CN108602314A - 阻气膜及阻气膜的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在高温高湿环境下也具有高阻隔性的阻气膜及其制造方法。阻气膜依次包括膜基材、有机层及二氧化硅层，上述二氧化硅层含有在硅原子与氧原子之间至少含有共价键的二氧化硅高分子，并且上述有机层的碳原子浓度为50％以上。一种阻气膜的制造方法，其中，在膜基材上形成碳原子浓度为50％以上的有机层，在上述有机层上涂布含有硅化合物的涂布液以形成含有该硅化合物的层，用真空紫外线照射含有上述硅化合物的层以形成含有在硅原子与氧原子之间至少具有共价键的二氧化硅高分子的二氧化硅层。

Description

阻气膜及阻气膜的制造方法
技术领域
本发明涉及一种阻气膜及阻气膜的制造方法。
背景技术
作为阻气膜，以往公知有在塑料膜的表面形成有无机层的膜。近年来，如专利文献1或专利文献2所见，还开发了包括如下阻气层的阻气膜，该阻气层通过对作为玻璃涂层剂而公知的聚硅氮烷溶液的涂膜进行真空紫外线照射处理而获得。在如专利文献1或专利文献2中所记载的阻气膜中，在上述阻气层和基材之间设置由二氧化硅粒子和树脂形成的层或由聚硅氧烷形成的层，从而实现维持耐久性和高阻隔性。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5741489号
专利文献2：日本特开2013-39786号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
本发明人对专利文献1或专利文献2所述的阻气膜进行研究的结果，发现在高温高湿环境下阻隔性降低的例子。本发明的课题在于提供一种阻气膜及其制造方法，该阻气膜作为包括由聚硅氮烷溶液等的涂膜形成的二氧化硅层的阻气膜，即使在高温高湿环境下也具有高阻隔性。
用于解决技术课题的手段
为了解决该课题，本发明人对设置在阻气层和基材之间的层进行了各种研究，并推测在专利文献1或专利文献2所公开的层中，因在高温环境下释放出二氧化硅粒子的吸附水或聚硅氧烷中的未反应部分发生反应而释放出醇或水引起的阻气层的劣化导致阻气膜的阻隔性降低。本发明人基于该推测进行了进一步的研究，并发现了作为设置在阻气层和基材之间的层的优选组成，以至完成了本发明。
即，本发明提供了以下[1]至[16]。
[1]一种阻气膜，其依次包括膜基材、第1有机层及二氧化硅层，其中，
所述二氧化硅层含有在硅原子与氧原子之间至少具有共价键的二氧化硅高分子，
所述第1有机层的碳原子浓度为50％以上。
[2]根据[1]所述的阻气膜，其中，所述第1有机层与所述二氧化硅层直接接触。
[3]根据[1]或[2]所述的阻气膜，其还包括无机层，
所述第1有机层与所述无机层直接接触。
[4]根据[1]或[2]所述的阻气膜，其还包括无机层，
依次包括所述膜基材、所述第1有机层、所述二氧化硅层及所述无机层。
[5]根据[3]或[4]所述的阻气膜，其中，所述无机层为蒸镀层。
[6]根据[1]至[5]中任一项所述的阻气膜，其中，所述第1有机层的原子数比为O/C＝0.050～1.0且Si/C＝0.00～0.10。
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的阻气膜，其中，所述第1有机层的膜厚为0.5～10μm。
[8]根据[1]至[7]中任一项所述的阻气膜，其中，所述二氧化硅层的膜厚为50～1000nm。
[9]根据[1]至[8]中任一项所述的阻气膜，其中，所述二氧化硅层的原子数比为Si:O:N＝1:0.1～1.2:0.5～1.5。
[10]根据[1]或[2]所述的阻气膜，其还包括无机层及第2有机层，
依次包括所述膜基材、所述第1有机层、所述二氧化硅层、所述无机层及所述第2有机层，并且所述第2有机层的碳原子浓度为50％以上。
[11]一种阻气膜的制造方法，其包括：
在膜基材上形成碳原子浓度为50％以上的有机层的工序；
将含有硅化合物的涂布液涂布到所述有机层上以形成含有硅化合物的涂层的工序；及
用真空紫外线照射含有所述硅化合物的涂层以形成含有在硅原子与氧原子之间至少具有共价键的二氧化硅高分子的二氧化硅层的工序。
[12]根据[11]所述的阻气膜的制造方法，其中，
形成所述涂层的工序是将涂布液涂布到所述有机层的表面的工序，
该方法还包括通过蒸镀法或溅射法在所述二氧化硅层的表面形成无机层的工序。
[13]根据[11]所述的阻气膜的制造方法，其还包括：
通过蒸镀法或溅射法在所述有机层的表面形成无机层的工序，
形成所述涂层的工序是将涂布液涂布到所述无机层的表面的工序。
[14]根据[12]或[13]所述的阻气膜的制造方法，其中，
所述无机层通过化学气相沉积法形成。
[15]根据[11]至[14]中任一项所述的阻气膜的制造方法，其中，
所述硅化合物是全氢聚硅氮烷。
[16]根据[11]至[15]中任一项所述的阻气膜的制造方法，其中，
所述有机层的原子数比为O/C＝0.050～1.0且Si/C＝0～0.1。
发明效果
根据本发明，能够提供一种在高温高湿环境下也具有高阻隔性的阻气膜及其制造方法。
具体实施方式
以下，对本发明的内容进行详细说明。另外，在本说明书中，“～”是以将其前后所记载的数值作为下限值及上限值而包含的含义来使用。本说明书中，“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯的任一方或双方”。“(甲基)丙烯酰基”等也相同。
<阻气膜>
本发明的阻气膜依次包括膜基材、有机层及二氧化硅层。本发明的阻气膜优选还包括无机层。关于无机层，优选以成为如下顺序的方式包括，即，有机层、二氧化硅层及无机层，或者有机层、无机层及二氧化硅层，更优选以成为如下顺序的方式包括，即，有机层、二氧化硅层及无机层。在本发明的阻气膜中，优选有机层与二氧化硅层直接接触，或者优选还包括无机层，并且有机层与无机层直接接触。
本发明的阻气膜可以包括其他层。例如，优选阻气膜还包括第2有机层。本发明的阻气膜可以包括两层以上的二氧化硅层，也可以包括两层以上的无机层，也可以交替层叠两层以上的二氧化硅层和两层以上的无机层。
作为阻气膜的层结构的优选例子，可举出以下层结构。并且，以如下顺序层叠。
膜基材、有机层、二氧化硅层；膜基材、有机层、二氧化硅层、无机层；膜基材、有机层、无机层、二氧化硅层；膜基材、有机层、二氧化硅层、二氧化硅层；膜基材、有机层、二氧化硅层、无机层、二氧化硅层；膜基材、有机层、无机层、二氧化硅层、无机层；膜基材、有机层、无机层、二氧化硅层、二氧化硅层；膜基材、有机层、无机层、二氧化硅层、无机层、二氧化硅层；膜基材、有机层、二氧化硅层、无机层、二氧化硅层、无机层；膜基材、有机层、二氧化硅层、二氧化硅层、无机层、无机层；膜基材、有机层、无机层、无机层、二氧化硅层、二氧化硅层；膜基材、有机层、二氧化硅层、无机层、二氧化硅层、无机层、二氧化硅层；膜基材、有机层、无机层、有机层、二氧化硅层、无机层；
膜基材、有机层、二氧化硅层、第2有机层；膜基材、有机层、二氧化硅层、无机层、第2有机层；膜基材、有机层、无机层、二氧化硅层、第2有机层；膜基材、有机层、二氧化硅层、二氧化硅层、第2有机层；膜基材、有机层、二氧化硅层、无机层、二氧化硅层、第2有机层；膜基材、有机层、无机层、二氧化硅层、无机层、第2有机层；膜基材、有机层、无机层、二氧化硅层、无机层、二氧化硅层、第2有机层；膜基材、有机层、二氧化硅层、无机层、二氧化硅层、无机层、第2有机层；膜基材、有机层、二氧化硅层、无机层、二氧化硅层、无机层、二氧化硅层；膜基材、有机层、无机层、有机层、二氧化硅层、无机层、第2有机层。
其中，尤其优选如下结构：膜基材、有机层、二氧化硅层、无机层；膜基材、有机层、二氧化硅层、二氧化硅层；膜基材、有机层、二氧化硅层、无机层、二氧化硅层；膜基材、有机层、无机层、二氧化硅层、二氧化硅层；膜基材、有机层、二氧化硅层、无机层、二氧化硅层、无机层；膜基材、有机层、二氧化硅层、无机层、二氧化硅层、无机层、二氧化硅层；膜基材、有机层、无机层、二氧化硅层、无机层；膜基材、有机层、无机层、二氧化硅层、无机层、二氧化硅层。
构成阻气膜的层数没有特别限定，但典型地优选3层～10层，更优选4～7层。本发明的阻气膜具有膜基材、有机层、无机层及二氧化硅层以外，还可以具有功能层。在日本特开2006-289627号公报的0036～0038段中详细记载了功能层。作为除这些以外的功能层的例子，可举出消光剂层、耐溶剂层、抗静电层、平滑化层、密合改善层、遮光层、防反射层、硬涂层、应力缓和层、防雾层、防污层及被印刷层等。
阻气膜的膜厚优选为10μm～200μm，更优选为20μm～150μm。
本发明的阻气膜是在高温高湿环境下也具有高阻隔性的阻气膜。本发明的阻气膜在85℃、85％RH的条件下放置250小时的湿热试验前后的水蒸气透过率[g/m2·天]优选满足以下式(A)。
WVTR(0)/WVTR(1)≥0.1……(A)
WVTR(0)：制备后立即(湿热试验前)的水蒸气透过率
WVTR(1)：湿热试验后的水蒸气透过率
更优选WVTR(0)/WVTR(1)≥0.2。
[膜基材]
膜基材可以是塑料膜。所使用的塑料膜只要是能够保持包括在其上设置的有机层及二氧化硅层的层叠体的膜，则对材质、厚度等没有特别限制，并且能够根据使用目的等而适当选择。作为塑料膜，具体而言，可举出聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯树脂、甲基丙烯酸树脂、甲基丙烯酸-马来酸共聚物、聚苯乙烯树脂、透明氟树脂、聚酰亚胺、氟化聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、纤维素酰化物树脂、聚氨酯树脂、聚醚醚酮树脂、聚碳酸酯树脂、脂环式聚烯烃树脂、聚芳酯树脂、聚醚砜树脂、聚砜树脂、环烯烃共聚物、芴环改性聚碳酸酯树脂、脂环改性聚碳酸酯树脂、芴环改性聚酯树脂及丙烯酰化合物等热塑性树脂。作为膜基材，能够尤其优选使用聚酯树脂。
膜基材的膜厚优选为8μm～200μm，更优选18μm～150μm。
[二氧化硅层]
二氧化硅层是含有在硅原子和氧原子之间至少具有共价键的二氧化硅高分子的层。二氧化硅层是与后述的无机层不同的层，并且是利用扫描型透射电子显微镜(STEM)以透射电子像(TEM图像)拍摄阻气膜的剖面时，能够确认为比无机层的颜色浅的层的层。认为观察到颜色浅的原因是原子密度更低。二氧化硅层是玻璃状的层即可。二氧化硅层是由涂布了含有上述二氧化硅高分子作为原料的涂布液而得到的层形成的层。
二氧化硅层的硅原子(Si)、氧原子(O)、氮原子(N)的原子数比优选为Si:O:N＝1:0.1～1.2:0.5～1.5，更优选Si:O:N＝1:0.1～0.5:0.8～1.4。硅、氧、氮的原子数比是通过XPS法(X射线光电子能谱法)测量的值。作为XPS表面分析装置没有特别限制，例如，可以使用由VG Scientific公司制造的ESCALAB-200R。
二氧化硅层可以含有碳原子，但是优选二氧化硅层实际上不含有碳原子。具体而言，优选二氧化硅层是在XPS法中未检测出碳原子的层。
二氧化硅高分子是通过涂层的紫外线照射而由硅化合物作为原料而获得的产物，并且在硅原子和氧原子之间至少具有共价键。二氧化硅高分子可以在硅原子彼此之间具有共价键，也可以在硅原子与氧原子之间具有共价键。二氧化硅高分子更优选为氧化硅或氧化氮化硅。二氧化硅层中的二氧化硅高分子通过原子间的共价键进行三维交联而形成高分子。因此认为，例如即使二氧化硅层和后述的无机层的共同之处在于均为氧化硅或氧化氮化硅，但这些层中的化合物的立体结构彼此不同。
作为原料的硅化合物是含有硅原子的化合物，优选为含有硅原子及氮原子的化合物，或者含有硅原子、氮原子及氧原子。硅化合物可以是含有碳原子的有机化合物。硅化合物优选为无机硅化合物。另外，硅化合物可以是高分子或可以交联。硅化合物优选为在硅原子和氮原子之间至少具有共价键的高分子。作为硅化合物的例子，可举出聚硅氮烷、硅氧烷、聚硅氧烷等化合物。作为具体例，可举出日本特开2015-147952号公报的0128～0129段中记载的化合物等。
作为硅化合物尤其优选全氢聚硅氮烷。
二氧化硅层由上述硅化合物和含有催化剂的涂布液形成，其结果，本发明的阻气膜的二氧化硅层优选含有催化剂。作为催化剂的例子，可举出胺催化剂、金属催化剂、吡啶化合物催化剂及无机酸催化剂等。具体而言，可举出日本特开2014-201032号公报的0152段和日本特开2014-2400512号公报的0064段中记载的催化剂。
作为催化剂，尤其优选分子量为200以上且沸点为230℃以上的胺。本发明人等发现，通过使用分子量为200以上且沸点为230℃以上的胺作为催化剂，从而在二氧化硅层的表面形成有无机层的阻气膜的阻隔性即使在高温高湿环境下也不易下降。这是由于，尽管本发明不限于特定的理论，但认为分子量为200以上且沸点为230℃以上的胺作为催化剂，能够形成致密的二氧化硅层，并且即使所形成的二氧化硅层在高温高湿环境下也不容易渗出。由于渗出导致二氧化硅层的致密性降低，而阻隔性有可能变差。另外，尤其是在表面上形成无机层的情况下，已渗出的催化剂存在于界面处，而引起层间密合性降低或无机层破坏，从而有可能导致阻隔性下降。在本发明的阻气膜中，通过使用含有上述特定的胺的涂布液来形成二氧化硅层，从而在高温高湿环境下阻隔性也不易下降。
作为分子量为200以上且沸点为230℃以上的胺的例子，可举出三己胺(分子量：269.5，沸点：265℃)、三辛胺(分子量：353.7，沸点：367℃)、二辛胺(分子量241.5，沸点298℃)、三苯胺(分子量245.3，沸点347℃)等。其中，优选三己胺、三辛胺或二辛胺。
由于本发明的阻气膜包括后述的有机层，因此即使是二氧化硅层不含有分子量为200以上且沸点为230℃的胺的阻气膜，也能够在高温高湿环境下实现更高的阻隔性。
二氧化硅层的膜厚优选为50～1000nm，更优选为100～500nm，进一步优选为150～350nm。
含有硅化合物的涂布液中的上述硅化合物的含量相对于涂布液的固体成分总质量(除去溶剂之后的质量)，优选为94.0质量％～99.9质量％，更优选为96.0质量％～99.7质量％。
在涂布液含有上述催化剂的情况下，涂布液中的催化剂的含量相对于涂布液的固体成分总质量(除去溶剂之后的质量)，优选为0.1质量％～10.0质量％，更优选为0.3质量％～5.0质量％。在催化剂为分子量为200以上且沸点为230℃以上的胺的情况下，相对于涂布液的固体成分总质量(除去溶剂之后的质量)，优选为0.1质量％～5.0质量％，更优选为0.3质量％～3.0质量％。
涂布液还可以含有上述硅化合物及上述介质以外的添加剂。
另外，作为涂布液的溶剂，例如可举出戊烷、己烷、环己烷、甲苯、二甲苯等烃溶剂；二氯甲烷、三氯甲烷等卤代烃溶剂；乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯类；丙酮、甲基乙基酮等酮类；二丁醚、二恶烷、四氢呋喃等醚类；SOLVESSO((注册商标)，由Exxon Mobil Corporation制造)等芳族烃溶剂。其中，优选二丁基醚、二甲苯、SOLVESSO。
用于形成二氧化硅层的涂布液涂布到有机层上即可。具体而言，将涂布液涂布到有机层的表面或形成在有机层上的无机层的表面或形成在有机层上的二氧化硅层的表面上即可。
作为涂布方法，可例举喷涂法、旋涂法、喷墨法、浸涂法、气刀涂布法、帘子涂法、辊涂法、绕线棒涂布法、凹版涂布法、滑动式涂布法、模涂法、流延成膜法、棒涂法、凹版印刷法等。其中，优选旋涂法、绕线棒涂布法、凹版涂布法、模涂法。
在涂布液含有溶剂的情况下，可以在涂布之后且紫外线照射之前对涂布液进行干燥。
二氧化硅层用真空紫外线照射含有硅化合物的涂布液的涂层而获得。通过用真空紫外线照射而涂层被改性，由此形成更致密的层。真空紫外线的照射处理可以是准分子照射处理。真空紫外线的波长为100～200nm，优选为100～180nm。另外，真空紫外线的照度优选为30～280mW/cm2，更优选为60～180mW/cm2。真空紫外线的曝光累积量优选为10～10000mJ/cm2，更优选为100～8000mJ/cm2，进一步优选为200～6000mJ/cm2。
真空紫外线的照射优选在氧浓度和水蒸气浓度低的状态下进行，更优选在氮气等不活泼气体气氛下进行。真空紫外线的照射可以在比常温高的温度条件如60℃～140℃下进行，也可以在常温下进行。
形成二氧化硅层的方法的详细内容可以参考日本特开2014-201032号公报的0149～0208段中的记载。
[无机层]
无机层是含有金属化合物的薄膜层。
无机层中所含有的成分只要满足阻气性能，则没有特别限定，例如为金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧化氮化物或金属氧化碳化物，能够优选使用含有选自Si、Al、In、Sn、Zn、Ti、Cu、Ce或Ta中的一种以上的金属的氧化物、氮化物、碳化物、氧化氮化物，氧化碳化物等。但是，在金属化合物为含Si的氧化物或含Si的氧化氮化物的情况下，金属化合物为与二氧化硅高分子不同的化合物。因此，无机层中的化合物的立体结构与二氧化硅层中的化合物的立体结构相互不同。其中，优选选自Si、Al、In、Sn、Zn或Ti的金属的氧化物、氮化物或氧化氮化物，尤其优选Si的氧化物、Si的氮化物或Si的氧化氮化物、或者Al的氧化物、Al的氮化物或Al的氧化氮化物。这些可以含有其他原子而作为辅助成分。
作为无机层，最优选含有Si(硅)的无机层。这是因为无机层具有更高的透明度和更优异的阻气性。其中，尤其优选含有氧化氮化硅或氮化硅的无机层。
关于无机层，金属的氧化物、氮化物或氧氮化物例如可以含有氢，但是，优选前向卢瑟福散射下的氢浓度为30％以下。
作为1μm见方(一边为1μm的正方形)的平均粗糙度(Ra值)，无机层的平滑性优选小于3nm，更优选为1nm以下。
关于无机层的厚度没有特别限定，通常，一层的厚度在5～1000nm的范围内，优选20～500nm，更优选50～300nm。一层无机层可以是具有多个子层而构成的层叠结构。在这种情况下，各子层的组成可以彼此相同或不同。
在本发明的阻气膜包括两层以上的无机层时，关于各无机层，其组成、形成方法、膜厚等可以彼此相同或不同。优选各无机层的组成彼此相同，更优选组成及形成方法彼此相同。
无机层优选为蒸镀层。即，无机层优选通过蒸镀法或溅射法形成。作为蒸镀法，可举出离子镀法等物理气相沉积法(PVD)及各种化学气相沉积法(CVD)。无机层优选通过化学气相沉积法(CVD)形成。
无机层例如能够在有机层的表面或二氧化硅层的表面或无机层的表面上形成。
作为化学气相沉积法，可举出日本特开2012-097291号公报的0023～0044段中记载的等离子体CVD法。化学气相沉积法中的施加功率为0.1～10kW，且交流电的频率优选为0.05～500kHz。根据原料气体的种类等，真空腔室内的真空度优选设定为0.5～100Pa。关于在使用有机硅化合物的情况下的原料气体、其他化学气相沉积法所需的气体的种类和其量，可以参考例如日本特开2015-147952号公报的0110～0119段中的记载。原料气体优选为六甲基二硅氧烷或1,1,3,3-二羟基四甲基二硅氧烷，化学气相沉积法所需的气体优选为氧气、臭氧气体、氮气、氨气。
[有机层]
本发明的阻气膜包括有机层。阻气膜在膜基材与二氧化硅层之间包括第1有机层，并且还可以包括多个有机层(以下，有时将第1有机层和/或能够进而包括的多个有机层膜简称为“有机层”)。在本发明的阻气膜中，第1有机层的碳原子浓度为50％以上。在本说明书中，碳原子的浓度是指用百分比表示相对于各有机层中包含的原子总数的碳原子的原子数。碳原子浓度是根据原子数比计算出的值，该原子数比根据通过XPS法(X射线光电子能谱法)测定出的值求出。作为XPS表面分析装置没有特别限定，例如可以使用VG Scientific公司制造的ESCALAB-200R。
各有机层的碳原子浓度优选为60％以上，更优选为70％以上。
在本发明的阻气膜中，有机层的原子数比优选为O/C＝0.050～1.0。另外，O/C是各有机层中的氧原子数除以碳原子数而得的数，并且是根据从通过XPS法(X射线光电子能谱法)测量出的值求出的原子数比计算的值。通过设为如上述的原子数比的有机层，从而醇或水能够不容易被释放并且二氧化硅层或无机层能够不容易发生劣化。有机层的原子数比更优选为O/C＝0.070～0.80，进一步优选为O/C＝0.10～0.70。
在本发明的阻气膜中，有机层的原子数比优选为Si/C＝0.00～0.10。另外Si/C是各有机层中的硅原子数除以碳原子数而得的数，并且是根据从通过XPS法(X射线光电子能谱法)测量出的值求出的原子数比计算的值。通过设为如上述的原子数比的有机层，从而醇或水能够不容易被释放并且二氧化硅层或无机层能够不容易发生劣化。有机层的原子数比更优选为Si/C＝0.010～0.095，进一步优选为Si/C＝0.020～0.090。
有机层的原子数比尤其优选为O/C＝0.050～1.0，且Si/C＝0.00～0.10。
有机层能够通过固化有机层形成用组合物而形成。有机层形成用组合物含有聚合性化合物，除此以外，也可以含有聚合引发剂、硅烷偶联剂、无机微粒等。
(聚合性化合物)
上述聚合性化合物优选为在末端或侧链具有烯属不饱和键的化合物和/或在末端或侧链具有环氧基或氧杂环丁烷的化合物。作为聚合性化合物，尤其优选为在末端或侧链具有烯属不饱和键的化合物。作为在末端或侧链具有烯属不饱和键的化合物的例子，可举出(甲基)丙烯酸酯类化合物、丙烯酰胺类化合物、马来酸酐等，优选(甲基)丙烯酸酯类化合物，尤其优选丙烯酸酯类化合物。
作为(甲基)丙烯酸酯类化合物，优选(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯或聚酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯等。
作为(甲基)丙烯酸酯类化合物，具体而言，例如能够使用日本特开2013-43382号公报的0024～0036段或日本特开2013-43384号公报的0036～0048段中记载的化合物。并且能够使用WO2013/047524中记载的具有芴骨架的多官能丙烯酸类单体。
相对于聚合性组合物的固体成分(挥发成分挥发后的剩余部分)，聚合性化合物优选含有50质量％以上，更优选含有70质量％以上。上限值并没有特别限定，但优选含有99质量％以下，更优选含有98质量％以下，
可以在有机层形成用组合物中含有两种以上聚合性化合物。
(聚合引发剂)
有机层形成用组合物可以含有聚合引发剂。在使用聚合引发剂的情况下，其含量优选为聚合中涉及的化合物的总量的0.1摩尔％以上，更优选为0.5～5摩尔％。通过采用这样的组成，能够适当地控制经由活性成分生成反应的聚合反应。作为光聚合引发剂的例子，可举出由BASF公司市售的Irgacure系列(例如，IRGACURE 651、IRGACURE 754、IRGACURE184、IRGACURE 2959、IRGACURE 907、IRGACURE 369、IRGACURE 379、IRGACURE 819等)、Darocure系列(例如，DAROCURE TPO、DAROCURE 1173等)、Quantacure PDO、由Lamberti公司市售的Esacure系列(例如，Esacure TZM、Esacure TZT、Esacure KTO46等)等。
有机层形成用组合物中的聚合引发剂的含量优选为聚合性化合物的总量的0.1摩尔％以上，更优选为0.5～2.0摩尔％。
(硅烷偶联剂)
有机层形成用组合物可以含有硅烷偶联剂。作为硅烷偶联剂，优选具有与硅键合的甲氧基、乙氧基、乙酰氧基等能够水解的反应性基团的同时，作为与相同硅键合的取代基而具有选自环氧基、乙烯基、氨基、卤素基、巯基及(甲基)丙烯酰基中的一个以上反应基团的取代基。硅烷偶联剂尤其优选具有(甲基)丙烯酰基。作为硅烷偶联剂的具体例，可举出WO2013/146069中记载的由通式(1)表示的硅烷偶联剂及WO2013/027786中记载的由通式(I)表示的硅烷偶联剂等。
硅烷偶联剂在有机层形成用组合物的总固体成分(挥发成分挥发后的剩余部分)中所占的比例优选为0.0～50质量％，更优选为0.0～25质量％。通过将硅烷偶联剂的比例设为上述范围，从而能够在高温高湿环境下醇或水不容易被释放并且二氧化硅层或无机层不容易发生劣化。通过含有硅烷偶联剂，能够提高与二氧化硅层或无机层的密合性。
(无机微粒)
有机层形成用组合物可以含有无机微粒。作为无机微粒，能够举出由选自包括二氧化硅等氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锡、氧化铟、ITO、氧化锌、氧化锆、氧化镁、氧化钙、碳酸钙、滑石、粘土、煅烧高岭土、煅烧硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁和磷酸钙的组中的一个以上的微粒。尤其优选使用氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锆、氧化镁等。
无机微粒在有机层形成用组合物的总固体成分(挥发成分挥发后的剩余部分)中所占的比例优选为0.0～50质量％，更优选为0.0～40质量％，进一步优选为0.0～25质量％，尤其优选为0.0～5质量％。通过将无机微粒的比例设为上述范围，从而能够在高温高湿环境下醇或水不容易被释放并且二氧化硅层或无机层不容易发生劣化。
(溶剂)
有机层形成用组合物可以含有溶剂。作为溶剂的例子，可举出甲乙酮(MEK)等酮、酯类溶剂：2-丁酮、丙二醇单乙醚乙酸酯(PGMEA)、环己酮或这些溶剂中任意两种以上的混合溶剂。其中，优选甲乙酮。
有机层形成用组合物的上述溶剂的含量相对于有机层形成用组合物总量优选为60～97质量％，更优选为70～95质量％。
(有机层的制作方法)
为了制作有机层，首先，有机层形成用组合物设为层状。为了设为层状，可以将有机层形成用组合物涂布在膜基材上。涂布可以在膜基材表面或无机层表面上进行。作为涂布方法，例示浸涂法、气刀涂布法、帘式涂布法、辊涂法、线棒涂布法、凹版涂布法、滑动涂布法或使用美国专利第2681294号说明书中记载的料斗的挤出涂布法(也称为模涂法)，其中，可优选采用挤出涂布法。
有机层形成用组合物经上述涂布之后，可以作为涂膜而进行干燥。
有机层形成用组合物可以通过光(例如，紫外线)、电子束或热射线来固化，优选通过光来固化。尤其优选在25℃以上的温度(例如，30～130℃)下对有机层形成用组合物一边加热，一边使组合物固化。通过加热来促进有机层形成用组合物的自由运动而能够有效地固化组合物，并且能够不对膜基材造成损伤等而成膜。
照射的光是来自高压汞灯或低压汞灯的紫外线即可。优选照射能量为0.1J/cm2以上，更优选为0.5J/cm2以上。
由于聚合性化合物因空气中的氧而聚合受到阻碍，因此优选将聚合时的氧浓度或氧分压力设得较低。在通过氮置换法降低聚合时的氧浓度的情况下，氧浓度优选为2％以下，更优选为0.5％以下。在通过减压法降低聚合时的氧分压力的情况下，总压优选为1000Pa以下，更优选为100Pa以下。
固化后的有机层形成用组合物中的聚合性化合物的聚合率优选为20质量％以上，更优选为30质量％以上，尤其优选为50质量％以上。在此所说的聚合率是指单体混合物中的全部聚合性基团(例如，丙烯酰基及甲基丙烯酰基等)中反应后的聚合性基团的比例。聚合率能够通过红外吸收法定量。
优选有机层光滑且膜硬度高。作为1μm见方的平均粗糙度(Ra值)，有机层的平滑性优选小于3nm，更优选小于1nm。
有机层的膜厚没有特别限定，但从脆性和透光率的观点考虑，优选为0.5μm～10μm，更优选为0.7μm～5μm。
本发明的阻气膜可以包括第2有机层。关于第2有机层，优选以成为如下顺序的方式包括，即，膜基材、第1有机层、二氧化硅层、无机层及第2有机层，并且相对于阻气膜中包括的二氧化硅层、无机层及有机层全部，第2有机层优选为最外层。本发明的阻气膜可以包括第3以上的有机层。第2以上的有机层可以与上述的第1有机层相同或不同。第2以上的有机层的碳原子浓度可以不在上述范围内而与上述的第1有机层不同，但碳原子浓度优选在上述范围内。另外，关于O/C和Si/C的优选范围与第1有机层的优选范围相同。
[阻气膜的用途]
本发明的阻气膜能够优选用于由空气中的化学成分(氧气、水、氮氧化物、硫氧化物、臭氧等)导致性能劣化的器件或光学部件。作为上述器件的例子，例如可举出有机EL元件、液晶显示元件、薄膜晶体管、触摸板、电子纸、太阳能电池等电子器件，阻气膜优选用于有机EL元件中。
本发明的阻气膜能够用于器件的膜密封。另外，本发明的阻气膜也能够用作器件基板或使用固体密封法的密封用膜。固体密封法是在器件上形成保护层之后，将粘结剂层和阻气膜重叠并固化的方法。粘结剂没有特别限制，可例举热固性环氧树脂、光固化性丙烯酸酯树脂。
(有机EL元件)
在日本特开2007-30387号公报中详细记载使用阻气膜的有机EL元件的例子。
(液晶显示元件)
反射型液晶显示装置具有从下侧依次由下基板、反射电极、下取向膜、液晶层、上取向膜、透明电极、上基板、λ/4板和偏振膜构成的结构。本发明中的阻气膜能够用作上述透明电极基板和上基板。在彩色显示的情况下，优选在反射电极与下取向膜之间或上取向膜与透明电极之间还设置滤色器层。透射型液晶显示装置具有从下侧依次由背光、偏振片、λ/4板、下透明电极、下取向膜、液晶层、上取向膜、上透明电极、上基板、λ/4板及偏振膜构成的结构。其中，包括本发明的阻隔性层叠体或阻气膜的基板能够用作上述上透明电极和上基板。在彩色显示的情况下，优选在下部透明电极与下取向膜之间或上取向膜与透明电极之间还设置滤色器层。液晶单元的种类没有特别限制，优选TN型(扭曲向列：TwistedNematic)、STN型(超扭曲向列：Super Twisted Nematic)或HAN型(混合排列向列：HybridAligned Nematic)、VA型(垂直排列：Vertically Alignment)、ECB型(电控双折射：Electrically Controlled Birefringence)、OCB型(光学补偿弯曲：OpticallyCompensated Bend)、CPA型(连续焰火状排列：Continuous Pinwheel Alignment)、IPS型(面内开关：In Plane Switching)。
(其他)
作为其他应用例，可举出日本特表平10-512104号公报中记载的薄膜晶体管、日本特开平05-127822号公报、日本特开2002-48913号公报等中记载的触摸板、日本特开2000-98326号公报中记载的电子纸、日本特开平9-018042号公报中记载的太阳能电池等。
(光学构件)
作为使用本发明的阻气膜的光学部件的例子可举出圆偏振片。
能够将本发明的阻气膜作为基板，层叠λ/4板和偏振片以制备圆偏振片。此时，以λ/4板的慢轴与偏振片的吸收轴成为45°的方式进行层叠。这种偏振片优选使用向相对于长边方向(MD)为45°的方向延伸的偏振片，例如，能够适当使用日本特开2002-865554号公报中记载的偏光板。
实施例
以下，举出实施例进一步具体地对本发明进行说明。以下的实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理步骤等只要不脱离本发明的宗旨，则能够适当进行变更。因此，本发明的范围并不限定于以下所示的具体例。
<实施例1的阻气膜的制作>
[有机层的形成]
向聚萘二甲酸乙二醇酯膜(PEN，Teijin DuPont公司制造，TEONEX Q65FA，厚度：100μm)用线棒涂布含有聚合性化合物(DAICEL-ALLNEX LTD.制造，TMPTA：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、光聚合引发剂(BASF公司制造，IRGACURE819)及2-丁酮的聚合性组合物(以质量比计，设为TMPTA:IRGACURE819:2-丁酮＝19.4:0.6:80)，并在80℃下干燥3分钟。接着，使用高压汞灯在氧含量为100ppm以下的氮气氛中，对干燥后的聚合性组合物照射紫外线(照射量：0.5J/cm2)而使其固化。由此制备出厚度为4μm的有机层。
[二氧化硅层的形成]
通过旋涂法将涂布液A涂布到上述有机层的表面上之后，将涂层在80℃下干燥1分钟。在条件A下对干燥后的涂层进行照射处理，由此获得具有厚度为250nm的二氧化硅层的层叠体。
(涂布液A)
将全氢聚硅氮烷(PHPS)溶液(PHPS：20质量％，二丁基醚：80质量％)和胺溶液(N,N,N’,N’-四甲基-1，6-二氨基己烷：5质量％，二丁基醚：95质量％)混合，制备成全氢聚硅氮烷与N,N,N’,N’-四甲基-1，6-二氨基己烷的质量比为100:1，之后用二丁基醚进行稀释，使得涂布液A的质量％成为10质量％，由此得到涂布液A。
(条件A)
使用载物台移动式氙准分子照射装置(M.D.Excimer公司制造，MECL-M-1-200)，在以下条件下进行照射处理。另外，关于氧浓度的调整，通过流量计测量导入到照射室内的氮气及氧气流量并根据导入到该照射室中的氮气/氧气流量比来进行。
照度：140mW/cm2(主峰值发光波长：172nm)
载物台温度：100℃
试样和光源之间的距离：1mm
处理环境：干燥的氮气气氛
处理环境的氧浓度：0.1体积％
载物台移动速度：10mm/秒
准分子光曝光累积量：6500mJ/cm2
[无机层的制作]
在条件B下，在上述二氧化硅层的表面上设置厚度为250nm的无机层以获得层叠体(条件B)。
将聚萘二甲酸乙二醇酯膜(PEN，Teijin DuPont公司制造，TEONEX Q65FA)沿层叠体的前后方向粘接，从而制备出辊。使用日本特开2012-97291号公报的图1中示出的装置，在下述成膜条件下将无机层设置在二氧化硅层表面上。
(成膜条件)
原料气体(HMDSO：六甲基二硅氧烷)的供给量：25ml/分钟
氧气(O2)的供给量：500ml/分钟
真空腔室内的真空度：2Pa
来自等离子生成用电源的施加功率：1.2kW
来自等离子生成用电源的频率：80kHz
膜输送速度：0.5m/分钟
<实施例2～7、比较例1及比较例2的阻气膜的制作>
如下形成了有机层，除此以外，以与实施例1的阻气膜的制备相同的步骤制作出实施例2～7、比较例1及比较例2的阻气膜。
(实施例2)
将有机层的聚合性化合物由TMPTA变更为Shin-Nakamura Chemical Co,Ltd.制造的A-DCP，除此以外，以与实施例1相同的方式制作出阻气膜。
(实施例3)
将有机层的聚合性化合物变更为TMPTA与Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造的KBM5103的混合物(以质量比计，TMPTA:KBM5103＝80:20)，除此以外，以与实施例1相同的方式制作出阻气膜。
(实施例4)
将有机层的聚合性化合物变更为A-DCP与KBM5103的混合物(以质量比计，A-DCP:KBM5103＝80:20)，除此以外，以与实施例1相同的方式制作出阻气膜。
(实施例5)
将有机层的聚合性化合物由TAGTA变更为TOAGOSEI CO.,LTD.制造的M-305，除此以外，以与实施例1相同的方式制作出阻气膜。
(实施例6)
将有机层的聚合性化合物变更为TMPTA与Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造的KBM5103的混合物(以质量比计，TMPTA:KBM5103＝50:50)，除此以外，以与实施例1相同的方式制作出阻气膜。
(实施例7)
在实施例1中使用的聚合性组合物中添加二氧化硅粒子(NISSAN CHEMICALINDUSTRIES,LIMITED制造，MEK-ST-40，粒径10～15nm，固体成分浓度40质量％)以形成聚合性组合物(以质量比计，设为TMPTA:MEK-ST-40:IRGACURE819:2-丁酮＝15.5:9.8:0.6:74.1)，除此以外，以与实施例1相同的方式制作出阻气膜。
(比较例1)
将有机层的聚合性化合物由TMPTA变更为TOAGOSEI CO.,LTD.制造的M-240，除此以外，以与实施例7相同的方式制作出阻气膜。
(比较例2)
将聚合性组合物中的质量比设为TMPTA:MEK-ST-40:IRGACURE819:2-丁酮＝9.7:24.3:0.6:65.4，除此以外，以与实施例7相同的方式制作出阻气膜。
<阻气膜的评价>
(水蒸气透过率的测定)
通过钙腐蚀法(日本特开2005-283561号公报中记载的方法)测定了所获得的各阻气膜的水蒸气透过率[g/(m2·天)]。将刚刚制作后的水蒸气透过率设为WVTR(0)，将在85℃、85％RH的条件下放置250小时后的水蒸气透过率设为WVTR(1)。结果示于表1。
(二氧化硅层的原子数比(Si:O:N)的测定)
使用形成上述无机层前的二氧化硅层表面，通过XPS法测定二氧化硅层的原子数比。在XPS中，使用由VG Scientific制造的ESCALAB-200R。作为X射线阳极，使用Mg，以600W的输出(加速电压：15kV，发射电流：40mA)进行了测量。结果如表1所示。
(有机层的原子数比(Si:O:C)的测定)
使用上述二氧化硅层形成前的有机层表面，通过XPS法，以与二氧化硅层的原子数比的测定相同的方式，对有机层的原子数比进行了评价。表中，将有机层的碳原子浓度表示为“C率”。
C率 O/C Si/C WVTR(0) WVTR(1) WVTR(0)/WVTR(1)
实施例1 67 0.48 0.00 2×10-5 6×10-5 0.33
实施例2 82 0.22 0.00 2×10-5 5×10-5 0.40
实施例3 65 0.51 0.02 2×10-5 6×10-5 0.33
实施例4 78 0.27 0.02 2×10-5 4×10-5 0.50
实施例5 62 0.58 0.00 2×10-5 1×10-4 0.20
实施例6 64 0.52 0.05 2×10-5 2×10-4 0.10
实施例7 57 0.68 0.09 2×10-5 2×10-4 0.10
比较例1 45 1.09 0.14 2×10-6 5×10-4 0.04
比较例2 39 1.20 0.35 2×10-5 6×10-4 0.03
<实施例11～17、比较例11及比较例12的阻气膜的制作>
使用其它胺溶液(三己胺：5质量％，二丁基醚：95质量％)来代替用于形成二氧化硅层的涂布液A的胺溶液，以制备成全氢聚硅氮烷与三己胺的质量比成为100:1，除此以外，以与实施例1～7、比较例1及比较例2的阻气膜的制作相同的方式制作出实施例11～17、比较例11及比较例12的阻气膜，并以相同的方式进行评价。结果如表2所示。
C率 O/C Si/C WVTR(0) WVTR(1) WVTR(0)/WVTR(1)
实施例11 67 0.48 0.00 2×10-5 5×10-5 0.40
实施例12 82 0.22 0.00 2×10-5 4×10-5 0.50
实施例13 65 0.51 0.02 2×10-5 4×10-5 0.50
实施例14 78 0.27 0.02 2×10-5 3×10-5 0.67
实施例15 62 0.58 0.00 2×10-5 8×10-5 0.25
实施例16 64 0.52 0.05 2×10-5 8×10-5 0.25
实施例17 57 0.68 0.09 2×10-5 1×10-4 0.20
比较例11 45 1.09 0.14 2×10-6 3×10-4 0.07
比较例12 39 1.20 0.35 2×10-5 4×10-4 0.05

Claims (16)

1.一种阻气膜，其依次包括：
膜基材；
第1有机层；及
二氧化硅层，
所述二氧化硅层含有在硅原子与氧原子之间至少具有共价键的二氧化硅高分子，
所述第1有机层的碳原子浓度为50％以上。
2.根据权利要求1所述的阻气膜，其中，
所述第1有机层与所述二氧化硅层直接接触。
3.根据权利要求1或2所述的阻气膜，其还包括无机层，
所述第1有机层与所述无机层直接接触。
4.根据权利要求1或2所述的阻气膜，其还包括无机层，
依次包括所述膜基材、所述第1有机层、所述二氧化硅层及所述无机层。
5.根据权利要求3或4所述的阻气膜，其中，
所述无机层为蒸镀层。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的阻气膜，其中，
所述第1有机层的原子数比为O/C＝0.050～1.0且Si/C＝0.00～0.10。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的阻气膜，其中，
所述第1有机层的膜厚为0.5～10μm。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的阻气膜，其中，
所述二氧化硅层的膜厚为50～1000nm。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的阻气膜，其中，
所述二氧化硅层的原子数比为Si:O:N＝1:0.1～1.2:0.5～1.5。
10.根据权利要求1或2所述的阻气膜，其还包括无机层及第2有机层，
依次包括所述膜基材、所述第1有机层、所述二氧化硅层、所述无机层及所述第2有机层，并且所述第2有机层的碳原子浓度为50％以上。
11.一种阻气膜的制造方法，其包括：
在膜基材上形成碳原子浓度为50％以上的有机层的工序；
将含有硅化合物的涂布液涂布到所述有机层上以形成含有硅化合物的涂层的工序；及
用真空紫外线照射含有所述硅化合物的涂层以形成含有在硅原子与氧原子之间至少具有共价键的二氧化硅高分子的二氧化硅层的工序。
12.根据权利要求11所述的阻气膜的制造方法，其中，
形成所述涂层的工序是将涂布液涂布到所述有机层的表面的工序，
该方法还包括通过蒸镀法或溅射法在所述二氧化硅层的表面形成无机层的工序。
13.根据权利要求11所述的阻气膜的制造方法，其还包括：
通过蒸镀法或溅射法在所述有机层的表面形成无机层的工序，
形成所述涂层的工序是将涂布液涂布到所述无机层的表面的工序。
14.根据权利要求12或13所述的阻气膜的制造方法，其中，
所述无机层通过化学气相沉积法形成。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的阻气膜的制造方法，其中，
所述硅化合物是全氢聚硅氮烷。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的阻气膜的制造方法，其中，
所述有机层的原子数比为O/C＝0.050～1.0且Si/C＝0～0.1。
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