一种柔性包装材料表面类金刚石阻湿涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种柔性包装材料表面类金刚石阻湿涂层及其制备方法和应用，涉及阻湿包装防护技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种柔性包装材料表面类金刚石阻湿涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及阻湿包装防护
，尤其涉及一种柔性包装材料表面类金刚石阻湿涂层及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]类金刚石
(Diamond
‑
like carbon,DLC)
涂层是一种具有生物相容性好
、
光学透明度高
、
抗菌性强
、
化学稳定性高等诸多优异性能的无机材料，因此，它的应用领域十分广泛，包括航空航天
、
医疗相关器械
、
电子封装等
。
然而，近年来，
DLC
的研究主要聚焦在摩擦润滑等方面，对于其阻湿性能的研究鲜有报道
。
常用方法，如阴极真空过滤电弧
、
直流磁控溅射
、
脉冲激光沉积
、
微波等离子体化学气相沉积
、
电子回旋共振化学气相沉积等，制备的
DLC
涂层，尤其是在柔性材料表面，附着力较差，内应力较高，易产生裂纹，对阻湿性能产生不利影响，进而限制了其在阻湿包装防护领域中的应用
。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种柔性包装材料表面类金刚石阻湿涂层及其制备方法和应用
。
本专利技术在柔性包装材料表面制备的类金刚石阻湿涂层与柔性包装材料结合牢固，并具有优异的阻湿性能
。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种柔性包装材料表面类金刚石阻湿涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0006]以气体碳源为工作气体，在柔性包装材料表面进行阳极层线性离子源沉积，形成所述类金刚石阻湿涂层，所述阳极层线性离子源沉积的沉积温度不超过
40℃。
[0007]优选地，所述气体碳源包括甲烷
、
乙炔
、
丙烷
、
乙烷
、
乙烯
、
丙烯和丁烯中的一种或几种
。
[0008]优选地，所述柔性包装材料为聚萘二甲酸乙二醇酯
、
聚对苯二甲酸乙二醇酯
、
聚氨酯
、
聚丙烯
、
聚乙烯
、
聚苯乙烯或聚乳酸
。
[0009]优选地，所述阳极层线性离子源沉积的条件包括：靶基距为2～
30cm
，真空度为
0.1
～
5Pa
，气体碳源的气流量为
50
～
450sccm
，离子源电流为
0.3
～
5.0A
，离子源电压为
40
～
800V
，沉积温度为
19
～
36℃
，沉积时间为5～
90min。
[0010]优选地，所述阳极层线性离子源沉积前，还包括将所述柔性包装材料表面进行辉光放电清洗
。
[0011]优选地，所述辉光放电清洗的条件包括：真空度为
4.0
×
10
‑3～
6.0
×
10
‑3Pa
；通入氩气，所述氩气的气流量为
100
～
900sccm
；偏压为
‑
150
～
‑
900V
；清洗时间为2～
30min。
[0012]优选地，所述类金刚石阻湿涂层的厚度为
100
～
900nm。
[0013]本专利技术提供了以上技术方案所述制备方法制备得到的类金刚石阻湿涂层
。
[0014]优选地，所述类金刚石阻湿涂层为含氢类金刚石涂层
。
[0015]本专利技术提供了以上基础方案所述类金刚石阻湿涂层在阻湿包装防护中的应用
。
[0016]本专利技术提供了一种柔性包装材料表面类金刚石阻湿涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以气体碳源为工作气体，在柔性包装材料表面进行阳极层线性离子源沉积，形成所述类金刚石阻湿涂层
。
本专利技术采用阳极层线性离子源沉积的方式在柔性包装材料表面沉积类金刚石阻湿涂层，沉积的温度不超过
40℃
，属于近室温沉积，得到的类金刚石涂层与柔性材料基底具有良好的结合力，涂层在多次弯曲循环后，表面不会有明显的裂纹产生，与基底结合牢固；且所得类金刚石涂层致密性好，高致密性的类金刚石涂层作为物理阻隔屏障层，能够延长或隔断水分子的扩散路径，从而极大地提高了柔性包装材料的阻湿性能
。
[0017]进一步地，本专利技术采用的气体碳源为碳氢气体，解离后产生大量的碳氢中性基团以及
H
+
、C
+
和
C
x
H
y+
等带电离子，从而形成含氢类金刚石涂层，能够进一步增强涂层的致密性和与基底的结合力，使涂层具有高致密性和优异的结合力
。
此外，本专利技术可以通过调整靶基距和沉积时间，对类金刚石涂层的致密性
、
结合力以及厚度进行调控，从而实现对类金刚石涂层阻湿性能的调控
。
附图说明
[0018]图1为实施例3和实施例5制备的类金刚石阻湿涂层截面的扫描电镜
(SEM)
对比图，图1中
a
对应实施例3，
b
对应实施例5；
[0019]图2为实施例1～4不同靶基距下由阳极层线性离子源沉积获得的类金刚石阻湿涂层的
Raman
图谱，其中，
a
对应实施例1靶基距
7.6cm
，
b
对应实施例2靶基距
10.6cm
，
c
对应实施例3靶基距
13.6cm
，
d
对应实施例4靶基距
16.6cm
；
[0020]图3为实施例1～5制备的类金刚石阻湿涂层的水蒸气透过率结果柱状图，图3中
a
为实施例1～4制备的类金刚石阻湿涂层的水蒸气透过率柱状图，
b
为靶基距
13.6cm
时，实施例3和实施例5不同厚度的类金刚石涂层的水蒸气透过率；
[0021]图4为实施例3靶基距
13.6cm
时阳极层线性离子源沉积类金刚石涂层的光学图像和表面
SEM
图，其中
a
对应于平面状态，
b
对应于弯曲状态，
c
对应于弯曲前的表面
SEM
图，
d
对应于弯曲后的表面
SEM
图
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种柔性包装材料表面类金刚石阻湿涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以气体碳源为工作气体，在柔性包装材料表面进行阳极层线性离子源沉积，形成所述类金刚石阻湿涂层，所述阳极层线性离子源沉积的沉积温度不超过
40℃。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述气体碳源包括甲烷
、
乙炔
、
丙烷
、
乙烷
、
乙烯
、
丙烯和丁烯中的一种或几种
。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述柔性包装材料为聚萘二甲酸乙二醇酯
、
聚对苯二甲酸乙二醇酯
、
聚氨酯
、
聚丙烯
、
聚乙烯
、
聚苯乙烯或聚乳酸
。4.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阳极层线性离子源沉积的条件包括：靶基距为2～
30cm
，真空度为
0.1
～
5Pa
，气体碳源的气流量为
50
～
450sccm
，离子源电流为
0.3
～
5.0A
，离子源电压为
40
～...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐书生，乐凯，陈冉，柳宇震，郑力玮，朱学颖，刘维民，
申请(专利权)人：烟台先进材料与绿色制造山东省实验室烟台中科先进材料与绿色化工产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：