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    食藥級高阻隔薄膜項目是以510所在真空鍍膜及連續(xù)卷繞鍍膜技術等方面的技術積累為基礎，以市場需求為牽引，開展的具有典型軍民融合特征的產(chǎn)業(yè)化項目，項目目標為“開發(fā)符合市場要求的透明氧化物高阻隔薄膜產(chǎn)品及規(guī)模化生產(chǎn)技術”。根據(jù)項目研制目標，團隊已完成高阻隔薄膜產(chǎn)品研制、卷繞式高阻隔薄膜鍍制工藝開發(fā)設備研制、食藥級高阻隔薄膜工藝開發(fā)，正在開發(fā)食藥級高阻隔薄膜中試裝備研制開發(fā)，并完成食藥級高阻隔薄膜的批產(chǎn)與推廣，逐步實現(xiàn)產(chǎn)品的國產(chǎn)替代。

    近年來，我國包裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，推動了包裝新材料，新工藝的發(fā)展，特別是高阻隔膜，在電子產(chǎn)品封裝、食品/藥品封裝、保質期和貨架期要求高的包裝行業(yè)得到快速發(fā)展。近年來日本、德國、英國、意大利、加拿大、美國等工業(yè)發(fā)達國家投入大量的人力物力研究開發(fā)新型的高阻隔性包裝材料—SiOx和其它非金屬氧化物鍍膜復合包裝材料，爭取在未來這一技術、材料市場上占據(jù)有利地位。
但國內外氧化物高阻隔膜均未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，隨著SiOx鍍膜技術工藝的不斷完善、產(chǎn)品成本的進一步降低，SiOx鍍膜包裝材料將具有十分廣闊的應用前景，在節(jié)能、環(huán)保、食品安全等領域具有巨大的市場。在大部分包裝領域將替代傳統(tǒng)的多層共擠、鋁塑復合、真空鍍鋁加工高阻隔性材料，成為應用最廣的一種新型復合包裝材料。
目前，阻隔膜已發(fā)展到第三代即新型氧化物高阻隔膜階段。第一代阻隔材料為塑料膜，主要有EVOH（乙烯/乙烯醇共聚物）、PVDC（聚偏氯乙烯）、PA（尼龍）、PET（聚酯）、PE（聚乙烯）等），但是較低的阻隔性能使其應用范圍受到限制；第二代阻隔材料主要是鋁箔和在各種塑料基底上的鍍鋁膜，鋁箔的制備技術成熟，阻水、阻氧率較好，但因其柔韌性差、不透明，且不易回收、資源消耗大等缺陷使其在使用中也受到限制。
第三代阻隔材料指無機氧化物高阻隔薄膜材料，以聚酯膜（PET）為基底、氧化物（如SiOx）涂層為阻隔層突出的特點表現(xiàn)：（1）阻隔性能優(yōu)異；（2）阻隔層和有機膜附著力好，耐蒸煮；（3）透過性和柔性良好；（4）生產(chǎn)速度快、成本低、節(jié)省資源；（5）無污染、易回收，節(jié)能環(huán)保。相比第一、二代高阻隔膜：多層共擠、鋁塑復合、真空鍍鋁等，具有性能和成本方面的顯著優(yōu)勢，成為廣泛應用的一種新型高功能薄膜材料。

    在高阻隔膜產(chǎn)品制備行業(yè)，國內當前沒有一家公司可以生產(chǎn)出完全滿足市場需求的產(chǎn)品。為了追求高阻隔性能，采用替代材料，如金屬鋁薄膜、多層復合薄膜等。由于金屬的導熱性，產(chǎn)生了食品包裝的二次加熱與保鮮時間等問題；使得多層復合薄膜的成本之高極大的限制了市場的應用。因此，誰能在高阻隔特性上進行突破，在成本方面精確控制，制備出可以讓市場接受的產(chǎn)品，誰就可以獲得巨大的利益。
510所立足于多年表面工程技術與產(chǎn)品開發(fā)能力，針對市場的迫切需求，將空間原子氧防護技術、SiOx功能薄膜技術、PECVD設備開發(fā)與制備技術進行產(chǎn)業(yè)轉化，符合高阻隔薄膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，具備良好的發(fā)展?jié)摿Α?

    本項目將分兩個階段實施。第一階段：完成中試生產(chǎn)線的建設，針對食藥級高阻隔薄膜所需要的氧化物高阻隔膜開展研究，重點對小批量的技術改造、工藝優(yōu)化等問題進行分析，產(chǎn)能達到每年2000 萬m2，銷售額超過6000萬元。第二階段：提高食藥級高阻隔薄膜的市場占有率，完成更大規(guī)模的生產(chǎn)線建設，國內市場占有率達到50%以上，同時完成相關產(chǎn)品的升級換代工作，開發(fā)具有更多功能的復合型高阻隔膜，拓展到VIP板、藥物包裝以及電子封裝等領域。

    在氧化物高阻隔膜研制方面，510所具有多方面的優(yōu)勢。510所從“九五”期間開始，從事等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）技術制備SiOx薄膜研究，積累了豐富的PECVD制備SiOx涂層的經(jīng)驗。在PI、PET、F46等多種有機基底材料上制備SiOx薄膜，最大幅寬可達到0.6米。制備的SiOx致密性好、與基底材料附著力強，已經(jīng)在我國未來空間站太陽電池陣的板間電纜上進行應用。高阻隔用SiOx的制備原材料、工藝參數(shù)及流程與空間用的SiOx薄膜基本相似，僅需要對細節(jié)進行優(yōu)化調整即可。510所采用PECVD制備SiOx的幅寬在國內是領先的。
另外，510所擁有真空技術與物理國防重點實驗室，主要的研究方向之一就表面工程技術，長期從事功能薄膜技術研究，對各類膜系有著深入的研究，積累了豐富的經(jīng)驗，能夠開展各類鍍膜技術研究，在鍍膜領域有較強的技術能力和技術優(yōu)勢。
該項目的主要技術難點是高致密性SiOx制備，510所在原有等離子體聚合制備SiOx原子氧防護涂層的基礎上進行優(yōu)化，已經(jīng)在PET、PI、PE等多種柔性基底材料上制備了SiOx高阻隔膜，對氧氣的阻氣率已經(jīng)國際先進水平，滿足市場對該產(chǎn)品需求的指標。

    1.SiOx制備工藝。首次將硅氮烷（PHPS）PECVD鍍膜技術用于到高阻隔膜中。因為在蒸發(fā)鍍鋁過程中，不可避免的存在針孔缺陷，影響阻隔性。本項目采用PECVD制備的SiOx表面，封堵原有的針孔缺陷，達到提高阻隔性的目的。
2.SiOx高阻隔膜批生產(chǎn)設備（生產(chǎn)線）。國內還沒有成熟的批量生產(chǎn)氧化物高阻隔膜的生產(chǎn)設備和生產(chǎn)經(jīng)驗，雖然在實驗室設備能夠制備出高性能的SiOx高阻隔膜，但是實驗室的設備和制備流程不一定能夠實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。本項目采用PECVD沉積的制備方案，在國內外還沒有見到類似的制備方案。通過對PECVD制備設備的電極形狀、間距、工作氣體的流場分布、沉積區(qū)域等重要環(huán)節(jié)的設計與優(yōu)化，研制的批生產(chǎn)設備具有投入成本低、生產(chǎn)速率高、穩(wěn)定性優(yōu)異等特點。

    2017年全球新型氧化物鍍膜包裝市場銷量將達到33億平米（15億美元）。日本2020年新型氧化物鍍膜銷量將達到17億平米（7億美元），日本、歐洲阻隔性薄膜的消費量每年在以10％左右的速度增長，美國阻隔性樹脂的消費年均增長13.6％，并且這些發(fā)達國家已經(jīng)開發(fā)出SiOx復合薄膜包裝材料，以取代鋁塑復合包裝材料，并獲得了滿意的包裝效果和市場好評。我國年產(chǎn)各類食品包裝膜2000多萬噸，冷鮮食品與微波食品對高阻隔膜的需求越來越旺盛，比例逐年增加，同時，伴隨更高的食品安全要求、存儲要求、健康要求及環(huán)保要求，新型氧化物高阻隔膜在進口食品、高端冷鮮食品、健康食品的包裝方面所占的份額越來越高，應用推廣也進入高峰期。
綜上所述，一方面，食藥級高阻隔薄膜新興市場的快速發(fā)展，市場需求十分巨大，增速很快，另一方面，國內外新型氧化物高阻隔膜尚未形成產(chǎn)業(yè)化，目前是絕佳的進入時機，新型氧化物高阻隔膜在性能指標和成本兩個方面均有顯著優(yōu)勢，一旦投入市場，必然實現(xiàn)全面替代。

    食藥級高阻隔膜產(chǎn)品采用原料主要是PET基膜和反應氣體，屬于市場上成熟的的產(chǎn)品。下游用戶主要是采用進口高阻隔膜的包裝廠家，在產(chǎn)品性能相當，價格具有一定優(yōu)勢的基礎上，容易進入產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈中。食藥包裝級高阻隔膜產(chǎn)品本身具有光學透明，材料柔韌性好，阻隔性高，具有非常好的市場前景。

    高阻隔膜材料的應用領域十分廣闊，市場巨大，目前國內食藥包裝級高阻隔膜產(chǎn)品主要從日本、美國進口，該產(chǎn)品是食品藥品包裝的核心材料，其性能直接影響食藥包裝材料的使用范圍及市場價格。目前已經(jīng)為浙江長宇公司、福建賽特公司提供產(chǎn)品試用及評測，均滿足客戶要求。