技术领域
[0001] 本
发明属于新型环保材料研究技术领域，特别涉及一种物理沉积增强水氧阻隔性能的可降解薄膜。
背景技术
[0002] 随着
电子行业新材料，新技术，新产品的快速升级和更新，很多新颖的微电子器件出现在我们的生活中，其中包括快速发展的
柔性电子产业，可
印刷电子，机电子器件，
生物电子，薄膜电子产业等。这些新型的产业改变着我们周围的生活，工作，以及我们的未来。例如： 可折叠屏幕手机，曲面电视等显示和固态照明，
能源，探测器，笔记本，医疗器械，食品检测基未来可穿戴领域有着广阔的应用前景。这些新型的技术拥有优秀的，如超薄，光电特性，柔性等无与伦比的特性。将是很多未来，下一代电子，信息技术的核心或者关键技术。其发展得到了所有发达国家，国际公司的注重和大量投入。作为重要
基础材料之一的柔性，高水氧阻隔薄膜是重要发展项目之一，世界上只有少数几家公司拥有前沿的技术。
[0003] 我们在发展新型薄膜封装材料和技术的同时，不得不面对一个重要的的问题。电子垃圾，塑料垃圾已经危害到我们整个地球，整个人类社会的发展和安定。在努
力提高我们人类生活水平，技术水平的基础上，我们也要关注环境和环保，垃圾问题。不能为了发展一个新的技术，对环境，对生态造成危害，其社会效益和经济效益都会大打折扣。而作为现阶段封装薄膜领域，就面对这种两难的困境，一方面高性能的水氧阻隔薄膜很难被自然界降解，又和电子产品相整合。变成了一个难回收和利用，对环境危害较大的新产品。
[0004] 随着很多生物和材料工业的发张，可
生物降解或者对环境有好的塑料，薄膜材料正在被开发出来，并且开始应用我们的生活中。用来取代现有的不可降解，危害环境的的塑料制品。那么是否可以应用这些材料和薄膜，开发出新型的高水氧阻隔薄膜。同时具有满足封装高要求的水氧阻隔性能，同时又是可降解，对环境和可回收的封装双优势。这就需要在原有的技术上升级和开发新型工艺和技术来解决问题。首先，相比较传统塑料薄膜。可降解薄膜在物理性能上和水氧阻隔性能上就处在劣势。相比较在传统塑料薄膜的高水氧阻隔技术就需要进一步改进和优化。例如可降解材料
纤维过大，薄膜不均匀，表面厚度分散，薄膜中空间大，
温度不易过高等问题。
[0005] 公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理 解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术 人员所公知的
现有技术。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于设计一种在可降解薄膜上依靠物理沉积技术制备高致密纳米层，或者UV
丙烯酸树脂保护层，从而获得一种新型水氧阻隔的可降解封装薄膜。
[0007] 一种物理沉积增强水氧阻隔性能的可降解薄膜，包括可降解薄膜，物理沉积在所述可降解薄膜表面的无机纳米保护层，以及涂敷并光
固化在所述无机纳米保护层表面的丙烯酸树脂。
[0008] 解決目前柔性电子器件封装过程中用到很多塑料薄膜对环境不友好，是新型塑料污染源的问题。本发明的基本原理是把利用温和，精密的物理沉积技术将致密的
纳米级的金属，无机
原子，分子部分
覆盖在可降解的有机分子上部，部分填充在这些分子间从而形成致密的纳米阻挡层，随后的纳米阻挡层和可降解薄膜可以通过UV固化材料保护覆盖。这种方式制备的塑料薄膜，不但具有高水氧阻隔特性，而且对环境的压力和污染大大减轻。同时解决了柔性电子封装高性能的要求和环保技术的要求。可以极大的提高高水氧阻隔薄膜的应用范围和长远规划。这种高水氧阻隔薄膜既可以应用在柔性电子产品的基底上，也可以应用在这些产品的封装过程中。而且可降解薄膜具有的环保和健康特性，甚至可以应用在很多，医疗，生物，制剂，食品等高密封要求的邻域。此
专利设计从纳米层的制备，对可降解薄膜在制备中
稳定性考虑优化了制备工艺和方案。从纳米保护层设计和制备上解决了原有可降解材料水氧阻隔性能差的问题。
[0009] 优选地，上述技术方案中，可降解材料薄膜，其材料选自PLA, PHA，PBAS，PPC，PVA，PHB，PBS，以及
生物工程塑料、生物通用塑料(聚烯
烃和聚氯乙烯)
淀粉基等。
[0010] 优选地，上述技术方案中，可降解材料薄膜，其选自
单层或者多层混合降解材料结构，其厚度范围在5微米到500微米。
[0011] 优选地，上述技术方案中，无机纳米保护层，其材料可以选自金属，金属氧化物和无机
纳米材料，厚度在10-500纳米。
[0012] 优选地，上述技术方案中，无机纳米保护层可以是单一纳米材料层，也可以是多种纳米材料混合层。
[0013] 优选地，上述技术方案中，UV固化丙烯酸树脂层，厚度在0.1-50微米之间。
[0014] 一种物理沉积增强水氧阻隔性能的可降解薄膜的制备工艺，包括：在超薄的可降解薄膜上进行
表面处理，再通过物理沉积技术沉积纳米级别的致密阻挡层，其后可以再在上部
镀膜UV固化丙烯酸树脂，UV光照后完成固化保护，或者不需要此固化层。
[0015] 优选地，上述技术方案中，可降解材料薄膜表面处理，可以选自，臭氧，
等离子体，化学，电晕等方法。
[0016] 优选地，上述技术方案中，物理沉积技术，可以是RF，DC或者
磁控溅射，
真空蒸镀，低压蒸镀，
电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束
外延等方法完成。
[0017] 优选地，上述技术方案中，物理沉积技术，可降解薄膜温度可以保持在室温到80摄氏度之内，镀膜速率为1-50纳米/分钟。
[0018] 这是一种建立在高效物理沉积纳米阻挡层，与可降解薄膜或可固化丙烯酸树脂的优点融合在一起的薄膜制备工艺，利用单层或者多层纳米致密层的镀膜，将原有的可降解薄膜或材料的水氧阻隔性能再次提高3-6个量级，极大的提升可降解薄膜在水氧阻隔性能的劣势和缺点。从而使可降解薄膜同样拥有了与传统，已商业化的塑料薄膜相仿的水氧阻隔性能。由于获得了高水氧阻隔性能，使的可降解薄膜和塑料拥有了在高封装要求的领域应用的前景和潜能。传统和现有的塑料和
聚合物等薄膜虽然拥有成熟的技术方案和较高的水氧阻隔性能，但是其本质的环保问题同样制约了其在柔性和薄膜电子领域的发展。会引起很多环境，回收，废弃，处理等社会和产业问题：例如：1.同时会产生新的电子垃圾和塑料垃圾，2.不同的塑料和电子产品的难统一回收和分离。3对现有的垃圾回收和分类增加了新的困难。新的塑料/聚合物在把自身优势带入到电子行业的同时，也把自身环保，难回收处理等问题带进来。例如，现在很多柔性电子器件的报废和回收，成本，手段和技术要求更高，消费者在享受新产品的同时也会被新的垃圾和环保问题所困扰。如果，在材料层面，就早早引入环保材料，或者开发新的封装，高水氧阻隔的降解薄膜，就可以从开始减少其对环境和社会的伤害。本发明利用物理沉积方案，有效的在可降解薄膜上沉积致密的纳米层，极大的降低水分子， 氧分子通过可降解大分子之间的间隙的通道。甚至利用多层沉积镀膜或者混合镀膜的方法进一步提高对水氧的阻隔性能，从而获得远远超过原有可降解薄膜水氧阻隔性能。由于都是采用的纳米物理沉积技术，还可以与UV固化丙烯酸树脂相结合使用：在纳米层上可以再镀膜丙烯酸树脂，固化后可以获得更好水氧阻隔性能和耐久性的薄膜产品。其适合代替一些高性能水氧阻隔的非降解塑料薄膜，应用在柔性电子器件封装，电子器件封装，医药封装，食品等敏感材料的封装领域。此发明创新的提出了一种新的环保封装薄膜的设计和制备工艺方案，把纳米层镀膜和有机降解薄膜与固化树脂等镀膜技术结合。虽然工艺特殊，但是却能把两种材料的物理特性和封装特性的优点整合在一起，可以极大提高可降解材料的封装性能和应用稳定性。
[0019] 本发明提出的室温附近温和的物理沉积方案，有效的沉积致密的纳米层在可降解薄膜中，有效的填补分子之间的空隙，达到提高水氧阻隔性能的目的。我们的工艺，相对公布的技术，在纳米致密层制备，致密性，均匀度还有可靠性上就有很大的提高，其技术特点应有以下要求：A. 可降解薄膜在纳米层制备过程中稳定，无损。
[0020] B. 可降解薄膜在真个过程中无降解发生。
[0021] C. 致密纳米层在分子生长时要有一定速度，可以均匀的覆盖在可降解材料分子上面和中间。
[0022] D. 致密纳米层，应该是原子或分子直径小于1纳米的金属，氧化物，无机物等，才能高效阻挡水，氧分子。
[0023] E. 最后的纳米层可覆盖UV固化层保护。
[0024]
附图说明：图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图中：1.可降解薄膜，2.可降解薄膜表面处理和清洁，3.无机纳米保护层，4.覆盖光固化丙烯酸树脂。
[0025] 具体实施方式：下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0026] 除非另有其它明确表示，否则在整个
说明书和
权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0027] 一种物理沉积增强水氧阻隔性能的可降解薄膜，包括可降解薄膜，物理沉积在所述可降解薄膜表面的无机纳米保护层，以及涂敷并光固化在所述无机纳米保护层表面的丙烯酸树脂。
[0028] 其中，可降解材料薄膜，其材料选自PLA, PHA，PBAS，PPC，PVA，PHB，PBS，以及生物工程塑料、生物通用塑料(聚烯烃和聚氯乙烯)淀粉基等。
[0029] 其中，可降解材料薄膜，其选自单层或者多层混合降解材料结构，其厚度范围在5微米到500微米。
[0030] 其中，无机纳米保护层，其材料可以选自金属，金属氧化物和无机纳米材料，厚度在10-500纳米。
[0031] 其中，无机纳米保护层可以是单一纳米材料层，也可以是多种纳米材料混合层。
[0032] 其中，UV固化丙烯酸树脂层，厚度在0.1-50微米之间。
[0033] 一种物理沉积增强水氧阻隔性能的可降解薄膜的制备工艺，包括：在超薄的可降解薄膜上进行表面处理，再通过物理沉积技术沉积纳米级别的致密阻挡层，其后可以再在上部镀膜UV固化丙烯酸树脂，UV光照后完成固化保护，或者不需要此固化层。
[0034] 其中，可降解材料薄膜表面处理，可以选自，臭氧，等离子体，化学，电晕等方法。
[0035] 其中，物理沉积技术，可以是RF，DC或者磁控溅射，真空蒸镀，低压蒸镀，
电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等方法完成。
[0036] 其中，物理沉积技术，可降解薄膜温度可以保持在室温到80摄氏度之内，镀膜速率为1-50纳米/分钟。
[0037] 根据发明的设计和工艺，其镀膜和结构方案简单，实用和高效，采用如下步骤：第一步，准备好待可降解材料薄膜，可对表面进行清洗。并放入真空干燥箱去除多于
吸附的水汽和氧气，温度小于60摄氏度。
[0038] 第二步，将薄膜放入预处理真空腔体，完成表面处理。这里是传入等离子腔内完成5-10分钟50-100W氧气或者氩气等离子体处理，温度小于60摄氏度。
[0039] 第三步，将表面处理完成后的可降解薄膜传入物理沉积腔体（这里是真空RF溅射腔或者真空蒸镀腔）。
[0040] 第四步，随后在腔体内溅射或者蒸镀100纳米氧化
铝薄膜。温度不超过60摄氏度。RF溅射（50-200W），溅射5-500纳米的无机纳米层（ITO，SiO2）。整个过程
温度控制在60摄氏度以下，同时溅射过程不可以高温或者过快溅射（溅射速率不可以太快或者太慢，会影响纳米颗粒注入的深度和厚度）。
[0041] 第五步，将样品传入到20度， 水，氧小于1ppm的氮气
手套箱内。完成制备。或者通过
旋涂，挂涂工艺涂膜一层UV固化丙烯酸树脂，大约1-500微米厚。
[0042] 第六步，把镀UV丙烯酸树脂的样品传入UV腔体，进行UV照射固化3分钟，完成样品最终定型和保护。
[0043] 第七步，最后获得的可降解薄膜可以达到WVTR（水汽渗透率）低于10-3克.平米/天,甚至到10-4克.平米/天水平。
[0044] 本发明的基本原理是把利用温和，精密的物理沉积技术将致密的纳米级的金属，无机原子，分子部分覆盖在可降解的有机分子上部，部分填充在这些分子间从而形成致密的纳米阻挡层，随后的纳米阻挡层和可降解薄膜可以通过UV固化材料保护覆盖。这种方式制备的塑料薄膜，不但具有高水氧阻隔特性，而且对环境的压力和污染大大减轻。同时解决了柔性电子封装高性能的要求和环保技术的要求。可以极大的提高高水氧阻隔薄膜的应用范围和长远规划。这种高水氧阻隔薄膜既可以应用在柔性电子产品的基底上，也可以应用在这些产品的封装过程中。而且可降解薄膜具有的环保和健康特性，甚至可以应用在很多，医疗，生物，制剂，食品等高密封要求的邻域。此专利设计从纳米层的制备，对可降解薄膜在制备中稳定性考虑优化了制备工艺和方案。从纳米保护层设计和制备上解决了原有可降解材料水氧阻隔性能差的问题。
[0045] 前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性
实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
