专利名称：一种多层结构的气体阻隔膜的制作方法
技术领域：
本实用新型属于阻隔膜技术领域，特别涉及一种多层结构的气体阻隔膜。
背景技术：
随着技术的发展，对气体阻隔膜的阻隔性要求越来越高，因此，人们开始开发多层结构的气体阻隔膜，以满足需求。多层结构的体阻隔膜的气体阻隔层为无机氧化物层，无机氧化物阻隔层扩散系数很小，因此阻隔性很好，但其表面亲水性强，易吸附水，对阻隔性产生不良影响。有文献报道在无机氧化物阻隔层之间设置吸水层，通过吸水层对水蒸气的吸附作用降低水汽在层中的扩散，对阻隔性的提高有一定效果，但并不明显，为了达到较高的阻隔性，需要设置很多个阻隔层和吸水层的组合。而且，吸水层表面更加亲水，如果设置在阻隔膜的表面，其高的吸水性无疑会对整体阻隔膜的阻隔性产生不良影响。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种水氧阻隔性能优异的多层结构的气体阻隔膜。为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案为:一种多层结构的气体阻隔膜，它在基材的一侧或两侧设置阻隔层和吸水层，所述阻隔膜还包括至少一层水接触角大于50°的防水层，防水层设置在阻隔膜的最外层。上述方案中，所述的防水层的厚度为20 500nm。上述方案中，所述的防水层选自氟树脂、防水性热熔型树脂或含有金属化合物成分的有机物中的一种。·上述方案中，所述的防水层为PVDF、PTFE、ETFE、CTFE、PFA、FEP、PTFE、环状聚烯烃树脂层中的一种。上述方案中，所述的金属化合物成分为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮氧化硅、氧化铝中的一种或几种。上述方案中，所述气体阻隔膜的结构为基材/阻隔层/吸水层/防水层。上述方案中，所述气体阻隔膜的结构为基材/阻隔层/吸水层/阻隔层/防水层。上述方案中，所述气体阻隔膜的结构为防水层/阻隔层/吸水层/阻隔层/基材
/阻隔层/吸水层/阻隔层/防水层。与现有技术相比，本实用新型通过在最外层设置接触角大于50°的防水层，可以延长水蒸汽在材料表面和层间的吸附时间，降低水蒸气的渗透率；并通过防水层和吸水层的共同作用，减少周围水汽在基材表面的吸附，同时通过防水层等进入阻隔膜的水蒸汽又能够被吸水层吸收，从而减少了到达阻隔层的水蒸汽的量，达到提高阻隔性能的效果。
图1、图2和图3为本发明的气体阻隔膜的截面示意图。[0015]图中:基材I ;阻隔层2 ;吸水层3 ;防水层4.具体实施方式
本实用新型的多层阻隔膜在基材的一侧或两侧设置阻隔层和吸水层，所述的阻隔膜还包括1-3层水接触角大于50°的防水层，阻隔膜的最外层为防水层。通过在阻隔膜的最外层设置水接触角大于50°的防水层，能够有效阻止水汽在阻隔膜表面的吸附，从而提高阻隔膜的阻隔性能；通过在阻隔层之间或吸水层之间设置防水层，同样能够延长水汽在材料表面的吸附，从而提高阻隔膜的阻隔性能。本实用新型中的防水层，可以是氟膜层、防水性热熔型树脂层或含有金属化合物成分的有机层。氟膜层可以为PVDF、PTFE、ETFE、CTFE、PFA、FEP等含氟树脂；防水性热熔性树脂可以选自为聚乙烯、环状聚烯烃树脂等；含有金属化合物成分的有机物中的金属化合物可以选自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮氧化硅、氧化铝中的一种或几种。本实用新型中防水层的水接触角越大，防水效果越好，本实用新型中的防水层的水接触角应大于50°，优选70°以上，这样可以有效地延长水蒸气在材料表面吸附的时间，从而降低阻隔膜的水蒸气透过率。上述防水层的厚度应大于5nm,厚度越厚，防水效果越好，制造成本也越高，优选10-2000nm，更优选20_500nm，若防水层过薄，防水效果差。上述防水层的形成方法可以采用任意可形成所需薄膜的方法，按照所选用的防水层组成物种类进行适当选择，可以采用涂布法、挤出法、等离子体化学气相沉积法等。本实用新型阻隔膜使用的基材，没有特别限定，可以使用金属和聚合物薄膜，如铝、铜、不锈钢、聚酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸一马来酸共聚体、聚乙烯、聚丙烯、透明氟树月旨、聚酰胺、氟化聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰亚胺酰胺、聚乙醚酰胺、环氧树脂、聚碳酸酯、聚氨酯树脂、聚乙醚乙基酮酯、脂环式聚砜、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚乙醚、芴环变性聚碳酸酯、月旨环变性聚碳酸酯、芴环变性聚酯、环烯烃共聚物等。优选透明度大于80%的聚合物薄膜，聚对苯乙烯萘二酸酯、聚碳酸酯、脂环式聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚砜、环烯烃共聚物、聚酰胺、芴环变性聚碳酸酯、脂环变性聚碳酸酯等。最优选透光率大于90%的聚酯类薄膜或片材，可以作为透明封装膜应用于电子装置的封装。适用于本实用新型的基材的厚度优选I μ m-800 μ m，考虑到二次加工等易操作性，最优选 10 μ m-200 μ m。本实用新型的吸水层含有吸湿性无机物和/或吸湿性有机物，对吸水层的要求是能够捕捉环境中水蒸汽且吸收水蒸汽后尺寸变化小。适用的吸湿性有机物有聚氨酯、PVA,EV0H、聚乙烯、聚丙烯、PET、PEN、PES等，适用的吸湿性无机物为无水碱金属盐类、碱土类碱金属盐、多孔硅氧化物或氮化物，如钠、钾等碱金属，钙、镁、钡、锶等碱土类金属，铝、镍、锰、钴等金属的硫酸盐、醋酸盐、草酸盐、盐酸盐等。以及公知的干燥剂氧化钡、氧化钙、分子筛、硅胶等，优选硅胶、氧化铝、氧化镁、无水硫酸钡、氧化钡等。吸湿性无机物和/或吸湿性有机物分散在树脂中形成涂层。吸水层的厚度优选1-3 μ m。低于I μ m，吸水层厚度太低，吸收环境中水蒸汽性能不足。高于3 μ m，层内生成裂纹的可能性高，同样导致吸收环境中水蒸汽效果下降。阻隔层一般为 金属化合物的薄膜层。阻隔层的形成方法可以采用涂布法、真空蒸发法、溅射法、CVD法等公知方法制备。上述阻隔层的成分可以选自含有娃，招，锡，锌，钛，镁，错，镍，钴，铁，铅，铜，钮，铟等一种或一种以上金属的氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氮化物、碳氮氧化物。其中，优选硅，铝，锡，锌，钛的金属氧化物、氮化物和氮氧化物，更优选硅，铝的金属氧化物、氮化物和氮氧化物，还可以含有其它辅助成分。上述阻隔层的厚度为5-1000nm，优选8_500nm，最优选10_200nm。低于5nm，阻隔层不均匀，阻隔性能不充分，超过lOOOnm，脆性增加容易出现裂纹，且与基材膜的附着力下降，降低阻隔性能。上述阻隔层可以采用2层以上的多层堆叠，此时各层组成可以相同也可以不同。本实用新型阻隔膜的为多层结构，较常用的结构为基材/阻隔层/吸水层/防水层；基材/阻隔层/吸水层/阻隔层/防水层；防水层/阻隔层/吸水层/阻隔层/基材/阻隔层/吸水层/阻隔层/防水层等。下面结合实施例对本实用新型进一步详细说明。实施例1在125 μ mPET (乐凯公司制)的一面，使用CVD方式沉积IOOnm氧化硅阻隔层；在阻隔层上涂布含有5%无水硫酸钠的丙烯酸树脂组合物，形成2 μ m吸水层；在吸水层上沉积20nm碳氧化硅防水层，得到基材/阻隔层/吸水层/防水层的阻隔膜。实施例2在200 μ mPEN (帝人杜邦)的一面，使用CVD方式沉积IOOnm氧化硅阻隔层；在阻隔层上涂布聚酰胺树脂，形成3 μ m吸水层；再使用CVD方式沉积IOOnm氧化硅阻隔层，之后在阻隔层上真空喷涂PVDF涂布液(B-FCPM，百瑞尔制)，形成IOOnm厚防水层，得到基材/阻隔层/吸水层/阻隔层/防水层的阻隔膜。实施例3在150 μ mPC (苏州奥美)的一面，使用CVD方式沉积IOOnm氧化硅阻隔层；在阻隔层上涂布含有5%无水硫酸钠的丙烯酸树脂组合物，形成I μ m吸水层；在吸水层上真空喷涂聚丙烯酸酯涂布液(B-DTWN，百瑞尔制)，形成500nm厚防水层，得到基材/阻隔层/吸水层/防水层的阻隔膜。实施例4在200 μ mPEI (日本三菱)的一面,使用CVD方式沉积IOOnm氧化娃阻隔层；在阻隔层上涂布含有5%无水硫酸钠的丙烯酸树脂组合物，形成I μ m吸水层；在吸水层上熔融挤出150 μ m厚聚乙烯防水层。得到基材/阻隔层/吸水层/防水层的阻隔膜。实施例5在125 μ mPET (乐凯公司制)的一面，使用CVD方式沉积IOOnm氧化硅阻隔层；在阻隔层上涂布聚酰胺树脂，形成Iym吸水层；重复以上步骤，再形成一层阻隔层和一层吸水层，然后沉积一层阻隔层，最后在阻隔层上沉积20nm碳氧化硅防水层。得到基材/阻隔层/吸水层/阻隔层/吸水层/阻隔层/防水层的阻隔膜。实施例6在125 μ mPET (乐凯公司制)的两面，使用CVD方式沉积IOOnm氧化硅阻隔层；在两侧阻隔层的上涂布聚酰胺树脂，形成3 μ m吸水层；再使用CVD方式，在两侧吸水层的沉积IOOnm氧化硅阻隔层，之后在两侧阻隔层上真空喷涂PVDF涂布液(B-FCPM，百瑞尔制)，形成IOOnm厚防水层，得到防水层/阻隔层/吸水层/阻隔层/基材/阻隔层/吸水层/阻隔层/防水层的阻隔膜。对比例I不形成吸水层和防水层，其他同实施例1，得到基材/阻隔层的阻隔膜。对比例2不形成吸水层，其他同实施例1，得到基材/阻隔层/防水层的阻隔膜。对比例3不形成防水层，其他同实施例1，得到基材/阻隔层/吸水层的阻隔膜。表1:各实施例性能数据表
WTROTR.水接触角透光率
(g/m _ day) C cc/m' _ day * atm)CM)
实施例10.02<0.0591。90.5
实施例 20.035<0.05110°82.5
实施例 30.0S·<0.0555°85.3
实施例 40.08<0.0560°83.1_____ 。
实施例 5<0.0005<0.0i91°90.3
实施例 6<0.0005<0.05110*89.9
对比例 I1.6<0.0544°90.5
对比例 20.960.0523°90.5
对比例 30.3<0.0591°90,8(注:表中>、<表示超出仪器测量范围)表中，各项性能的测试方法如下:1.氧气透过率OTR采用透氧率测试仪(美国MOCON公司OXTRAN 2/21)进行测定。2.水蒸气透过率WVTR采用透湿率测定仪(美国MOCON公司AQUATRAN I)进行测定。3.透光率采用雾度计(英国DIFFUSION公司M57D )进行测试全光线透过率。4.接触角采用接触角测定仪(上海中晨公司GC2000CI)进行测试。
权利要求1.一种多层结构的气体阻隔膜，它在基材的一侧或两侧设置阻隔层和吸水层，其特征在于，所述的阻隔膜还包括至少一层水接触角大于50°的防水层，防水层设置在阻隔膜的最外层。
2.根据权利要求1所述的阻隔膜，其特征在于，所述的防水层的厚度为20 500nm。
3.根据权利要求2所述的阻隔膜，其特征在于，所述的防水层选自氟树脂、防水性热熔型树脂或含有金属化合物成分的有机物层中的一种。
4.根据权利要求3所述的气体阻隔膜，其特征在于，所述的防水层为PVDF、PTFE、ETFE、CTFE, PFA、FEP、PTFE、环状聚烯烃树脂中的一种。
5.根据权利要求4所述的阻隔膜，其特征在于，所述气体阻隔膜的结构为基材/阻隔层/吸水层/防水层。
6.根据权利要求4所述的阻隔膜，其特征在于，所述气体阻隔膜的结构为基材/阻隔层/吸水层/阻隔层/防水层。
7.根据权利 要求4所述的阻隔膜，其特征在于，所述气体阻隔膜的结构为防水层/阻隔层/吸水层/阻隔层/基材/阻隔层/吸水层/阻隔层/防水层。
专利摘要一种多层结构的气体阻隔膜，它在基材的一侧或两侧设置阻隔层和吸水层，所述阻隔膜还包括至少一层水接触角大于50°的防水层，防水层设置在阻隔膜的最外层。本实用新型的气体阻隔膜能够有效降低水蒸气的渗透率，提供对气体的阻隔性能，可以广泛应用于包装领域。
文档编号B32B27/08GK203141961SQ20122064385
公开日2013年8月21日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者李丽, 陈强, 李秀贞, 黄尚鸿, 吴常良, 孟涛, 曹海燕 申请人:中国乐凯集团有限公司