[發(fā)明專利]一種濺射耐折疊高阻隔復(fù)合薄膜的制備工藝

在審

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• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108203811A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王超楠;羅笙蕓;張朝珍;魯聽;楊吟野;任達(dá)森;楊林
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州民族大學(xué)
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/12;C23C14/08
• 代理公司: 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 商小川

本發(fā)明公開了一種濺射耐折疊高阻隔復(fù)合薄膜的制備工藝，其特征在于：靶材為以高分子聚合物與無機(jī)材料或者高分子聚合物與無機(jī)氧化物共混的復(fù)合材料，所述的高分子聚合物與無機(jī)材料或者無機(jī)氧化物的質(zhì)量比為100：0.01～100：90。以高分子、無機(jī)復(fù)合材料為靶材，采用射頻磁控共濺射法在阻隔膜層中引入有機(jī)高分子柔性鏈碎片，提高了薄膜的耐折性。本發(fā)明制備的復(fù)合高阻隔薄膜不僅對水蒸汽、氧氣、阻隔能力強(qiáng)，降低了水、氧的透過性，提高了食品的香味儲存時(shí)間，延長食品貨架時(shí)間，降低運(yùn)輸過程中有毒氣體的透過性與成本。還有效簡化了射頻濺射法制備柔性高阻隔包裝薄膜的制備工藝，較為明顯的縮短了制備周期，具有極高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及阻隔包裝的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高分子、無機(jī)材料復(fù)合靶材的共濺射真空等離子沉積技術(shù)制備耐折疊高阻隔膜的生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)

阻隔包裝的發(fā)展源自于食品、藥品、微電子產(chǎn)品等包裝物易氧化變性變質(zhì)而對包裝薄膜提出的阻隔需求。另一方面，高阻隔性包裝材料廣泛應(yīng)用于精密機(jī)械零配件、電子零件與太陽能組件的封裝提高其使用壽命，用于食品、藥物和醫(yī)療儀器設(shè)備等包裝防止有害物質(zhì)遷移。因此，高阻隔包裝材料的研究具有重要意義。

一般的阻隔性包裝材料絕大部分是高分子塑料，大多是由高分子纏繞而成，塑料自身的阻隔性達(dá)不到要求。因此，提高塑料包裝基材的阻隔性技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。目前，提高材料的阻隔性一般采用多元復(fù)合、多層復(fù)合、共混、真空蒸發(fā)、等離子蒸鍍等技術(shù)。事實(shí)上，當(dāng)前提高塑料阻隔性的技術(shù)無外乎是將有著更高阻隔性的材料與塑料結(jié)合。而結(jié)合方法可歸結(jié)為兩種：一是將阻隔性材料混入基材母料中再生成塑料；二是在已有的塑料片材表面制備高阻隔性材料。前者在共混之后形成多元材料，往往還需要多層共擠形成高阻隔塑料包裝材料，制備技術(shù)不符合包裝減量化的大趨勢，且在制備工藝過程中常常使用揮發(fā)性的有機(jī)溶劑。后者是以市場廣泛存在的塑料為基材，具備廣闊的應(yīng)用前景。

目前，沉積阻隔薄膜的方法主要包括物理氣相沉積(PVD)、等離子輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD)等。然而，由于薄膜生長應(yīng)力以及膜層材料與基材的熱脹系數(shù)差異，利用PVD方法制備的該類材料存在大量的細(xì)微裂紋和納米裂紋，使用過程中耐折性差，貨架時(shí)間不足，極大限制了該類材料的應(yīng)用。

國際包裝界頂級期刊Packaging Technology and Science主編David Shires先生曾言，有效解決PVD法裂紋的相關(guān)技術(shù)具有重要的研究價(jià)值及廣闊前景(2012國際包裝大會報(bào)告，中國寧波)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界因缺少高阻隔性包裝材料造成農(nóng)產(chǎn)品和食品的損失約占總產(chǎn)量20％左右；我國每年水果蔬菜總產(chǎn)量的20％也因運(yùn)輸儲存過程包裝材料阻隔性不夠而造成的損耗達(dá)4000億元。

專利2015104585235提到采用濺射法將高分子柔性片段引入到沉積層內(nèi)，但并沒有付諸實(shí)施，也沒有明確引入高分子柔性片段的具體方法與工藝。此外，該專利通過混合共擠出的方法在基材中引入高分子柔性片段，復(fù)合膜的整體柔韌性的提高主要源于基材柔性的提高，基材表面沉積阻隔層的微裂紋以及韌性問題并沒有改善，折疊后，陶瓷阻隔層的脆性和易斷裂問題并不能徹底解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對薄膜類氣體阻隔薄膜易出現(xiàn)裂紋以及在此類材料使用過程中不耐折等問題，采用高分子、無機(jī)復(fù)合材料為靶材，采用射頻等離子體真空技術(shù)在塑料表面(單面或者雙面)濺射沉積柔性阻隔層，同時(shí)解決濺射過程中，不同靶材之間濺射過程中的干擾問題，也可以省去不同靶材之間功率密度比的參數(shù)優(yōu)化過程。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種濺射耐折疊高阻隔復(fù)合薄膜的制備工藝，靶材為以高分子聚合物與無機(jī)材料或者高分子聚合物與無機(jī)氧化物共混的復(fù)合材料，所述的高分子聚合物與無機(jī)材料或者無機(jī)氧化物的質(zhì)量比為100：0.01～100：90。

所述的高分子聚合物與無機(jī)材料的質(zhì)量比為100:30-100:70。

所述的高分子聚合物為PI、PTFE、PP、PE、聚已戊二烯和環(huán)氧樹脂中的一種或者一種以上混合。