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2007-06-01 00:00 來源:????? ????? 責編:???????
包裝工業已成為發達國家的重要支柱型產業。在美國,包裝工業是第三大產業,在歐洲為第七大產業。在我國,隨著國內人民生活水平的提高和我國對外貿易的劇增,包裝工業迅速崛起,在我國42 個主要行業中,由原來倒數第2 位迅速上升到第14 位。每年我國工農業產品需要包裝,有1000 多億美元商品需出口。
塑料包裝一直占據包裝工業的首要位置,產量平均年增長率為11%~12%。主要原料為聚酯薄膜(PET)、聚丙烯薄膜(PP)、聚乙烯薄膜(PE)和聚氯乙稀薄膜(PVC)等。但這些薄膜的阻隔性能都較低。對高阻隔包裝的產品,如日用品包裝、化妝品包裝、食品包裝和藥品包裝等,已經達不到要求。以硅氧化物鍍覆塑料薄膜是當前最引人重視的高阻隔材料。自20 世紀80 年代末在瑞士出現后,目前在日本、美國、西歐得到十分迅速的發展。產品的材料也由單一的氧化硅發展到氧化鋁、氧化鈦等。采用的鍍覆技術目前有物理蒸鍍沉積(PVD,真空蒸鍍、電子束蒸鍍)和化學氣相沉積(CVD),特別是低溫等離子沉積技術(PECVD)等。薄膜基材包括PE、PP、PS、PET、PA、PVDC 和PC 等。硅氧化物鍍覆薄膜的特點是阻隔性十分優異,涂層薄,僅40 納米~100 納米,但可起玻璃層的阻隔作用,而且保持高度的抗折皺性,易于回收,環保適性好,無毒無害,可廣泛用于食品、液體或高含濕量食品、醫用浸劑、化妝品、洗滌劑、化學制劑及工業用品的小袋,糖果及醫藥用熱封或冷封外包裝,各種食品用軟蓋以及牙膏、調味品、藥品和各種化學及工業用品用的復合軟管等。特別是二氧化硅鍍覆PET 膜,由于透明度好、耐熱性高、耐蒸煮,可進行微波爐加熱,使其受到更廣泛的應用。
采用不同的方法制備氧化硅性能變化很大,特別是薄膜的透明性。熱蒸發制備SiOx 薄膜缺點是SiO2 層有空隙,阻隔性能提高有限,薄膜有褐色;PCVD 技術制備氧化硅薄膜具有沉積溫度低、速率快、繞鍍性好、薄膜與基體結合強度高、設備操作維護簡單、工藝參數調節方便靈活和容易調整和控制薄膜厚度和成分組成結構等優點,但PCVD 技術自身還存在一些問題:(1)腐蝕污染問題。因為通過化學反應,有反應產物及副產物產生,它們將腐蝕真空泵等真空系統,還要解決排氣的污染控制及清除問題;(2)沉積膜中的殘留氣體問題。
采用潘寧放電等離子體增強化學氣相沉積技術(PDPs),則可以較好的制備無色透明薄膜氧化硅薄膜。與其他沉積方法相比,其優點有:(1)沉積表面的均勻性。利用霍爾效應交叉垂直的磁場和電場將高密度均勻等離子約束在兩電極之間,保證了在寬基材上鍍層的均勻;(2)低溫、低壓沉積過程。在低壓下工作(100mTorr)產生電子溫度高,離子溫度和中性粒子溫度低,結果是基材溫度較低;(3)高沉積速率。在霍爾電流的兩電極之間空隙中心是一個被稱為虛陰極的空間,當電子在霍爾電流中形成時,加速飛進中心空隙區域,霍爾約束電流和中心離子流結合在兩電極之問產生致密等離子體,帶電離子密度可達1012 個/每立方厘米,這樣造成氧化硅的沉積速率大大提高。
本實驗分別利用PECVD 和PDPs 在PET 表面沉積氧化硅阻隔薄膜。研究比較等離子體的工藝參數對成膜的化學結構及聚合膜的物理性能的影響,特別是研究工藝參數的變化對聚合SiOx薄膜結構和阻隔性的影響。
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