TWI483851B - 氣體阻隔膜及其製備方法 - Google Patents

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Description

氣體阻隔膜及其製備方法
本申請案主張於2012年5月31日向韓國專利局提出之韓國專利第10-2010-0058018號申請案之優先權，其中該案所揭露之內容全部併入本案參考。
本發明係關於一種氣體阻隔膜及其製備方法。
用於顯示裝置、圖畫框、手工藝品、包裝材料、以及容器之玻璃基底具有多項優點，包括低線性膨脹係數、優異的氣體阻隔性、高光透射率、表面平坦度、優異的耐熱性、以及化學耐受性，但玻璃受到撞擊容易破裂，且其高密度使之質重。
近年來，對於液晶顯示裝置或有機發光顯示裝置，以及電子紙的研究興趣日益增加，以塑膠替代玻璃作為顯示裝置基底的研究正積極的進行。即，當使用塑膠基底替換玻璃基底時，會降低顯示裝置的整體重量，且可提供設計上的靈活性。此外，塑膠基底較玻璃基底更耐衝擊，且其連續性的製程更具有經濟上的效應。
同時，作為顯示裝置基底之塑膠薄膜，需具有 高玻璃轉換溫度，以承受電晶體二極管之製程溫度或透明電極之沉積溫度，且需具有隔絕氧氣以及水氣之特性，以預防液晶以及有機發光材料的老化；小的線性膨脹係數以及低的尺寸穩定性，以預防基底於製程溫度下的形變；與使用傳統玻璃基底之製備裝置相容之高機械強度；化學耐受性以承受蝕刻製程；高度光透射率；低雙折射率；以及其表面耐刮性。
然而，由於沒有高性能的聚合物基材膜(包括聚合物膜以及一聚合物-無機材料複合膜)可滿足所有的條件，因此目前正嘗試以塗佈多層功能層於聚合物基材膜上，以提供具有上述物理性質之膜層。具有代表性之功能層的例子係包括：一有機-無機複合膜，以減少聚合物表面產生的缺陷且使其平坦化；一無機材料構成之氣體阻隔膜以防止如氧以及水氣之氣體流入；以及一保護塗層，使其表面具有抗刮特性。
在許多傳統的多層塑膠基底中，無機材料氣體阻隔膜係形成於一聚合物基底上。在此，該多層塑膠基底的問題可能在於該聚合物基底之轉化，以及由於聚合物基底與氣體阻隔膜之線性膨脹係數差異較大，而使一無機薄膜產生裂痕以及剝離。據此，設計一適當的多層結構以減少層與層之間的應力，且塗層間具有黏著性質是非常重要的。
尤其，如日本專利申請公開號第2007-533860號所揭示，通常係使用電漿處理以增加層與層間之介面之 黏著力，利用此種技術，一無機層以及一保護塗層之間之黏著力於室溫下是足夠的，但於惡劣條件下，其黏著強度將因無機層的形變而降低。
本發明係提供一種氣體阻隔膜，其在惡劣條件下，一無機層以及一保護塗層之間具有優異的黏著性質。
本發明之一方面係在於提供一種氣體阻隔膜，其係經由依序堆疊之有機-無機複合塗層、一無機層、以及包括由有機矽烷表面改質之無機奈米顆粒之一保護塗層，以強化一基底之一或兩個表面之黏著力，且滿足下列方程式1。
在此，X為該無機層以及該保護塗層間的黏著力維持在90%或以上的時間(小時)，其係於85℃以及85%相對濕度下所進行的黏著力測驗(cross hatch cut test)。
本發明之另一方面係在提供一種製備一氣體阻隔膜之方法，其包括：藉由一溶膠型塗佈組成物形成一有機-無機複合塗層於一基底之一或兩表面上；形成一無機層於該有機-無機複合塗層上；以及藉由混和該溶膠型水解溶液以及一包括由有機矽烷表面改質之無機奈米顆粒之溶液所得之水溶液以形成一保護塗層於該無機層上。
在下文中，本發明之實施例係將參照圖式加以詳細描述。為保持圖式的清晰及簡潔，習知或通用的功能 或配置可於敘述以及附圖中省略。圖中所示之膜的厚度、尺寸、比例、以及形狀可能為了清楚的描述而被放大，因此與本發明所請之範圍無關。
本發明係關於一種氣體阻隔膜，其係經由於一基底的一或兩表面上依序層疊一有機-無機複合塗層、一無機層、以及一保護塗層而形成，其中，該保護塗層係包括由有機矽烷表面改質之無機奈米顆粒，且該氣體阻隔膜係滿足方程式1。
在此，X為該無機層以及該保護塗層間的黏著力維持在90%或以上的時間(小時)，其係於85℃以及85%相對濕度下所進行的黏著力測驗(cross hatch cut test)。
圖1係根據本發明一實施態樣之氣體阻隔膜之剖面圖。如圖1所示，本發明之氣體阻隔膜1依序包括一基底14、以及一有機-無機複合塗層11、無機層12、以及包括無機奈米顆粒之保護塗層13。
有機-無機複合塗層11的作用在於降低基底14與無機層12之間之線性膨脹係數之大的差異，並藉由適當的調控組成物中有機材料與無機材料的組成比例，以增加基底14與無機層12之間之黏著力。此外，有機-無機複合塗層11可使基底的表面平坦化，從而減少該無機層形成時所產生的缺陷。
當該無機層係具有低線性膨脹係數之一高密 度無機層時，可阻障如氧和水之氣體。
具有無機奈米顆粒之該保護塗層可增加基底的硬度以及尺寸穩定性。
具有較密集之無機奈米顆粒之該保護層可加速保護塗層之固化，其係由於該無機奈米顆粒係作為物理交聯的峰值(Peak)，且可降低由於熱而產生尺寸的變化，而產生上述的影響。
本發明中所使用之基底，舉例來說，可使用一塑膠薄膜，且該塑膠薄膜可選自一均聚物(homopolymer)、至少一聚合物摻合物(polymer blends)、以及包含一有機或無機添加物之一聚合物組成物所組成之群組。具有此種特性之聚合物，舉例來說，可使用聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate)、聚芳酯(polyarylate)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚甲基丙烯酸酯(polymethacrylate)、環烯烴共聚物(cyclic olefin copolymer)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚醚砜(polyethersulfone)、聚酰亞胺(polyimide)、聚降冰片烯(polynorbornene)、聚酯(polyester)、聚酰胺(polyamide)、環氧樹脂的固化材料(an epoxy curing material)、或者多官能丙烯酸酯的固化材料(a multifunctional acrylate curing material)。
此外，在本發明中，可使用經由於聚合物中分散奈米材料所形成之塑膠薄膜，此種聚合物複合材料可使用一聚合物-黏土奈米複合物(polymer-clay nano complex)， 藉此，相較於添加習知之複合物，如使用玻璃纖維，由於黏土之粒徑可小於1微米，且具有高長寬比之特性，因此含有少量黏土之聚合物可提升其機械物理特性以及物理特性，如耐熱性、阻氣性、以及尺寸穩定性。換言之，為了增強其物理性質，重要的是，須將剝離的黏土層充分地分散於聚合物本體中，使得該聚合物-黏土複合物滿足上述的條件。聚合物-黏土複合物中之聚合物可為聚苯乙烯(polystyrene)、聚甲基丙烯酸酯(polymethacrylate)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate)、聚富馬酸二甲酯(polyethylenenaphthalene)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚碳酸酯(polycarbonate)、環烯烴共聚物(cyclic olefin copolymer)、聚降冰片烯(polynorbornene)、芳族氟聚酯(aromatic fluorine polyester)、聚醚砜(polyethersulfone)、聚酰亞胺(polyimide)、環氧樹脂(epoxy resin)，或也可以使用多官能丙烯酸酯，如粘土(clay)、合成鋰皂石(laponite)、蒙脫石(montmorillonite)或美佳耐(megadite)。
在本案中，基底可形成厚度為10至1000微米之膜或片材。該基底可之經由流體流延法(solution casting method)或薄膜擠壓法製得，且較佳地，基底製備完成後，可將基底升溫至其玻璃轉換溫度幾秒至幾分鐘的時間以進行退火處理，藉此最小化因溫度所導致的形變。退火處理之後，為了提高其塗佈性以及其貼附性質，可於該塑膠層之表面上塗佈底漆；或如利用如電暈、氧氣或氮氣之電漿之表面處理；UV-臭氧處理；或添加反應氣體之離子束處理。
該有機-無機複合塗層係藉由熱或UV光照而固化包含有機矽烷之溶液態塗層組成物而形成，且該溶液態塗層組成物溶液可包括一適當之添加物、溶劑、聚合催化劑等，以及有機矽烷。
有機矽烷係式1所示之化合物：[式1]R1m SiX4-m
於式1中：X可彼此相同或不相同，且為氫、鹵素、具有1至12個碳原子之烷氧基、醯氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、或N(R2 )2 (在此，R2 係氫或具有1至12個碳原子之烷基)。
R1 可彼此相同或不相同，且為具有1至12個碳原子之烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、烷芳基、芳烯基、烯芳基、芳炔基、炔芳基、或烷基羰基；且具有胺基、醯胺基、醛基、酮基、羧基、巰基、氰基、羥基、具有1至12個碳原子之烷氧基、具有1至12個碳原子之烷氧基羰基、磺酸基、磷酸基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基，環氧基、或乙烯基作為取代基；以及m為1至3之整數。
此外，為了增加有機-無機塗層之鍵結密度(bond density)，塗層溶液的製備可添加具有聚氨酯、尿素、醚、或胺基之烷氧基矽烷添加劑，其係經由3-異氰酸酯基丙基三烷氧基矽烷(glycidoxypropyltrialkoxysilane)、環氧丙氧基丙基三烷氧基矽烷(glycidoxypropyltrialkoxysilane)、環氧丙氧基丙基單烷基二烷氧基矽烷 (glycidoxypropylmonoalkyldialkoxysilane)、環氧丙氧基丙基二烷基單烷氧基矽烷(glycidoxypropyldialkylmonoalkoxysilane)、環氧環己基乙基三烷氧基矽烷(epoxycyclohexylethyltrialkoxysilane)、環氧環己基乙酯單烷基二烷氧基矽烷(epoxycyclohexylethylmono alkyldialkoxysilane)、或環氧環己基乙基烷基單烷氧基矽烷(epoxycyclohexylethyl alkylmonoalkoxysilane)與多元醇(polyol)、多硫醇(polythiol)、或多胺(polyamine)反應而得。
溶劑可使用習知用於水解反應之溶劑，例如醇或蒸餾水。
此外，催化劑並無特別的限制，且可例如為丁醇鋁、丙醇鋯、酸類、或鹼類。
在此使用之添加劑、溶劑、以及催化劑係根據需求而選擇其含量，並無特別的限制。
以100重量份之總塗層組合物為計，使用於有機-無機複合塗層之有機矽烷之含量可為5至35或7至30重量份。
當包括一無機材料之無機層形成於該有機-無機複合塗層上時，可得到一氣體阻隔膜，其於無機層與有機-無機複合塗層之間具有優異黏著力，並藉由該無機層而增強其阻氣特性。
由於基底的氧氣滲透率以及蒸氣滲透率通常為數十至數千單位，為了形成該無機層，可透過物理或化學方法，藉由沉積或塗佈一透明無機材料或具有高密度或 奈米尺寸之薄金屬薄層於聚合物薄膜上以阻擋氧氣以及蒸氣。在此，形成無機阻障層之沉積塗佈方法可使用濺鍍法、化學沉積法、離子鍍法、原子層磊晶法、電漿化學沉積，或溶膠-凝膠法。
在此，當針孔或裂紋等缺陷出現時，透明無機氧化薄膜係難以提供足夠的氧氣以及蒸氣阻隔效果，且對於薄金屬薄膜來說，難以得到無缺陷且具有幾個奈米之均勻厚度，且可見光區之透光度為80%以上之薄膜。由上述方法所形成之無機層之厚度可為5至1000奈米；7至500奈米；或10至200奈米。
無機層可包括金屬氧化物或金屬氮化物，且該金屬可為至少一選自由鋁、鋯、鈦、鉿、鉭、銦、錫、鋅、以及矽所組成之群組。
包括具有經形成於無機層上之有機矽烷表面改質之無機奈米顆粒之保護塗層，可經由混合包括有機矽烷之溶膠型水解溶液以及包括有機矽烷表面改質之無機奈米顆粒之溶液，並塗佈該混合溶液而形成。
作為增強黏著力之有機矽烷，以100重量份之無機奈米顆粒為計，溶液中包括表面改質之無機奈米顆粒之該有機矽烷，其使用量可為10至500、或20至400重量份。在此，當有機矽烷之使用量小於10重量份時，無機層之貼附性質於惡劣條件的測試下產生了剝離，而當有機矽烷之使用量大於500重量份時，則難以提升其黏著力。
以總溶膠型水解溶液為100重量份為計，溶膠 型水解溶液中之有機矽烷之使用量為5至35重量份。在此，當有機矽烷之使用量少於5重量份時，由於其較小的塗層厚度，將限制對於無機層的保護，而當有機矽烷之使用量大於35重量份時，保護效果的提升效果不明顯。
包括經有機矽烷表面改質增強其黏著力之無機奈米顆粒之溶液，可強化該些無機層於惡劣條件下之黏著力。當顆粒表面係經由添加增強黏著力之有機矽烷於無機顆粒溶液中，於水以及催化劑水解時，有機矽烷係反應該於無機顆粒表面上。
無機奈米顆粒可為平面狀或球狀顆粒，球狀顆粒可具有1至100奈米之直徑，而平面狀顆粒可具有1至10奈米之高度。無機奈米顆粒的具體範例係包括氧化鋁奈米顆粒、氧化矽奈米顆粒、氧化鋅奈米顆粒、氧化銻奈米顆粒、氧化鈦奈米顆粒、以及氧化鋯奈米顆粒。
以總保護塗層溶液組合物之固體含量為100重量份計，無機奈米顆粒之含量可為1至50重量份，但組成物的比例可更具所需之物理性質而改變。
保護塗層具有0.1至10微米或0.2至5微米之厚度。
此外，本發明之另一目的係提供了一種氣體阻隔膜之製備方法，包括：利用一溶膠型塗佈組合物於一基底之一或兩個表面上形成一有機-無機複合塗層；形成一無機層於該有機-無機複合塗層上；以及利用一溶液形成一保護塗層於該無機層上，該溶液經由混合一溶膠型水解溶液 以及包括由有機矽烷表面改質之無機奈米顆粒之溶液所製得。
首先，溶膠型塗佈組成物係塗佈於一基底之一或兩表面，接者被固化而形成一有機-無機複合塗層。該有機-無機複合塗層可藉由製備一溶膠型溶液，且塗佈該溶膠型溶液於基底上並固化該塗佈溶液，該溶膠型溶液係經由水解該塗佈組成物而得。塗佈的方法可為旋轉塗佈法、輥塗法、棒塗法、浸漬塗佈法、凹版塗佈、或噴塗法。溶膠型的固化方法可為熱固化、UV固化、紅外線固化、或高頻熱處理。該有機-無機複合塗層可具有0.1至10微米或0.2至5微米之厚度，以平坦化具有數十至數百奈米的表面粗糙度之塑膠基底。當有機-無機複合塗層具有上述範圍之厚度時，粗糙的基底表面係覆蓋市售之塑膠層以平坦化，從而避免局部的應力集中。據此，由於彎曲、冷縮、以及熱脹所產生的裂紋可被最小化，且從而提高複合薄膜的耐久性。此外，由於一無機層係沉積於有機-無機複合塗層上，若該塗層不平坦，於沉積該無機層時將產生缺陷，而因此降低了氣體阻隔性。表面的平坦度越低，則氣體阻隔性越高，因此，介電層之表面平坦度可於2奈米(0.5~2奈米)以內，或1.5奈米(1.0~1.5奈米)以內。
接者，一無機層係形成於有機-無機複合塗層上，該無機層可透過物理或化學方法，藉由沉積或塗佈一具有高密度或奈米厚度薄金屬薄膜之透明無機材料於一有機或有機-無基複合塗層上而形成。關於沉積或塗佈的方法， 可使用濺鍍法、化學沉積法、離子鍍法、原子層磊晶法、電漿化學沉積，或溶膠-凝膠法。由上述方法所形成之無機層厚度可為5至1000奈米、10至500奈米、或10至200奈米。
最後，無機層上之氣體阻隔膜之製備係藉由形成一保護塗層而完成，該保護塗層係藉由混合一溶膠型水解溶液，其包括有機矽烷以及由有機矽烷表面改質之無機奈米粒子之保護塗層溶液，並固化該混合物而形成。該保護塗層之塗佈的方法可為旋轉塗佈法、輥塗法、棒塗法、浸漬塗佈法、凹版塗佈、或噴塗法，其固化方法可為熱固化、UV固化、紅外線固化、或高頻熱處理，固化後之厚度可為0.1至10微米或0.2至5微米。
此外，於本發明中，該氣體阻隔膜可用於應用傳統塑膠薄膜之各個領域，例如，顯示裝置、光伏打電池、封裝材料、容器等。
藉由本發明之實施例以及參考附圖，對於本領域具有通常知識之技術人員來說，發明之上述目的以及其他目的、特徵、以及優勢將更加顯著。
1‧‧‧氣體阻隔膜
11‧‧‧有機-無機複合塗層
12‧‧‧無機層
13‧‧‧保護塗層
14‧‧‧基底
圖1係本發明一較佳實施例之氣體阻隔膜剖視圖。
在下文中，將參照實施例更詳細描述本發明。然而，本發明不僅限於下述實施例。
[實施例1]
使用厚度為100微米之PET膜作為基底(A4300，由東洋紡(TOYOBO)製造)。
溶膠型塗層組合物溶液之製備係經由150克之乙醇稀釋50克之四乙氧基正矽酸鹽(tetraethoxy orthosilicate)以及50克之3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane)，接者添加56.4克的水以及1.6克之HCl(0.1N)，於室溫下反應1天。將完成之溶膠型塗層組合物溶液塗佈於PET膜之表面上，並於120℃下固化10分鐘，從而形成一具有厚度約為0.6微米之有機-無機複合塗層。
於填充有氬氣以及氧氣混合氣體之蒸鍍裝置中，以濺鍍沉積SiOx之無機層於該有機-無機複合塗層上，並具有34奈米之厚度。
另外，利用30克之乙醇稀釋10克之3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷以及10克之四乙氧基正矽酸鹽，接著加入9.5克之蒸餾水以及0.5克之HCl(0.1N)，所得之溶液係於室溫下水解24小時，從而製備溶膠型溶液(a)。
10克之MAST(日產化學製造)(二氧化矽奈米顆粒；粒徑：10~15奈米；固含量：30重量%)係於10克之甲醇中稀釋，並添加3.1克之具有優異貼附力之3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、6.8克之蒸餾水、以及0.1克之HCl(0.1N)，所得之溶液係於60℃下攪拌4小時，接者冷卻至室溫，從而製備溶液(b)，溶液(b)係包括由有機矽烷表面改質之二氧 化矽奈米顆粒。
使用14.6克之乙醇稀釋7.2克之溶液(a)，並於室溫下攪拌30分鐘，接者加入8.2克之溶液(b)，從而完成保護塗層溶液。該保護塗層溶液係經由棒塗佈法塗佈於無機層(SiOx層)上，且於120℃下固化10分鐘，從而形成一保護塗層(厚度：0.6微米)。藉此完成氣體阻隔膜之製備。
[實施例2]
8克之MAST(日產化學製造)(二氧化矽奈米顆粒；粒徑：10~15奈米；固含量：30重量%)係於8克之甲醇中稀釋，並添加3.7克之3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、8.2克之蒸餾水、以及0.1克之HCl(0.1N)，所得之溶液係於60℃下攪拌4小時，接者冷卻至室溫，從而製備溶液(c)，溶液(c)係包括由有機矽烷表面改質之二氧化矽奈米顆粒，以取代實施例1之溶液(b)。
氣體阻隔膜係如實施例1中所述之方法所製備，除了實施例1中，7.2克之溶液(a)係由15克之乙醇稀釋並於室溫下攪拌30分鐘，且添加7.2克之溶液(c)，從而完成用於製備保護塗層之保護塗層溶液。
[實施例3]
形成保護塗層(0.6微米)而製備之氣體阻隔膜係如實施例1中所述之方法所製備，除了於溶液(b)之製備中，係使用8克之氧化鋁奈米顆粒(平均粒徑：20奈米；固含量：30重量%)取代二氧化矽奈米顆粒。
[實施例4]
形成保護塗層(0.6微米)而製備之氣體阻隔膜係如實施例1中所述之方法所製備，除了於溶液(b)之製備中，係使用8克之氧化鋅奈米顆粒(平均粒徑：30奈米；固含量：30重量%)取代二氧化矽奈米顆粒。
[實施例5]
添加30克之氧化鋅奈米顆粒(平均粒徑：30奈米；固含量：30重量%)於3.1克用於增強黏著力之3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、6.8克之蒸餾水、以及0.1克之HCl(0.1N)，所得之溶液係於60℃下攪拌4小時，接者冷卻至室溫，從而製備溶液(d)，溶液(d)係包括由有機矽烷表面改質之二氧化矽奈米顆粒
氣體阻隔膜係如實施例1中所述之方法所製備，除了實施例1中，7.2克之溶液(a)係由12克之乙醇稀釋並於室溫下攪拌30分鐘，且添加10.8克之溶液(d)，從而完成用於製備保護塗層之保護塗層溶液。
[實施例6]
形成保護塗層(0.6微米)而製備之氣體阻隔膜係如實施例1中所述之方法所製備，除了於溶液(b)之製備中，係使用8克之氧化銻奈米顆粒(平均粒徑：30奈米；固含量：30重量%)取代二氧化矽奈米顆粒。
[實施例7]
氣體阻隔膜係如實施例1中所述之方法所製備，除了於填充有氬氣以及氧氣混合氣體之蒸鍍裝置中，以濺鍍沉積AlOx之無機層於該有機-無機複合塗層上，並具有 35奈米之厚度。
[比較例1]：無機奈米粒子不經有機矽烷表面處理
氣體阻隔膜係如實施例1係如實施例1中所述之方法而製備，除了保護塗層溶液係包括10重量份之非表面改質氧化矽奈米顆粒(平均粒徑：10至15奈米)以及使用90重量份之溶液(a)(實施例1)取代實施例1之溶液(b)以製備保護塗層。
[比較例2]：使用不包括矽烷之水解溶液
20克之四乙氧基正矽酸鹽係於35克之乙醇稀釋，並添加11.4克之蒸餾水以及0.5克之HCl(0.1N)，所得之溶液係於室溫下水解24小時，從而製備溶膠型溶液(f)。
11.3克之溶液(f)係於10.3克之乙醇中稀釋，並於室溫下攪拌30分鐘，並添加8.2克實施例1之溶液(b)，從而製備一保護塗層溶液。該保護塗層溶液係塗佈於實施例1之該無機阻障層(SiOx層)並於120℃下固化10分鐘，從而形成保護塗層(厚度：0.6微米)。
[實驗例1]：黏著力測試
實施例1至6及比較例1至3之塑膠薄膜之黏著力係根據以下條件進行黏著力測驗(cross hatch cut test)。
黏著力測試(cross hatch cut test)係根據ASTM D3002/D3359進行測試。
樣品膜係以刀片沿水平以及垂直方向剪裁成11行及列，其間間隔為1毫米，以得到100個方形網格， 每一方形網格之大小為1毫米×1毫米(寬×長)。一CT-24黏著膠帶(由Nichiban公司製造)係貼附於一測試表面，並撕下以量測無機阻障層與保護塗層間的黏著力。
此外，塑膠薄膜係置於惡劣條件下(85℃，相對溼度：85%)2天、5天、以及7天。並透過上述相同方法進行黏著力測試(cross hatch cut test)。
[評價標準]
○：90%以上之網格係貼附於表面。
△：50至90%之網格係貼附於表面。
X：50%以下之網格貼附於表面。
藉由增強惡劣條件下無機層與保護塗層間之 黏著力，氣體阻隔膜可用於應用傳統塑膠薄膜之各個領域，舉例來說，一顯示裝置、一光伏打電池、一包裝材料、一容器等。
雖本發明係於特定實施例中展示並描述，然而，對於本發明相關領域之技術人員，可於不背離本發明之申請專利範圍所定義之精神與範疇之條件下進行各種變化以及調整。
1‧‧‧氣體阻隔膜
11‧‧‧有機-無機複合塗層
12‧‧‧無機層
13‧‧‧保護塗層
14‧‧‧基底

Claims (17)

  1. 一種氣體阻隔膜，包括：一有機-無機複合塗層；一無機層；以及一保護塗層，其包括經有機矽烷表面改質之無機奈米顆粒，其中該有機-無機複合塗層、該無機層、以及該保護塗層係於一基底之一或兩個表面上依序層疊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之氣體阻隔膜，係滿足方程式1： 其中，X為該無機層與該保護塗層間的黏著力維持在90%或以上的時間(小時)，其係於85℃以及85%相對濕度下所進行的黏著力測驗(cross hatch cut test)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之氣體阻隔膜，其中，該有機矽烷係由式1所示之化合物：[式1]R1m SiX4-m 其中，X係彼此相同或不相同，且為氫、鹵素、具有1至12個碳原子之烷氧基、醯氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、或N(R2 )2 (在此，R2 係氫或具有1至12個碳原子之烷基)；R1 係彼此相同或不相同，且為具有1至12個碳原子之烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、烷芳基、芳烯基、烯芳基、芳炔基、炔芳基、或烷基羰基；且具有胺基、醯胺基、 醛基、酮基、羧基、巰基、氰基、羥基、具有1至12個碳原子之烷氧基、具有1至12個碳原子之烷氧基羰基、磺酸基、磷酸基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基，環氧基、或乙烯基作為取代基；以及m為1至3之整數。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之氣體阻隔膜，其中，以無機奈米顆粒為100重量份計，該保護塗層係包括10至500重量份之有機矽烷。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之氣體阻隔膜，其中，該基底係一塑膠薄膜。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之氣體阻隔膜，其中，該塑膠薄膜係至少一選自由一均聚物、至少一共混聚合物、以及包括一有機或無機添加劑之聚合物複合材料所組成之群組。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之氣體阻隔膜，其中，該無機層係包括一金屬之氧化物或氮化物。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之氣體阻隔膜，其中，該金屬係至少一選自由鋁、鋯、鈦、鉿、鉭、銦、錫、鋅、以及矽所組成之群組。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之氣體阻隔膜，其中，該無機奈米顆粒係至少一選自由氧化鋁奈米顆粒、氧化矽奈米顆粒、氧化鋅奈米顆粒、氧化銻奈米顆粒、氧化鈦奈米顆粒、以及氧化鋯奈米顆粒所組成之群組。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之氣體阻隔膜，其中，該有機-無機複合塗層係具有0.1至10微米之厚度。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之氣體阻隔膜，其中，該無機層係具有5至1000奈米之厚度。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之氣體阻隔膜，其中，該保護塗層係具有0.1至10微米之厚度。
  13. 一種氣體阻隔膜之製備方法，包括：利用一溶膠型塗佈組合物於一基底之一或兩個表面上形成一有機-無機複合塗層；形成一無機層於該有機-無機複合塗層上；以及利用一溶液形成一保護塗層於該無機層上，該溶液係經由混合一溶膠型水解溶液以及包括由有機矽烷表面改質之無機奈米顆粒之溶液所製得。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之製備方法，其中，該有機矽烷係由式1所示之化合物：[式1]R1m SiX4-m 其中，X係彼此相同或不相同，且為氫、鹵素、具有1至12個碳原子之烷氧基、醯氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、或N(R2 )2 (在此，R2 係氫或具有1至12個碳原子之烷基)；R1 係彼此相同或不相同，且為具有1至12個碳原子之烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、烷芳基、芳烯基、烯芳基、芳炔基、炔芳基、或烷基羰基；且具有胺基、醯胺基、醛基、酮基、羧基、巰基、氰基、羥基、具有1至12個碳原 子之烷氧基、具有1至12個碳原子之烷氧基羰基、磺酸基、磷酸基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基，環氧基、或乙烯基作為取代基；以及m為1至3之整數。
  15. 一種顯示裝置，包括：如申請專利範圍第1項所述之氣體阻隔膜。
  16. 一種光伏打電池，包括：如申請專利範圍第1項所述之氣體阻隔膜。
  17. 一種食物包裝材料，包括：如申請專利範圍第1項所述之氣體阻隔膜。
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