本申請涉及薄膜，具體涉及一種多層復(fù)合阻隔薄膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、柔性透明高阻隔薄膜具有極低的水蒸氣透過率、高透光性，廣泛應(yīng)用于柔性薄膜太陽能電池、有機電致發(fā)光器件(oled)、量子點顯示等領(lǐng)域。采用柔性高阻隔薄膜對器件進(jìn)行有效封裝，不僅能保護(hù)產(chǎn)品免受外界空氣和水的侵蝕，延長其使用壽命并保持性能穩(wěn)定，而且不影響柔性器件產(chǎn)品的輕薄、柔軟及可變形特性，為柔性產(chǎn)品的應(yīng)用帶來突破性的進(jìn)展。

2、目前，超高阻隔膜的研發(fā)主要集中在膜層結(jié)構(gòu)設(shè)計和制備工藝上。研究表明，通過原子層沉積(ald)技術(shù)制備出的無機阻隔薄膜，能夠?qū)崿F(xiàn)膜層的均勻性和一致性，從而獲得優(yōu)異的阻隔性能。但是，單層無機氧化物的阻隔膜所能夠達(dá)到的阻隔性能極限很難滿足柔性器件的封裝要求。因此，研究者們開發(fā)了多層結(jié)構(gòu)的阻隔膜，以滿足特定應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ω咦韪粜阅艿男枨蟆＠鹀n114507372a公開了一種包括高分子基膜、第一阻隔層、第二阻隔層的復(fù)合阻隔膜，其中第一阻隔層和第二阻隔層一層包括含氟光敏樹脂，另一層包括光敏樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、及均勻分散于所述光敏樹脂、硅烷偶聯(lián)劑內(nèi)的含硅納米粒子。所述阻隔膜成本降低，實現(xiàn)了長期有效的水氧阻隔作用，但由于是全有機多膜層結(jié)構(gòu)，其阻隔水平有限。專利cn117301589a公開了一種柔性顯示用高阻隔膜制備方法，其中的阻隔層由金屬氧化物薄膜中的一種或多種按任意比例堆疊而成，所述阻隔膜透光率＞88％，但水汽阻隔性能僅達(dá)到10-3g/(m2.day)等級。

3、因此，亟需開發(fā)出既具有超高阻隔性能又滿足光學(xué)性能要求的阻隔膜，以滿足柔性光伏、電子器件的應(yīng)用需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┮环N多層復(fù)合阻隔薄膜及其制備方法和應(yīng)用，旨在解決現(xiàn)有的柔性透明超高阻隔膜存在的阻隔性能低的問題。

2、為了達(dá)到上述目的，本申請采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。

3、本申請的第一方面，提供一種多層復(fù)合阻隔薄膜，包括柔性透明基底、設(shè)置于所述柔性透明基底一面的阻隔層a、設(shè)置于阻隔層a表面的聚合物層，以及設(shè)置于聚合物層表面的阻隔層b；

4、所述柔性透明基底為柔性聚合物薄膜，其厚度為50～150μm；

5、所述阻隔層a與阻隔層b為氧化鋁薄膜，其厚度為10～100nm；

6、所述聚合物層為有機聚硅氮烷層,其厚度為100～1000nm。

7、在一些實施方案中，多層復(fù)合阻隔薄膜還包括設(shè)置于所述阻隔層b表面的增透層，所述增透層材質(zhì)為聚硅氧烷，其厚度為0.1～5μm。

8、在一些實施方案中，所述柔性透明基底包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯或聚酰亞胺中的任意一種。

9、在一些實施方案中，所述柔性透明基底的厚度為75～130μm，透光率＞80％；

10、所述阻隔層a與沉積層b的厚度為30～60nm；

11、所述聚合物層的厚度為200～500nm。

12、本申請的第二方面，提供上述多層復(fù)合阻隔薄膜的制備方法，包括：

13、s1，通過等離子增強原子層沉積，在基底表面沉積氧化鋁薄膜，作為阻隔層a；

14、s2，通過噴涂/旋涂復(fù)合工藝，在阻隔層a表面涂覆有機聚硅氮烷，固化后得到聚合物層；

15、s3，對聚合物層表面進(jìn)行親水性處理，通過離子增強原子層沉積在其表面沉積氧化鋁薄膜，得到阻隔層b。

16、在一些實施方案中，所述制備方法還包括：

17、s4，通過噴涂/旋涂復(fù)合工藝在阻隔層b表面涂覆聚硅氧烷，固化后得到增透層。

18、在一些實施方案中，s1和s3中，所述等離子增強原子層沉積的沉積溫度為70～160℃。

19、在一些實施方案中，s2具體包括：

20、在基底表面噴涂有機聚硅氮烷，再進(jìn)行旋涂，旋涂后加熱進(jìn)行固化；

21、所述旋涂的轉(zhuǎn)速為500～6000rpm；固化溫度為50～100℃，固化時間為2～6h。

22、在一些實施方案中，所述親水性處理包括：對聚合物層進(jìn)行等離子體處理，等離子體的功率為200～300w。

23、本申請的第三方面，提供上述多層復(fù)合阻隔薄膜或上述制備方法制備的多層復(fù)合阻隔薄膜在柔性薄膜太陽能電池或有機電致發(fā)光器件中的應(yīng)用。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的有益效果為：

25、本申請的多層復(fù)合阻隔薄膜通過設(shè)置上下兩層特定厚度的無機氧化物作為阻擋層，極大的提高了薄膜的阻隔性能；同時在兩層無機物之間引入聚合物層，避免由于無機層過厚帶來的缺陷貫穿，不僅具有較好的透光性能，還進(jìn)一步提高了阻隔性。本申請的多層復(fù)合阻隔薄膜，具有良好的透光率和高阻隔性能，其水蒸氣透過率≤5×10-5g/(m2.day)，透光率≥90％。

26、本申請的制備方法利用等離子體增強原子層沉積技術(shù)制備無機氧化物薄膜，可在更適配柔性基底的低溫條件下高質(zhì)量成膜；在沉積阻隔層之前，對有機層表面進(jìn)行親水改性，為后續(xù)氧化鋁的沉積提供大量活性位點，便于薄膜的生長；利用噴涂/旋涂復(fù)合工藝制備有機聚合物薄膜，可實現(xiàn)大尺寸均勻涂布，且厚度能控制在百納米級別。本申請制備的多層復(fù)合阻隔薄膜具有較高的阻隔性能和透光性，應(yīng)用于柔性薄膜太陽能電池、有機電致發(fā)光器件(oled)的封裝，可顯著提高其使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種多層復(fù)合阻隔薄膜，其特征在于，包括柔性透明基底、設(shè)置于所述柔性透明基底一面的阻隔層a、設(shè)置于阻隔層a表面的聚合物層，以及設(shè)置于聚合物層表面的阻隔層b；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合阻隔薄膜，其特征在于，還包括設(shè)置于所述阻隔層b表面的增透層，所述增透層材質(zhì)為聚硅氧烷，其厚度為0.1～5μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合阻隔薄膜，其特征在于，所述柔性透明基底包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯或聚酰亞胺中的任意一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合阻隔薄膜，其特征在于，所述柔性透明基底的厚度為75～130μm，透光率＞80％；

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的多層復(fù)合阻隔薄膜的制備方法，其特征在于，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，s1和s3中，所述等離子增強原子層沉積的沉積溫度為70～160℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，s2具體包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述親水性處理包括：對聚合物層進(jìn)行等離子體處理，等離子體的功率為200～300w。

10.權(quán)利要求1-4任一項所述的多層復(fù)合阻隔薄膜或權(quán)利要求5-9任一項所述的制備方法制備的多層復(fù)合阻隔薄膜在柔性薄膜太陽能電池或有機電致發(fā)光器件中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及薄膜技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種多層復(fù)合阻隔薄膜及其制備方法和應(yīng)用。多層復(fù)合阻隔薄膜，包括柔性透明基底、設(shè)置于柔性透明基底一面的阻隔層A、設(shè)置于阻隔層A表面的聚合物層，以及設(shè)置于聚合物層表面的阻隔層B；柔性透明基底為柔性聚合物薄膜，其厚度為50～150μm；阻隔層A和阻隔層B為氧化鋁薄膜，其厚度為10～100nm；聚合物層為有機聚硅氮烷層,其厚度為100～1000nm。本申請的多層復(fù)合阻隔薄膜通過設(shè)置上下兩層特定厚度的無機氧化物作為阻擋層，極大的提高了薄膜的阻隔性能；在兩層無機物之間引入聚合物層，避免由于無機層過厚帶來的缺陷貫穿，不僅具有較好的透光性能，還進(jìn)一步提高了阻隔性。本申請的多層復(fù)合阻隔薄膜的水蒸氣透過率≤5×10?5g/(m2.day)，透光率≥90％。

技術(shù)研發(fā)人員：封偉,孫小杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5