| 阻隔膜發(fā)展

在上世紀90年代年以來，阻隔膜剛開始開發(fā)重要是針對包裝材料領(lǐng)域。其所使用的阻隔膜包括鋁箔、高阻隔有機高聚物膜和涂布膜。

鋁箔阻水氧率最好，但其柔韌性差、成本高，且不透明；高阻隔有機高聚物因透明性好，常溫下阻隔性精良，可達到10－1，且柔韌性好，成本較低，目前尚仍廣泛用于多種食品的包裝，但其最大的瑕玷是高溫濕下阻隔性明顯降落，而且多層共擠包裝難以回收，PVDC涂布膜也存在對環(huán)境的不友愛題目。

針對以上題目，很多公司紛紛開展了對無機氧化物類鍍膜的研究，其中以三菱、凸版印刷和大日本印刷最領(lǐng)先，而且于2000-2002年之間推出了各自的市售產(chǎn)品。

此時期的無機氧化物鍍膜多為12μm基材+單層無機阻隔層的結(jié)構(gòu)，其阻隔性多在100～10－1，透明性好，對環(huán)境友愛，高溫濕下阻隔性不降落，可以適用于必要高溫蒸煮滅菌的包裝材料，以及對耐候性有較高要求的太陽電池盒液晶表現(xiàn)等領(lǐng)域。但其也有鍍膜較脆、不耐彎折、成本較高的缺陷。鍍膜的設(shè)備重要有高頻感應(yīng)蒸鍍（如三菱公司）、電子束蒸鍍（如凸版印刷、東洋紡、尾池工業(yè)、加拿大ALCAN等）。

2005年左右，隨著液晶表現(xiàn)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，對阻隔膜提出了新的要求，要求阻隔膜的水氧阻隔率達到10－2，掀起了又一輪研究的高潮。

為達到這一要求阻隔膜結(jié)構(gòu)也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，多為50～100μmPET/有機層/無機阻隔層/有機層的結(jié)構(gòu)。

因為所要求的阻隔性能的進步，原有的蒸鍍設(shè)備已經(jīng)難以知足開發(fā)的必要，因此加大了應(yīng)用新型設(shè)備的研究，如大日本印刷等離子體加強化學(xué)氣相沉積（PECVD）和濺射、柯尼卡PECVD、三井、日本合成化學(xué)、住友化學(xué)、三菱化學(xué)CAT-CVD法、富士CCP-CVD法。

隨著越來越多的能產(chǎn)生高能粒子轟擊的設(shè)備應(yīng)用于無機阻隔層的生產(chǎn)，使得鍍層能以更加緊密的方式形成于有機層外觀，基材與阻隔層間的有機層又增長了一項新的功能—耐蝕刻性。

阻隔性的進步使得人們更加關(guān)注有機層的平坦化程度，因此有機層所用的材料也隨之發(fā)生了響應(yīng)的轉(zhuǎn)變，采用了更多耐熱性耐蝕刻性較好的成分，更多應(yīng)用到熱硬化樹脂類型。此時期也已經(jīng)出現(xiàn)多層無機阻隔層疊層結(jié)構(gòu)的雛形。

2007年以后，阻隔膜的研究與柔性O(shè)LED行業(yè)密切相干，柔性O(shè)LED行業(yè)密封材料透水氧率要求達到10－4以下。

要實如今電子行業(yè)的應(yīng)用，基材多數(shù)選擇了耐熱性更好，熱膨脹系數(shù)更小的PEN，厚度多選擇100μm。

涂層結(jié)構(gòu)以多層為主，主體研究集中在膜層結(jié)構(gòu)設(shè)計、有機層組成成分以及有機層成膜方式的選擇上。Vitex、GE、3M等公司都已開發(fā)出本身獨特的設(shè)備和產(chǎn)品，并在市場上銷售。

在20時紀70年代末到80年代初期，GE公司制造了一種多層聚合物/鋁結(jié)構(gòu)的電容器，這種結(jié)構(gòu)具有很平滑的外觀，有些研究人員就意識到這種結(jié)構(gòu)可以改善阻隔材料的性能，對此工藝賡續(xù)改動就有了Vitex公司的PML工藝。

這一工藝的關(guān)鍵之處在于首先在基材上通過閃蒸技術(shù)沉積液體單體膜（聚丙烯酸酯）。

由于這層膜是液體的，所以可以添補外觀的缺陷，從而使得外觀平滑、平坦，然后再UV固化成膜，如許可以使得外觀的粗糙度小于1nm。然后再在平滑外觀上反應(yīng)濺射沉積阻隔材料。

如此有機膜和無機膜循環(huán)沉積幾次，沉積幾雙（一雙為一層有機層加一層無機層）所得的產(chǎn)品即可達到超高阻隔性能。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的掃描電鏡（SEM）截面圖如下。

這種結(jié)構(gòu)中的有機層可以使無機層的缺陷彼此不關(guān)聯(lián)，如許通過一層的水氧就不能直接穿過整個結(jié)構(gòu)。PML工藝既可以使用單獨的阻隔基材（柔性基材），也可以制作成封裝材料。

多層阻隔膜在卷對卷工藝上延續(xù)制成（無印刷），其寬度可最長可達1.5m，速度上限可達到3m/min。生產(chǎn)成本因工藝設(shè)計、大小、生產(chǎn)能力不同，Barix封裝材料為0.05～0.10$/m2，柔性阻隔膜成本為5～50S|/m2（因基材和所需性能不同）。

在柔性基材上的阻隔產(chǎn)品使用鈣法測試其透水量小于10－6g/m2。應(yīng)用不同其層厚也不同，單層聚合物膜厚為0.25到幾微米，單層無機層厚為20～100nm。

氧化鋁層的沉積采用直流反應(yīng)濺射，其工藝溫度較低，平均溫度為40℃，最高溫度才80℃。產(chǎn)品的透明度在可見光范圍內(nèi)可達到90%。

Barix產(chǎn)品可直接替換玻璃蓋板用于OLED表現(xiàn)器上。在2008年，三星SDI公司使用Barix產(chǎn)品創(chuàng)造了世界上最薄的表現(xiàn)器。

美國3M公司的多層阻隔膜結(jié)構(gòu)與Vitex的相似，采用的也是真空卷對卷工藝。

在此工藝中采用化學(xué)氣相沉積有機層，濺射沉積無機層。其產(chǎn)品的阻水率達到10－6g/m2。在2005年3M就與Add-Vision公司緊密合作，使PLED表現(xiàn)器的壽命超過了1000h。

*PECVD

美國GE公司采用裝有平板電容耦合等離子體源的PECVD工藝沉積延續(xù)梯度結(jié)構(gòu)的阻隔層。

延續(xù)梯度結(jié)構(gòu)重要是指圖中的有機無機層都是由硅化合物組成，包括硅烷、氮化硅或氮氧化硅。

*層壓工藝

加拿大Alcan包裝公司采用卷繞式EBPVD方式在9和12μm基材上沉積氧化硅/氧化鋁鍍膜產(chǎn)品，再通過層壓工藝獲得透水量＜0.01g/m2的阻隔產(chǎn)品。

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