[發明專利]一種水/氧阻隔聚合物基復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710083615.9
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN106750438B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 張藝;張凱;余橋溪;許家瑞;池振國;劉四委
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08K9/06;C08K9/04;C08K7/00;C08K3/34;C08L79/08;C08G73/10
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 周端儀

本發明公開了一種水/氧阻隔聚合物基復合材料，其由無機物層狀填料經與表面改性劑和插層劑反應后分散于聚合物基體材料中所構成，聚合物基體材料為含有酰胺鍵或羥基或羧基的有機聚合物。本發明的優點在于：水/氧阻隔層的結構簡單且有效；制備方法為溶液態制程，制備過程中不需要涉及真空工藝，制備方法簡單；水/氧阻隔聚合物基復合材料的制備成本低，并且應用范圍廣泛。

技術領域

本發明涉及柔性電子與顯示器件領域。

背景技術

隨著科學技術日新月異的發展，具有阻隔性能封裝材料的應用從傳統食品、藥品包裝領域迅速向電子產品封裝領域擴展，各種高科技電子產品對封裝材料的阻隔性能有著越來越嚴格的要求。不同領域下的水氧阻隔性能的要求如下表1：

表1.不同領域對封裝材料阻隔性能的需求范圍

在有機電致發光器件(OLED)領域，對封裝材料的阻隔性能要求尤為苛刻。有機發光二極管又稱為有機電激光顯示(Organic Light-Emitting Diode，OLED)，由美籍華裔教授鄧青云在實驗室中發現，由此展開了對OLED的研究。OLED具有制作成本低、全固態、主動發光、亮度高、對比度高、低電壓直流驅動、功耗低、視角寬、響應速度快、厚度薄、工作溫度范圍寬、可實現柔性顯示等特點。傳統液晶顯示(LCD)封裝對水蒸汽滲透率(WVTR)和氧氣滲透率(OTR)的要求分別為小于0.1g/m²/day和0.1cm³/m²/day。但OLED中有機發光材料和陰極對水蒸汽和氧氣特別敏感。OLED器件為了獲得有效電子的注入，其陰極層材料往往采用低功函數的金屬(如Ca，Li)。這類金屬材料化學性質較活潑，易被環境中的水氣以及氧氣腐蝕。若環境中的水氣和氧氣使陰極金屬層發生氧化，影響金屬層和氧化層的界面，致使電子無法有效發射，導致像素收縮，嚴重縮短OLED器件的壽命。如果OLED器件在制作出來后沒有得到妥善封裝，就會在很短時間內失去其發光性能，導致其無法工作。因此，為了阻隔水氧對器件的影響，我們需要在器件與基板之間加入一個防水氧的阻隔結構。若OLED壽命以1萬小時計，并以OLED低功函數陰極失效所需水和氧量最低值來估算水和氧氣對OLED封裝的滲透率，要求OLED封裝的WVTR和OTR分別小于10^-6g/m²/day及10^-5～10^-3cm³/m²/day。為了減小封裝材料的氣體滲透率，高分子阻隔材料相對于無機阻隔材料來說，具有比重小、具柔性、可進行多層復合、低介電、絕緣性能優良、功能化等多種優勢，在阻隔材料中占據著十分重要的地位。但利用高分子做阻隔材料的缺點也十分明顯，絕大多數高分子材料的透氣性均高于無機材料，離實現高阻隔特別是OLED封裝領域的要求還有非常大的距離。所以研制一種具有高阻隔性能，同時兼具高機械性、高耐熱性、透明性的高分子薄膜材料就有著十分巨大的市場應用前景。

聚酰亞胺(PI)是一種極好的耐高溫材料，具有優良的力學性能、介電性能、耐輻射性能和耐溶劑性能等。新型PI材料同時具有高阻隔性、高機械性、高耐熱性、高玻璃化轉變溫度、低成本易制備等特點，能夠廣泛應用在電子封裝等高科技領域，其重要意義不言而喻。聚酰亞胺作為一種具有高耐熱性、高T_g、高機械性能、一定透明性的高分子材料，其氧氣透過率約為30cm³/m²/day、水的透過率為50g/m²/day，相比于其它高分子材料，阻隔性能良好，將其作為高阻隔材料進行研究應用具有較好的優勢。采用共混改性、多元共聚、納米粒子雜化、添加填料等方法可以有效地降低聚酰亞胺樹脂的阻隔性能，改善其性能。