一种耐高温高湿的疏水阻隔涂层及其制备方法

本发明属于电子封装，更具体地，涉及一种耐高温高湿的疏水阻隔涂层及其制备方法。

背景技术：

1、电子器件对水蒸气比较敏感，在高温高湿条件下出现性能下降，产品遭到破坏。传统的有机聚合物薄膜，如对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)等气体阻隔性能差，无法满足太阳能电池和电子器件等产品的要求。

2、研究发现，通过表面处理法在聚合物薄膜上制备高阻隔涂层能有效提高太阳能电池和电子器件阻隔水蒸气的能力，目前提高聚合物薄膜的阻隔性能的表面处理法主要有真空蒸镀法、磁控溅射法、等离子增强化学气相沉积法、激光化学气相沉积法和原子层沉积法。这些方法通过在聚合物薄膜表面制备无机致密涂层来提高聚合物薄膜阻隔性能，进而提升太阳能电池和电子器件的阻隔性能。然而，这些方法需要的设备价格昂贵、生产成本高和制备效率低。所以需要通过简单的制备工艺在聚合物薄膜上设计出具有耐高温高湿环境的水蒸气阻隔涂层。

3、专利jp5741489b公开了一种在聚合物表面使用聚硅氮烷溶液制备气体阻隔涂层的方法，但阻隔涂层制备过程中加入二氧化硅颗粒，二氧化硅颗粒在高温高湿环境下易吸附水，造成气体阻隔膜性能变差。

技术实现思路

1、本发明的目的是在聚合物薄膜表面制备耐高温高湿环境的疏水阻隔涂层，首先在聚合物薄膜上通过真空紫外固化全氢聚硅氮烷涂层，之后在所制备涂层上部涂覆巯基-烯涂料，最后经过紫外光照射固化，制备出具有疏水阻隔作用的双层涂层。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种耐高温高湿的疏水阻隔涂层，在基底表面依次为无机涂层和疏水涂层；其中，基底为聚合物薄膜，无机涂层为氧化硅涂层，疏水涂层为巯基-烯涂料紫外固化制得。

4、所述疏水阻隔涂层的水接触角范围为101.6°～107.9°，疏水阻隔涂层在经过温度为85℃，湿度为85％的环境下进行24h的湿热处理后，水蒸气透过率在1.49～1.63g/m2/day。

5、所述耐高温高湿的疏水阻隔涂层的制备方法，包括以下步骤：

6、步骤1.氧化硅涂层的制备

7、(1)将全氢聚硅氮烷树脂、溶剂混合，制备氧化硅涂覆液；

8、(2)采用旋涂方式将氧化硅涂覆液涂覆在聚合物薄膜表面，固化；

9、步骤2.疏水涂层的制备

10、(1)采用含氟丙烯酸酯对多巯基树脂改性，制备氟改性巯基树脂；

11、(2)将氟改性巯基树脂、含有碳碳双键的硅氧烷聚合物和多巯基树脂在溶剂中混合，获得树脂溶液，在所述树脂溶液中加入光引发剂混合得到疏水涂层涂覆液；将疏水涂层涂覆液旋涂在所述的氧化硅涂层上，经过紫外固化得到疏水涂层。

12、所述氧化硅涂覆液中各组分的质量百分比为：全氢聚硅氮烷5％～15％，优选5％～10％，溶剂85％～95％，优选90％～95％，各组分含量之和为100％；

13、其中全氢聚硅氮烷的结构如下：

14、

15、其中，n为600～1000的整数；

16、所述步骤1(2)中，固化方式为紫外固化；固化参数为：172nm的真空紫外条件下固化，其中，照射距离为5mm，照射时间为5～20min，氧气浓度为0-0.5％。

17、所述步骤2(1)中，改性具体步骤为：将原料进行混合后搅拌，然后去除溶液中的丙酮，得到氟改性的巯基树脂；其中，各个原料按照质量百分比分别为含氟丙烯酸酯15％～35％，多巯基树脂5％～25％，丙酮40％～60％，催化剂0.1％～1％，各组分含量之和为100％；所述催化剂为二乙胺、二丁胺或二丙胺中的一种；搅拌时间为6h～12h；

18、所述步骤2(2)疏水涂层涂覆液中各组分的质量百分含量为：氟改性巯基树脂0.2％～1％，含有碳碳双键的硅氧烷聚合物10％～20％，多巯基树脂1％～3％，溶剂75％～90％，光引发剂0.1％～1％，各组分含量之和为100％；

19、所述步骤2(2)中，疏水涂层固化方式为：365nm紫外固化；固化步骤为：将疏水涂层涂覆液通过旋涂涂覆在氧化硅涂层上，在避光环境中进行烘干，烘干温度为40℃～90℃，烘干时间为10min～60min，之后进行365nm紫外固化，固化时间4min～10min。

20、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

21、本发明提供了一种耐高温高湿的疏水阻隔涂层的制备方法。本发明所述的疏水阻隔双层涂层中的疏水涂层由氟改性巯基树脂和硅氧烷聚合物经紫外光固化发生巯基-烯点击反应制备疏水涂层，疏水涂层在高温高湿环境中能有效阻碍水对疏水阻隔双层涂层中无机涂层的侵蚀，制备的疏水阻隔涂层耐高温高湿环境的性能更好。本发明提供的疏水阻隔涂层不仅生产成本低、制备工艺简单，而且提高太阳能电池和电子器件耐高温高湿环境的性能。

22、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种耐高温高湿的疏水阻隔涂层，其特征在于，在基底表面依次为无机涂层和疏水涂层；其中，基底为聚合物薄膜，无机涂层为氧化硅涂层，疏水涂层为巯基-烯涂料紫外固化制得。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温高湿的疏水阻隔涂层，其特征在于，疏水阻隔涂层的水接触角为101.6°～107.9°；

3.权利要求1～2任一项所述的一种耐高温高湿的疏水阻隔涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种耐高温高湿的疏水阻隔涂层的制备方法，其特征在于，氧化硅涂覆液中各组分的质量百分比为：全氢聚硅氮烷5％～15％，溶剂85％～95％，各组分含量之和为100％；其中全氢聚硅氮烷的结构如下：

5.根据权利要求4所述的一种耐高温高湿的疏水阻隔涂层的制备方法，其特征在于，氧化硅涂覆液中各组分的质量百分比为：全氢聚硅氮烷5％～10％，溶剂95％～100％。

6.根据权利要求3所述的一种耐高温高湿的疏水阻隔涂层的制备方法，其特征在于，步骤1(2)中，固化方式为紫外固化；固化参数为：172nm的真空紫外条件下固化，照射距离为5mm，照射时间为5～20min，氧气浓度为0-0.5％。

7.根据权利要求3所述的一种耐高温高湿的疏水阻隔涂层的制备方法，其特征在于，步骤2(1)中，改性具体步骤为：将原料进行混合后搅拌，然后去除溶液中的丙酮，得到氟改性的巯基树脂；其中，各个原料按照质量百分比分别为含氟丙烯酸酯15％～35％，多巯基树脂5％～25％，丙酮40％～60％，催化剂0.1％～1％，各组分含量之和为100％；催化剂为二乙胺、二丁胺或二丙胺中的一种；搅拌时间为6h～12h。

8.根据权利要求3所述的一种耐高温高湿的疏水阻隔涂层的制备方法，其特征在于，步骤2(2)疏水涂层涂覆液中各组分的质量百分含量为：氟改性巯基树脂0.2％～1％，含有碳碳双键的硅氧烷聚合物10％～20％，多巯基树脂1％～3％，溶剂75％～90％，光引发剂0.1％～1％，各组分含量之和为100％。

9.根据权利要求3所述的一种耐高温高湿的疏水阻隔涂层的制备方法，其特征在于，步骤2(2)中，疏水涂层固化方式为：365nm紫外固化；固化步骤为：将疏水涂层涂覆液通过旋涂涂覆在氧化硅涂层上，在避光环境中进行烘干，烘干温度为40℃～90℃，烘干时间为10min～60min，之后进行365nm紫外固化，固化时间4min～10min。

技术总结一种耐高温高湿的疏水阻隔涂层及其制备方法，属于电子封装技术领域。本发明依次在聚合物薄膜上旋涂涂覆全氢聚硅氮烷溶液和巯基‑烯涂料，全氢聚硅氮烷溶液采用172nm真空紫外固化，巯基‑烯涂料采用365nm紫外固化，制备出具有疏水阻隔作用的双层涂层。本发明方法生产成本低、制备工艺简单，提供的疏水阻隔涂层表面水接触角最高可达107.9°，且耐高温高湿环境的性能优异，大大提高了太阳能电池和电子器件耐高温高湿环境的性能。技术研发人员：孙小英,孙侠,施利毅,杭建忠受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15