CN110158033B

CN110158033B - 一种增强型阻隔膜及其制备方法

Info

Publication number: CN110158033B
Application number: CN201910455593.3A
Authority: CN
Inventors: 胡文玮
Original assignee: Shantou Wanshun New Material Group Co ltd
Current assignee: Shantou Wanshun New Material Group Co ltd
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2039-05-29
Also published as: CN110158033A

Abstract

本发明提供一种增强型阻隔膜及其制备方法，其中，增强型阻隔膜包括基膜，于基膜上设置阻隔层，阻隔层由下而上依次为金属氧化物层、金属氧化物‑氧化硅渐变层、氧化硅层；或阻隔层由下而上依次为金属氮氧化物层、金属氮氧化物‑氮氧化硅渐变层、氮氧化硅层。本发明的增强型阻隔膜的阻隔性能优异，有效减少水气侵入。

Description

一种增强型阻隔膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及保护膜技术领域，尤其涉及一种增强型阻隔膜及其制备方法。

背景技术

专利号为201580002853.1的中国专利揭示了一种波长转换片材保护膜，该保护膜的O/Si比例控制在1.7～2.0之间，可得到优秀的水蒸气阻隔效果以及良好的光学透射率。但是，由于O/Si比例处于不饱和状态，该状态下O₂含量非常的敏感，些微之O₂波动就会影响镀膜速率，造成厚度的差异；尤其是大幅宽连续性的生产上，易造成宽度、长度均匀性上的偏差，从而导致良品率低。

发明内容

本发明提供一种生产过程稳定，提高良品率，且阻隔性能优异，有效减少水气侵入的增强型阻隔膜及其制备方法。

本发明采用的技术方案为：一种增强型阻隔膜，其包括：基膜，于基膜设置一阻隔层，所述阻隔层由下而上依次为金属氧化物层、金属氧化物-氧化硅渐变层、氧化硅层；或所述阻隔层由下而上依次为金属氮氧化物层、金属氮氧化物-氮氧化硅渐变层、氮氧化硅层。

进一步地，所述金属氧化物层为钛的氧化物层、铝的氧化物层、锌的氧化物层、或锡的氧化物层，优选为钛的氧化物层或铝的氧化物层，最优为钛的氧化物层。

进一步地，所述基膜厚度介于6um～50um之间，更优为介于6um～38um之间，最优为介于6um～25um之间。

进一步地，所述阻隔层厚度介于10nm～60nm之间。

进一步地，所述金属氧化物层及所述金属氧化物-氧化硅渐变层的厚度之和介于所述阻隔层总厚度的10％～90％之间，优选为10％～50％之间。

进一步地，所述金属氧化物-氧化硅渐变层的厚度介于所述金属氧化物层及所述金属氧化物-氧化硅渐变层厚度之和的10％～90％之间，优选为10％～50％之间。

进一步地，所述金属氮氧化物层为钛的氮氧化物层、铝的氮氧化物层、锌的氮氧化物层、或锡的氮氧化物层，优选为钛的氮氧化物层或铝的氮氧化物层，最优为钛的氮氧化物层。

进一步地，所述基膜为PET膜、尼龙膜、或OPP膜，优选为PET膜。

本发明还提供如下技术方案：

一种增强型阻隔膜的制备方法，其包括以下步骤：

提供一基膜；

于基膜上采用电子束蒸镀法或感应式蒸镀法形成一阻隔层；

所述阻隔层由下而上依次为金属氧化物层、金属氧化物-氧化硅渐变层、氧化硅层；或所述阻隔层由下而上依次为金属氮氧化物层、金属氮氧化物-氮氧化硅渐变层、氮氧化硅层。

相较于现有技术，本发明的增强型阻隔膜及其制备方法通过将阻隔层设置为由下而上依次为金属氧化物层、金属氧化物-氧化硅渐变层、氧化硅层；或由下而上依次为金属氮氧化物层、金属氮氧化物-氮氧化硅渐变层、氮氧化硅层；从而使得增强型阻隔膜的阻隔性能优异，有效减少水气侵入。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但不应构成对本发明的限制。在附图中，

图1：本发明增强型阻隔膜的生产系统；

图2：本发明增强型阻隔膜一实施例的示意图；

图3：本发明增强型阻隔膜另一实施例的示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，本发明的增强型阻隔膜包括：基膜1，于基膜1上设置一阻隔层，阻隔层由下而上依次为金属氧化物层2、金属氧化物-氧化硅渐变层3、氧化硅层4。进一步，阻隔层厚度介于10nm～60nm之间。

金属氧化物层2为钛的氧化物层、铝的氧化物层、锌的氧化物层、或锡的氧化物层，优选为钛的氧化物层或铝的氧化物层，最优为钛的氧化物层。

基膜1为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜、尼龙膜、或OPP(邻苯基苯酚)膜，优选为PET膜。进一步，基膜1的厚度介于6um～50um之间，更优为介于6um～38um之间，最优为介于6um～25um之间。

金属氧化物层2及金属氧化物-氧化硅渐变层3两层的厚度之和介于阻隔层总厚度的10％～90％之间，优选为10％～50％之间。

金属氧化物-氧化硅渐变层3的厚度介于金属氧化物层2及金属氧化物-氧化硅渐变层3厚度之和的10％～90％之间，优选为10％～50％之间。

如图2所示，在另一实施例中，阻隔层由下而上依次为金属氮氧化物层5、金属氮氧化物-氮氧化硅渐变层6、氮氧化硅层7。

金属氮氧化物层为钛的氮氧化物层、铝的氮氧化物层、锌的氮氧化物层、或锡的氮氧化物层，优选为钛的氮氧化物层或铝的氮氧化物层，最优为钛的氮氧化物层。

以下通过实验验证本发明的增强型阻隔膜的性能；

实施例1:

使用PET薄膜作为基膜，跑膜时，在进入坩锅8的位置放入钛金属，离开坩锅8的位置放入硅，使用电子束蒸镀设备9同时对钛、硅材料进行蒸发，并于反应过程中导入氧气，藉由调整钛、硅于坩锅8中的比例及氧气量，得到氧化钛层、氧化钛-氧化硅渐变层、氧化硅层，共三层结构，厚度为20nm的阻隔层；其中，氧化钛层的厚度为1nm，氧化钛-氧化硅渐变层的厚度相加之和为1nm，氧化硅层的厚度为18nm。

实施例2:

同实施例1方式，但氧化钛层的厚度为5nm，氧化钛-氧化硅渐变层的厚度为5nm，氧化硅层的厚度为10nm，阻隔层的总厚度为20nm。

实施例3:

同实施例1方式，但氧化钛层厚度为9nm，氧化钛-氧化硅渐变层的厚度为9nm，氧化硅层的厚度为2nm，阻隔层的总厚度为20nm。

实施例4:

同实施例1方式，但氧化钛层与氧化钛-氧化硅渐变层的厚度相加之和为30nm，氧化硅层的厚度为30nm，阻隔层的总厚度为60nm。

实施例5:

同实施例1方式，但氧化钛层的厚度为9nm，氧化钛-氧化硅渐变层的厚度为1nm，氧化硅层的厚度为10nm，阻隔层的总厚度为20nm。

实施例6:

实施例7:

同实施例1方式，但氧化钛层的厚度为1nm，氧化钛-氧化硅渐变层的厚度为9nm，氧化硅层的厚度为10nm，阻隔层的总厚度为20nm。

实施例8:

同实施例1方式，但蒸镀材料改为氧化钛与氧化硅。

实施例9:

使用PET薄膜作为基膜，跑膜时，在进入坩锅8的位置放入铝金属，离开坩锅8的位置放入硅，使用电子束蒸镀设备9同时对铝、硅材料进行蒸发，并于反应过程中导入氧气，藉由调整铝、硅于坩锅8中的比例及氧气量，得到氧化铝层、氧化铝-氧化硅渐变层、氧化硅层，共三层结构，厚度为20nm的阻隔层；其中，氧化铝层的厚度为5nm，氧化铝-氧化硅渐变层的厚度为5nm，氧化硅层的厚度为10nm。

实施例10:

使用PET薄膜作为基膜，跑膜时，在进入坩锅8的位置放入氧化锌，离开坩锅8的位置放入硅，使用电子束蒸镀设备9同时对氧化锌、硅材料进行蒸发，并于反应过程中导入氧气，藉由调整氧化锌、硅于坩锅8中的比例及氧气量，得到氧化锌层、氧化锌-氧化硅渐变层、氧化硅层，共三层结构，厚度为20nm的阻隔层；其中，氧化锌层的厚度为5nm，氧化锌-氧化硅渐变层的厚度为5nm，氧化硅层厚度为10nm。

实施例11:

使用PET薄膜作为基膜，跑膜时，在进入坩锅8的位置放入氧化锡，离开坩锅8的位置放入硅，使用电子束蒸镀设备9同时对氧化锡、硅材料进行蒸发，并于反应过程中导入氧气，藉由调整氧化锡、硅于坩锅中8的比例及氧气量，得到氧化锡层、氧化锡-氧化硅渐变层、氧化硅层，共三层结构，厚度为20nm的阻隔层；其中，氧化锡层的厚度为5nm，氧化锡-氧化硅渐变层的厚度为5nm，氧化硅层的厚度为10nm。

实施例12:

使用PET薄膜作为基膜，跑膜时，在进入坩锅8的位置放入钛，离开坩锅8的位置放入硅，使用电子束蒸镀设备9同时对钛、硅材料进行蒸发，并于反应过程中导入氧气及氮气，藉由调整钛、硅于坩锅8中的比例及氧气、氮气量，得到氮氧化钛层、氮氧化钛-氮氧化硅渐变层、氮氧化硅层，共三层结构，厚度为20nm的阻隔层；其中，氮氧化钛层的厚度为5nm，氮氧化钛-氮氧化硅渐变层的厚度为5nm，氮氧化硅层的厚度为10nm。

比较例1:

使用PET薄膜作为基膜，于坩锅8放入硅，使用电子束蒸镀设备98对钛材料进行蒸发，并于反应过程中导入氧气，藉由调整坩锅8中的氧气量，得到氧化硅层厚度为20nm的阻隔膜。

比较例2:

使用PET薄膜作为基膜，于坩锅8放入钛金属，使用电子束蒸镀设备9对钛材料进行蒸发，并于反应过程中导入氧气，藉由调整坩锅8中的氧气量，得到氧化钛层厚度为20nm的阻隔膜

比较例3:

使用PET薄膜作为基膜，于基膜表面与一种含非羟基化含硅前体或金属有机前体接触，吸付于表面上后，于该表面提供活性氧物质，并加入铝、硅材料，形成一折射率1.6，厚度20nm的铝-硅-氧化合物层。

实施例1-8相关性能测试结果如下表：

表一

实施例9-12相关性能测试结果如下表：

表二

比较例1-3相关性能测试结果如下表：

比较上述表一、表二和表三得出以下结论：

1.由实施例1与比较例1可看出，与纯氧化硅层相比，具有氧化钛-氧化硅渐变层的阻隔层，其阻隔效果有明显的提升，于可靠性上也有优良的特性。

2.实施例1,2,3与比较2可看出，纯氧化钛虽然有良好的阻隔效果，但因其折射率太高，造成颜色偏黄，实施例1,2,3搭配氧化钛层为底层、氧化钛-氧化硅渐变层、氧化硅层为顶层，除维持良好的阻隔特性外，也提高光透过率并改善膜面偏黄的问题。

3.实施例1,2,3与比较例1,2可看出，氧化硅层的厚度介于阻隔层总厚度的10％～90％时，搭配氧化钛层及氧化钛-硅氧化物渐变层，可同时兼具透过率、颜色、及阻隔性的效果。当氧化硅层的厚度大于90％时，其特性会趋近于纯氧化硅阻隔层，而暴露出纯氧化硅层的缺点；氧化硅层的厚度小于10％时，氧化钛层与氧化钛-氧化硅渐变层的比例太高，接近纯氧化钛的结构，造成光透过率降低与颜色偏黄的问题。因此，氧化钛层与氧化钛-氧化硅渐变层的厚度之和介于阻隔层总厚度的10％～90％时，其效果最佳。

4.实施例2与实施例4可看出，阻隔层的总厚度在60nm以下时，可得到一光学透过率、b值、阻隔性良好的阻隔层，同时兼具耐弯折性；当阻隔层厚度大于60nm时，其耐弯折性变差，不利于包装材料之应用。

5.实施例5,6,7可看出，氧化钛-氧化硅渐变层的厚度介于氧化钛层及氧化钛-氧化硅渐变层厚度之和的10％～90％之间时，可达到良好的光学、阻隔性及可号性效果，当其占比低于10％时，会趋于单独氧化钛层及氧化硅层两层的结构，其接口位置易发生不同材料密着性的问题。当其占比大于90％时，打底层的之氧化钛层厚度太薄，无法显现出其密着性优异的特性。

6.实施例9与比较例3可看出，经由电子束蒸镀的工艺，蒸镀的氧化铝-铝硅氧化物-氧化硅阻隔层，可得到与使用ALD方式沉积的铝-硅-氧化物阻隔层相同的阻隔效果，但生产效率提高了20倍。

综上，本发明的增强型阻隔膜及其制备方法通过将阻隔层设置为由下而上依次为金属氧化物层、金属氧化物-氧化硅渐变层、氧化硅层；或由下而上依次为金属氮氧化物层、金属氮氧化物-氮氧化硅渐变层、氮氧化硅层；从而使得增强型阻隔膜的阻隔性能优异，有效减少水气侵入。

只要不违背本发明创造的思想，对本发明的各种不同实施例进行任意组合，均应当视为本发明公开的内容；在本发明的技术构思范围内，对技术方案进行多种简单的变型及不同实施例进行的不违背本发明创造的思想的任意组合，均应在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种增强型阻隔膜，其特征在于，包括：基膜，于基膜上设置一阻隔层，所述阻隔层由下而上依次为氧化钛层、氧化钛-氧化硅渐变层和氧化硅层；

其中所述基膜为PET薄膜，氧化钛层的厚度为9nm，氧化钛-氧化硅渐变层的厚度为1nm，氧化硅层的厚度为10nm。

2.一种增强型阻隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

使用PET薄膜作为基膜，跑膜时，在进入坩锅的位置放入钛金属，离开坩锅的位置放入硅，使用电子束蒸镀设备同时对钛、硅材料进行蒸发，并于反应过程中导入氧气，调整钛、硅于坩锅中的比例及氧气量，得到氧化钛层、氧化钛-氧化硅渐变层、氧化硅层，共三层结构，厚度为20nm的阻隔层；其中，氧化钛层的厚度为9nm，氧化钛-氧化硅渐变层的厚度相加之和为1nm，氧化硅层的厚度为10nm。