[发明专利]一种耐折叠高阻隔复合包装薄膜的磁控溅射制备工艺

说明书

本发明公开了一种耐折叠高阻隔复合包装薄膜的磁控溅射制备工艺，其特征在于：包含如下步骤：(1)基材的准备；(2)将基材送入预溅射真空箱进行预溅射清洗，预溅射气体为99.95％‑99.99％氩气，预溅射功率加大速率为0.1‑6W小时/平方厘米，溅射时间为30‑500秒；(3)开启射频电源，在预溅射基体上进行多靶材同时沉积制备复合高阻膜，其中，经过预溅射的基材缠绕在滚筒表面固定，真空室的真空度控制在0.1‑10×10^‑5Pa，工作气体为氩气或者氩氧混合气，氩气纯度为99.95％‑99.99％，气流量为10‑450sccm，氧气纯度为99.95％‑99.999％，气流量为0.5‑100sccm，工作气压控制为0.2‑2Pa，靶基距为4‑16cm，滚筒旋转速度控制为0.5‑10m/分，溅射时间为5‑300分钟。

技术领域

本发明涉及阻隔包装的技术领域，特别是涉及一种耐折叠磁控溅射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。通常是把气体阻隔性很强的材料与热缝合性、水分阻隔性很强的聚烯烃同时进行挤出而成，是多层结构的薄膜。磁控溅射技术自问世以来，由于其沉积速率快、衬底温度低、溅射阴极尺寸可以按比例扩大等优点。已应用于从微电子器件到数平方米玻璃镀膜的诸多领域，并逐渐发展成为大面积高速沉积的主流方法，并应用于阻隔包装材料的生产。1959年，真空沉积类的气体阻隔包装材料最先出现了镀铝薄膜，于1970年左右实现工业化，并在此后的几十年中科研工作者对镀铝膜的制备方法、Al膜厚度与阻隔性的关系、Al的结构特征、金属与PET基材的结合界面等等进行了研究。后来相继生产出了各种高阻隔薄膜包括：ZnO、SiOx、SiNyOx、ITO以及DLC等。

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，极大限制了该类材料的应用。尽管国内外研究者针对PVD法制备薄膜的裂纹问题给出了细致的研究，但依旧缺乏有效的解决途径。

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，但是现有常规的PVD法制备的阻隔薄膜存在大量裂纹、针孔等缺陷并且在使用过程中易脆裂。

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。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。

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