[发明专利]一种溅射耐折叠高阻隔复合薄膜的制备工艺

说明书

本发明公开了一种溅射耐折叠高阻隔复合薄膜的制备工艺，其特征在于：靶材为以高分子聚合物与无机材料或者高分子聚合物与无机氧化物共混的复合材料，所述的高分子聚合物与无机材料或者无机氧化物的质量比为100：0.01～100：90。以高分子、无机复合材料为靶材，采用射频磁控共溅射法在阻隔膜层中引入有机高分子柔性链碎片，提高了薄膜的耐折性。本发明制备的复合高阻隔薄膜不仅对水蒸汽、氧气、阻隔能力强，降低了水、氧的透过性，提高了食品的香味储存时间，延长食品货架时间，降低运输过程中有毒气体的透过性与成本。还有效简化了射频溅射法制备柔性高阻隔包装薄膜的制备工艺，较为明显的缩短了制备周期，具有极高的实际应用价值。

技术领域

本发明涉及阻隔包装的技术领域，特别是涉及一种高分子、无机材料复合靶材的共溅射真空等离子沉积技术制备耐折叠高阻隔膜的生产工艺。

背景技术

阻隔包装的发展源自于食品、药品、微电子产品等包装物易氧化变性变质而对包装薄膜提出的阻隔需求。另一方面，高阻隔性包装材料广泛应用于精密机械零配件、电子零件与太阳能组件的封装提高其使用寿命，用于食品、药物和医疗仪器设备等包装防止有害物质迁移。因此，高阻隔包装材料的研究具有重要意义。

一般的阻隔性包装材料绝大部分是高分子塑料，大多是由高分子缠绕而成，塑料自身的阻隔性达不到要求。因此，提高塑料包装基材的阻隔性技术应运而生。目前，提高材料的阻隔性一般采用多元复合、多层复合、共混、真空蒸发、等离子蒸镀等技术。事实上，当前提高塑料阻隔性的技术无外乎是将有着更高阻隔性的材料与塑料结合。而结合方法可归结为两种：一是将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备高阻隔性材料。前者在共混之后形成多元材料，往往还需要多层共挤形成高阻隔塑料包装材料，制备技术不符合包装减量化的大趋势，且在制备工艺过程中常常使用挥发性的有机溶剂。后者是以市场广泛存在的塑料为基材，具备广阔的应用前景。

目前，沉积阻隔薄膜的方法主要包括物理气相沉积(PVD)、等离子辅助化学气相沉积(PECVD)等。然而，由于薄膜生长应力以及膜层材料与基材的热胀系数差异，利用PVD方法制备的该类材料存在大量的细微裂纹和纳米裂纹，使用过程中耐折性差，货架时间不足，极大限制了该类材料的应用。

国际包装界顶级期刊Packaging Technology and Science主编David Shires先生曾言，有效解决PVD法裂纹的相关技术具有重要的研究价值及广阔前景(2012国际包装大会报告，中国宁波)。据统计，全世界因缺少高阻隔性包装材料造成农产品和食品的损失约占总产量20％左右；我国每年水果蔬菜总产量的20％也因运输储存过程包装材料阻隔性不够而造成的损耗达4000亿元。

专利2015104585235提到采用溅射法将高分子柔性片段引入到沉积层内，但并没有付诸实施，也没有明确引入高分子柔性片段的具体方法与工艺。此外，该专利通过混合共挤出的方法在基材中引入高分子柔性片段，复合膜的整体柔韧性的提高主要源于基材柔性的提高，基材表面沉积阻隔层的微裂纹以及韧性问题并没有改善，折叠后，陶瓷阻隔层的脆性和易断裂问题并不能彻底解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对薄膜类气体阻隔薄膜易出现裂纹以及在此类材料使用过程中不耐折等问题，采用高分子、无机复合材料为靶材，采用射频等离子体真空技术在塑料表面(单面或者双面)溅射沉积柔性阻隔层，同时解决溅射过程中，不同靶材之间溅射过程中的干扰问题，也可以省去不同靶材之间功率密度比的参数优化过程。

本发明的技术方案是：一种溅射耐折叠高阻隔复合薄膜的制备工艺，靶材为以高分子聚合物与无机材料或者高分子聚合物与无机氧化物共混的复合材料，所述的高分子聚合物与无机材料或者无机氧化物的质量比为100：0.01～100：90。

所述的高分子聚合物与无机材料的质量比为100:30-100:70。

所述的高分子聚合物为PI、PTFE、PP、PE、聚已戊二烯和环氧树脂中的一种或者一种以上混合。