15:1、任选地从15:1至20:1的内轴向长度与内径的纵横比。

20.如前述权利要求中任一项所述的器皿，所述器皿含有湿敏材料，任选地冻干药物、诊断试剂、或局部用组织粘合剂。

21.一种制造如前述权利要求中任一项所述的器皿的方法，所述方法包括：至少部分地抽真空与所述壁的表面相邻的区域，形成经部分抽真空的区域；

将所述水阻挡涂层或层前体进料至所述经部分抽真空的区域，并且在所述经部分抽真空的区域中产生等离子体，形成由与所述经抽真空的区域相邻的所述壁支撑的水阻挡涂层或层；

在将所述水阻挡涂层或层前体进料的步骤之前或之后，将所述气体阻挡涂层组的第一涂层或层的前体气体进料至所述经部分抽真空的区域，并且在所述经部分抽真空的区域中产生等离子体，形成由与所述经抽真空的区域相邻的所述壁支撑的气体阻挡涂层组的涂层或层。

22.如任一项前述方法权利要求所述的方法，其进一步在将所述气体阻挡涂层组的第一涂层或层的前体气体进料之后包括：将所述气体阻挡涂层组的第二涂层或层的前体气体进料至所述经部分抽真空的区域，并且在所述经部分抽真空的区域中产生等离子体，形成由与所述经抽真空的区域相邻的所述壁支撑的气体阻挡涂层组的第二涂层或层。

23.如任一项前述方法权利要求所述的方法，其中，在至少两个所述进料步骤之间，所述经抽真空的区域中的真空没有被破坏。

24.如任一项前述方法权利要求所述的方法，其中，在至少三个所述进料步骤之间，所述经抽真空的区域中的真空没有被破坏。

25.一种用于制造如前述权利要求中任一项所述的器皿或表面的方法。

26.一种适合于制造如前述权利要求中任一项所述的器皿的器皿处理系统。

27.如前述权利要求中任一项所述的器皿作为容器用于水敏感的样品的用途。