一种工业封装用超高阻隔薄膜及其制备方法
阅读说明：本技术 一种工业封装用超高阻隔薄膜及其制备方法 (Ultrahigh barrier film for industrial packaging and preparation method thereof ) 是由 秦丽丽 王小军 冯煜东 何丹 董茂进 王毅 王冠 蔡宇宏 夏成明 韩仙虎 于 2020-12-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种工业封装用超高阻隔薄膜及其制备方法,该薄膜以聚酯类柔性衬底为基底层,在基底层上沉积有若干层丙烯酸酯层、若干层金属纳米层和若干层陶瓷阻隔层；所述若干层丙烯酸酯层、若干层金属纳米层和若干层陶瓷阻隔层为交替层叠；所述丙烯酸酯层是通过湿法涂布制备而成；所述金属纳米层是通过磁控溅射制备而成；所述陶瓷阻隔层通过PECVD技术制备而成；本发明能够获得均匀、结合力强,且具有良好的防水、防氧化效果的薄膜。(The invention discloses an ultrahigh barrier film for industrial packaging and a preparation method thereof, wherein the film takes a polyester flexible substrate as a substrate layer, and a plurality of acrylate layers, a plurality of metal nano layers and a plurality of ceramic barrier layers are deposited on the substrate layer; the plurality of acrylate layers, the plurality of metal nano layers and the plurality of ceramic barrier layers are alternately laminated; the acrylate layer is prepared by wet coating; the metal nano layer is prepared by magnetron sputtering; the ceramic barrier layer is prepared by a PECVD technology; the invention can obtain a film which is uniform, has strong binding force and good waterproof and anti-oxidation effects.)
技术领域
本发明属于柔性衬底薄膜及其制备方法的技术领域，具体涉及一种工业封装用超高阻隔薄膜及其制备方法。
背景技术
以量子点显示、OLED为代表，相关柔性显示、柔性照明、有机薄膜电池行业，对工业封装薄膜提出了水蒸汽和氧气具有高阻隔能力的要求。例如OLED器件，其核心部件量子点材料对空气中的水、氧极其敏感，一旦水氧突破保护膜，进入器件内部，将会导致器件黑化，寿命终结。
传统的OLED器件，是以玻璃等刚性器件为基底，在其上制作电极和各有机功能层。对这类器件的封装。是在器件上加上玻璃盖板，用环氧树脂粘接。在玻璃和盖板之间形成一个罩子型封装，把有机器件和空气隔开，但是环氧树脂久而久之，会逐渐的腐蚀，仍然存在空气向内部器件泄露的风险。并且，刚性基板的封装方式，逐渐的不能满足柔性OLED显示器件的发展需求。
研究者们发明了在柔性衬底上沉积无机薄膜，一般采用氧化铝或氧化硅，然后再沉积聚合物层。柔性沉底薄膜具有一定的柔韧性，并且可以一定程度的弯曲变形且不易损坏，比传统的封装方式更具有应用前景。但是单一的无机陶瓷薄膜，由于微观粒子生长机制，不可避免的会产生针孔等缺陷，给水氧传输路径提供了方便，为了获取更高的阻隔性能，研究者们一般沉积阻隔层厚度比较大，导致薄膜较脆，韧性相对较低，容易在使用过程中导致产品防氧、防水阻隔性能下降。
针对柔性基底沉积单层无机薄膜产生的缺陷，研究者们采用了有机/无机/有机多层沉积技术，利用磁控溅射沉积无机层，电子束蒸发沉积有机层，或者PECVD连续沉积有机/无机等多种方式，但是磁控溅射沉积方式虽然膜层致密，结合力好，但是速度较慢，电子束蒸发速度快，但是膜层质量较差。PECVD沉积有机/无机方式，有机物是小分子的硅氧烷，对无机层表面缺陷填补能力有限。
本发明通过金属纳米层和陶瓷层的错位层叠布置设计，优化各层的厚度，使得阻隔膜在具有优异的水蒸气、氧气阻隔能力的前提下，增加湿法涂布工艺对无机层的针孔等缺陷，采用液体流平的方式填补，较单纯的氧化物或氮化物阻隔能力具有更加的优异，并且柔韧性和再加工能力大大提升，制备过程全程采用卷对卷沉积方式，更加适合于工业封装超高阻隔膜产业化开发。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种工业封装用超高阻隔薄膜及其制备方法，能够获得均匀、结合力强，且具有良好的防水、防氧化效果的薄膜。
实现本发明的技术方案如下：
一种工业封装用超高阻隔薄膜，该薄膜以聚酯类柔性衬底为基底层，在基底层上沉积有若干层丙烯酸酯层、若干层金属纳米层和若干层陶瓷阻隔层；所述若干层丙烯酸酯层、若干层金属纳米层和若干层陶瓷阻隔层为交替层叠；所述丙烯酸酯层是通过湿法涂布制备而成；所述金属纳米层是通过磁控溅射制备而成；所述陶瓷阻隔层通过PECVD技术制备而成。
进一步地，所述薄膜从基底层向上依次为第一陶瓷阻隔层、第一金属纳米层、第一丙烯酸酯层、第二陶瓷阻隔层、第二金属纳米层、第二丙烯酸酯层。
进一步地，所述的基底层为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)中的一种。
进一步地，所述基底层厚度介于6um～125um之间，更优为介于12um～125um之间，最优为介于50um～125um之间。
进一步地，所述的丙烯酸酯层厚度为1um～3um之间。
进一步地，所述金属纳米层金属材料选自Ag、Cu、Cr、Ti、NiCr中的一种，金属纳米层厚度为2～8nm，优选为2～6nm。
进一步地，所述陶瓷阻隔层的材料选自氮化铝、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一种，陶瓷阻隔层的厚度10～65nm，优选为15～60nm。
一种工业封装用超高阻隔薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、提供一基膜；
步骤二、于基膜上采用等离子化学气相沉积法(PECVD)形成一层陶瓷阻隔层；
步骤三、于陶瓷阻隔层上采用磁控溅射法形成一层金属纳米层；
步骤四、于金属纳米层上采用湿法涂布技术形成一层丙烯酸酯层；
步骤五、于丙烯酸酯层上将步骤二～步骤四的操作重复一次，最终得到的薄膜自基底层向上依次为第一陶瓷阻隔层、第一金属纳米层、第一丙烯酸酯层，第二陶瓷阻隔层、第二金属纳米层、第二丙烯酸酯层。
有益效果：
本发明薄膜为多层复合薄膜，通过先进的技术制备而成，与传统阻隔膜相比，制备过程完全的绿色化，操作简易，使得薄膜原料能迅速气化，制备出的薄膜均匀、结合力强，且具有良好的防水、防氧化效果(WVTR<4*10-5g/m2·day,OTR<3*10-4ml/m2·day)，且薄膜具有良好的透光性和韧性，具有优异的再加工性能，适用于量子点显示、OLED等对水汽和氧气敏感的工业封装。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
其中，1-PET为衬底；2-第一SiOx层；3-第一NiCr纳米层；4-第一丙烯酸酯层；5-第二SiOx层；6-第二NiCr纳米层；7-第二丙烯酸酯层。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，以30μm厚PET为基底，在卷绕式PECVD中进行等离子体溅射清洗，然后通入六甲基硅氧烷和氧气，制备SiOx/SiCxOy复合涂层30nm，然后进入磁控溅射真空室，在Cr靶和Ni靶双靶反应溅射条件下，制备NiCr层3nm，最后进入湿法涂布设备微凹版涂布机，制备丙烯酸酯层1.5um，固化后重复第二个流程，依次为PECVD系统，沉积SiOx/SiCxOy复合涂层40nm，磁控溅射真系统，沉积NiCr层2nm，微凹版涂布机制备丙烯酸酯层2um，经固化后收卷包装，至此，性能优异的阻隔膜制备完毕，其WVTR<4×10-5g/m2·day,OTR<3×10-3cc/m2·day。
实施例2
以50μm厚PC为基底，在卷绕式PECVD中进行等离子体溅射清洗，然后通入六甲基硅氧烷和氧气，制备SiOx/SiCxOy复合涂层50nm，然后进入磁控溅射真空室，在Cr靶和Ni靶双靶反应溅射条件下，制备NiCr层3nm，最后进入湿法涂布设备微凹版涂布机，制备丙烯酸酯层2um，固化后重复第二个流程，依次为PECVD系统，沉积SiOx/SiCxOy复合涂层30nm，磁控溅射真系统，沉积NiCr层2nm，微凹版涂布机制备丙烯酸酯层3um，经固化后收卷包装，至此，性能优异的阻隔膜制备完毕，其WVTR<1×10-5g/m2·day,OTR<2×10-3cc/m2·day。
实施例3
以30μm厚PEN为基底，在卷绕式PECVD中进行等离子体溅射清洗，然后通入六甲基硅氧烷和氧气，制备SiOx/SiCxOy复合涂层40nm，然后进入磁控溅射真空室，在Cr靶和Ni靶双靶反应溅射条件下，制备NiCr层2nm，最后进入湿法涂布设备微凹版涂布机，制备丙烯酸酯层2um，固化后重复第二个流程，依次为PECVD系统，沉积SiOx/SiCxOy复合涂层40nm，磁控溅射真系统，沉积NiCr层2nm，微凹版涂布机制备丙烯酸酯层3um，经固化后收卷包装，至此，性能优异的阻隔膜制备完毕，其WVTR<2×10-6g/m2·day,OTR<4×10-4cc/m2·day。
实施例4
以125μm厚PET为基底，在卷绕式PECVD中进行等离子体溅射清洗，然后通入六甲基硅氧烷和氧气，制备SiOx/SiCxOy复合涂层40nm，然后进入磁控溅射真空室，在Cr靶和Ni靶双靶反应溅射条件下，制备NiCr层2nm，最后进入湿法涂布设备微凹版涂布机，制备丙烯酸酯层2um，固化后重复第二个流程，依次为PECVD系统，沉积SiOx/SiCxOy复合涂层40nm，磁控溅射真系统，沉积NiCr层2nm，微凹版涂布机制备丙烯酸酯层3um，经固化后收卷包装，至此，性能优异的阻隔膜制备完毕，其WVTR<3×10-6g/m2·day,OTR<5×10-4cc/m2·day。
实施例5
以125μm厚PMMA为基底，在卷绕式PECVD中进行等离子体溅射清洗，然后通入六甲基硅氧烷和氧气，制备SiOx/SiCxOy复合涂层50nm，然后进入磁控溅射真空室，在Cr靶和Ni靶双靶反应溅射条件下，制备NiCr层3nm，最后进入湿法涂布设备微凹版涂布机，制备丙烯酸酯层3um，固化后重复第二个流程，依次为PECVD系统，沉积SiOx/SiCxOy复合涂层50nm，磁控溅射真系统，沉积NiCr层1nm，微凹版涂布机制备丙烯酸酯层2um，经固化后收卷包装，至此，性能优异的阻隔膜制备完毕，其WVTR<4×10-6g/m2·day,OTR<2×10-3cc/m2·day。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。