一种玻璃瓶内壁阻隔性薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种玻璃瓶内壁阻隔性薄膜的制备方法，主要包括以下步骤：玻璃瓶的化学清洗干燥、使用密封静气法进行氧等离子体轰击工艺和薄膜生长工艺；其中密封静气法为：将CVD工艺过程中的反应气体源进入、反应过程、反应废气抽出三个过程分步相继进行，在前一个步骤完成后再进入下一个步骤。工艺过程中通过将玻璃瓶扣在专用PECVD样品托架上形成反应室，同时利用密封静气法的作用，达到在玻璃瓶内壁均匀镀膜的效果。本发明专利技术旨在解决于不规则玻璃瓶内壁沉积薄膜的难题，提供了一种低成本、操作简便、清洁高效的制备高质量薄膜的方法。本发明专利技术制备出的SiO2阻隔膜膜层致密均匀，耐水性得到很大提高，在药品包装领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于药用包装领域，尤其涉及一种玻璃瓶内壁阻隔性薄膜的制备方法。
技术介绍
医药行业的迅猛发展对药品包装的技术要求不断提高。药品包装材料伴随着药品的生产、流通和使用的全过程，在很大程度上影响着药品的安全性。目前，药品包装大多采用玻璃瓶、塑料瓶、铝塑泡罩、冷冲铝等材料，其中玻璃容器作为注射剂、输液、口服液和外用制剂是最为常用的与药品长期直接接触的包装材料，在人类医药发展史上发挥了巨大的作用。玻璃容器具有理化性质稳定，不易与药物作用，也不能使气体透过的优点，但每种玻璃容器所用材料的配方和融化情况对所包装的药品质量仍产生一定的影响，因此需要一种稳定的高阻隔性材料来阻隔容器对药品的影响。SiO2薄膜具有硬度高、耐磨性好、抗侵蚀能力强、膜层牢固、保护能力强、光透过率高等独特性能。SiO2薄膜是一种性能优良的高阻隔材料，对H2O、CO等具有良好的阻隔性能，在食品和药品包装等领域具有广泛的应用前景和潜在的经济效益。SiO2薄膜有多种沉积方法，如等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、热蒸发、溅射、Sol-Gel等。其中，PECVD利用辉光放电，在高频电场下使稀薄气体电离产生等离子体，这些离子在电场中被加速而获得能量，可在较低温度下实现SiO2薄膜的沉积。PECVD具有操作简便、清洁高效、安全无污染等优点，沉积温度低，沉积速率快且可准确控制，工艺重复性好，薄膜均匀而致密。在实际应用中，PECVD最具市场潜力，利用该技术在平整基底上沉积SiO2薄膜已相当成熟，然而，就如何在不规则的玻璃瓶内壁沉积上一层均匀、稳定、具有高阻隔性的SiO2薄膜还未有深入的研究。这是因为在容器内壁上镀膜与在平整基底上镀膜并不相同，两者所需要的设备、工艺参数是完全不一样的。在容器内壁镀膜相对在平整基底上镀膜要难很多，最主要的原因在于容器一般只有一个开口。这个开口既要作为进气口同时也要作为出气口，这会导致这个镀膜过程中气流会非常的紊乱，还会导致在容器内部气体的分布不均。而气流的紊乱和气体分布不均匀则会导致在反应气体多的地方镀上比较厚的膜，而在反应产生的废气堆积的地方则会镀上较薄的膜，甚至无法镀上膜。在容器内壁镀膜的另外一个难点是如何实现只在容器的内壁上镀膜。如果使用给平整基板镀膜一样的方法给容器镀膜，很明显反应气体很难进入容器内部在内壁上成膜，反而是在外壁上镀上一层厚厚的膜。这不仅使得真正需要镀膜的容器内壁成膜质量差且成膜效率极低，而且在外壁形成的膜造成原材料的极大浪费。因此，有必要研究出一种用于容器内壁镀膜的制备方法来解决容器内壁镀膜的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决药用玻璃容器对药品质量可能产生的负面影响，提供一种在药用玻璃瓶内壁制备高阻隔性薄膜的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种玻璃瓶内壁阻隔性薄膜制备方法，主要包括以下步骤：玻璃瓶的化学清洗干燥、使用密封静气法的氧等离子体轰击工艺和使用密封静气法的薄膜生长工艺；且制备过程中所使用的PECVD装置包括专用PECVD样品托架，玻璃瓶扣在所述专用PECVD样品托架上形成气体反应室。进一步地，玻璃瓶的化学清洗干燥步骤为：将待镀膜的玻璃瓶依次进行丙酮超声清洗、去离子水超声清洗、乙醇超声清洗、烘干。进一步地，所述密封静气法为：CVD工艺过程中的反应气体源进入、反应过程、反应废气抽出的三个过程分步相继进行，在前一个工艺步骤完成后再进入下一个工艺步骤。进一步地，所述使用密封静气法的氧等离子体轰击工艺为：1）将完成化学清洗干燥的玻璃瓶置于专用PECVD样品托架的上；2）打开真空泵抽真空，抽真空；3） 关闭真空泵，将保护气体和O2以设定体积比通入瓶内，当压强为250 pa～300Pa时，关闭保护气体和O2流量阀；4）开启微波发生器，进行等离子体轰击；5）开启真空泵将瓶内残余的气体抽出后关闭真空泵。优选的，所述保护气体为Ar，所述保护气体和O2的设定的体积比为12:4。进一步地，所述使用密封静气法的薄膜生长工艺为：1）将SiH4、Ar与O2以设定体积比混合通入玻璃瓶内，当瓶内压强达到300～350pa时关闭气体流量阀；2）然后开启微波发生器，进行辉光放电生长薄膜；3）开启真空泵将瓶内残余气体抽掉后关闭真空泵。优选的，所述SiH4、Ar与O2的设定体积比为1:3:3。优选的，所述专用PECVD样品托架上开有凹槽，凹槽底部和侧部分别有开进气口和抽气口。本专利技术的有益效果：1）通过将玻璃瓶倒扣在专用PECVD样品托架上形成反应室，与传统的用于给平板样品镀膜的反应腔完全不同，本专利技术中玻璃瓶既是待镀膜样品，又是PECVD的气体反应室、真空室，通过该设计，使得实现在玻璃瓶内壁镀上阻隔性薄膜成为可能；2）在氧等离子体轰击和薄膜生长工艺过程中，均使用了密封静气法，通过该方法，将进气和抽气过程在时间上分离，避免了通常CVD反应中两者同时进行、而容器只有一个开口、这个开口既作为进气口同时也作为出气口导致镀膜过程中气流紊乱、镀膜不均的问题；由此，利用本专利技术的密封静气法很好地解决了瓶内壁薄膜生长的均匀性问题，本专利技术中制备得到的SiO2薄膜均匀而致密；薄膜的结构形态及光学性能优异；沉积薄膜后，玻璃瓶的耐清洗性、耐酸腐蚀性、耐水性有了很大提高，可以安全放心应用于医药包装行业；3）利用本专利技术的密封静气PECVD法在低温下快速制备得到稳定的SiO2阻隔薄膜，整个制备过程除去抽真空时间外，氧等离子处理和薄膜生长的时间在一分钟内即可完成，操作简便、清洁高效且安全无污染。附图说明图1为本专利技术使用的专用PECVD样品托架示意图，图中：1为凹槽，2进气口，3抽气口，图中箭头所示为工艺过程中的气流方向。具体实施方式下面结合具体实施例和附图，对本专利技术作进一步说明。为了更好的理解本专利技术，先简单说明下本实施例使用的PECVD装置与通常的PECVD装置的差别。PECVD装置通常包括真空系统、反应室、反应气体供应系统、微波系统以及冷却系统等，其中反应室通常为一腔体结构，工艺过程中，待镀膜的样品置于腔体中，气体在腔体中反应沉积在样品的表面形成薄膜。本实施例为了达到仅在玻璃瓶内壁镀膜的效果，使用了如图1所示的专用PECVD样品托架，该托架上设有与玻璃瓶口相配合的凹槽1，凹槽1下面和侧面分别开有进气口2和抽气口3。与传统的反应室不同，本实施例通过将玻璃瓶倒扣在专用PECVD样品托架的凹槽1中，构成反应室，进气口2和抽气口3分别联接PECVD装置的反应气体供应系统和真空系统，各自对作为反应室的玻璃瓶内通入反应气体和完成抽气或抽真空的工艺步骤；玻璃瓶口和该样品托架间垫有耐高温橡胶垫圈，当抽真空时，利用玻璃瓶内外压力差的作用，将玻璃瓶紧紧的扣在专用PECVD样品托架上，这时橡胶垫圈被挤压变形，对玻璃瓶内部进行有效的密封，在瓶内形成了一个封闭的反应室；通入反应气体进行工艺时，整个反应过程保持瓶内压力不超过500Pa，确保了玻璃瓶内外的压差，达到将玻璃瓶密封的效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃瓶内壁阻隔性薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：玻璃瓶的化学清洗干燥、使用密封静气法的氧等离子体轰击工艺和使用密封静气法的薄膜生长工艺；且制备过程中所使用的PECVD装置包括专用PECVD样品托架，玻璃瓶扣在所述专用PECVD样品托架上形成密封反应室。

【技术特征摘要】
1.一种玻璃瓶内壁阻隔性薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：玻璃瓶的化学清洗干燥、使用密封静气法的氧等离子体轰击工艺和使用密封静气法的薄膜生长工艺；且制备过程中所使用的PECVD装置包括专用PECVD样品托架，玻璃瓶扣在所述专用PECVD样品托架上形成密封反应室。
2.根据权利要求1所述一种玻璃瓶内壁阻隔性薄膜的制备方法，其特征在于所述玻璃瓶的化学清洗干燥步骤为：将待镀膜的玻璃瓶依次进行丙酮超声清洗、去离子水超声清洗、乙醇超声清洗、烘干。
3.根据权利要求1所述一种玻璃瓶内壁阻隔性薄膜的制备方法，其特征在于所述密封静气法为：CVD工艺过程中的反应气体源进入、反应过程、反应废气抽出的三个过程分步相继进行，在前一个工艺步骤完成后再进入下一个工艺步骤。
4.根据权利要求3所述一种玻璃瓶内壁阻隔性薄膜的制备方法，其特征在于所述使用密封静气法的氧等离子体轰击工艺为：
将完成化学清洗干燥的玻璃瓶置于专用PECVD样品托架的上；
打开真空泵抽真空，抽真空；
关闭真空泵，将保护气体和O2以设定体积比通入瓶内...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕斌，吕建国，张金云，叶欢，陈国安，李文杰，朱恒伟，
申请(专利权)人：宁波正力药品包装有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33