Научете повече за филмите с висока бариера!

Напоследък, с непрекъснатата ферментация на OLED дисплеите, OLED материалите станаха популярни ивисокобариерни филмиса се превърнали в цели на капиталовата индустрия. И така, какво точно е високо бариерен филм? „Висока бариера“ несъмнено е много желан атрибут и е една от характеристиките, изисквани от много полимерни опаковъчни материали. В професионален план високата бариера се отнася до много ниска пропускливост за химикали с ниско молекулно тегло, като газове и органични съединения.

Опаковъчните материали с висока бариера могат ефективно да поддържат първоначалното представяне на продукта и да удължат живота му.

Общи материали с висока бариера

Понастоящем често използваните бариерни материали в полимерните материали включват главно следното:

1. Поливинилиден хлорид (PVDC)

PVDC има отлични бариерни свойства срещу кислород и водни пари.

Високата кристалност, високата плътност и наличието на хидрофобни групи на PVDC правят неговата кислородна пропускливост и пропускливост на водни пари изключително ниски, което прави PVDC отлични газови бариерни свойства и може по-добре да удължи срока на годност на опакованите артикули в сравнение с други материали. В допълнение, той има добра адаптивност за печат и е лесен за топлинно запечатване, така че се използва широко в областта на хранителните и фармацевтичните опаковки.

2. Съполимер на етилен-винил алкохол (EVOH)

EVOH е съполимер на етилен и винилов алкохол с много добри бариерни свойства. Това е така, защото молекулярната верига на EVOH съдържа хидроксилни групи и лесно се образуват водородни връзки между хидроксилните групи на молекулната верига, което укрепва междумолекулната сила и прави молекулните вериги да се сближават, което прави EVOH по-кристален и по този начин има отлични бариерни свойства . изпълнение. Въпреки това Coating Online научи, че структурата на EVOH съдържа голям брой хидрофилни хидроксилни групи, което прави EVOH лесен за абсорбиране на влага, като по този начин значително намалява ефективността на бариерата; в допълнение, голямата кохезия и високата кристалност вътре и между молекулите причиняват неговата термична ефективност. Запечатването е лошо.

3. Полиамид (PA)

Най-общо казано, найлонът има добри свойства за бариера срещу газ, но има лоши свойства за бариера срещу водна пара и силно водопоглъщане. Той набъбва с увеличаването на водопоглъщането, което води до рязко намаляване на бариерите за газ и влага. Неговата сила и размер на опаковката варират. Стабилността също ще бъде засегната.

Освен това найлонът има отлични механични свойства, здрав е и устойчив на износване, има добра устойчивост на студ и топлина, добра химическа стабилност, лесна обработка и добра способност за печат, но има лоша термозалепваща способност.

PA смолата има определени бариерни свойства, но нейната висока степен на абсорбция на влага влияе върху нейните бариерни свойства, така че обикновено не може да се използва като външен слой.

4. Полиестер (PET, PEN)

Най-разпространеният и широко използван бариерен материал сред полиестерите е PET. PET има симетрична химическа структура, добра равнинност на молекулната верига, стегнато подреждане на молекулната верига и лесна ориентация на кристализация. Тези характеристики го правят с отлични бариерни свойства.

През последните години приложението на PEN се развива бързо, което има добра устойчивост на хидролиза, химическа устойчивост и ултравиолетова устойчивост. Структурата на PEN е подобна на тази на PET. Разликата е, че основната верига на PET съдържа бензенови пръстени, докато основната верига на PEN съдържа нафталинови пръстени.

Тъй като нафталиновият пръстен има по-голям ефект на конюгиране от бензеновия пръстен, молекулярната верига е по-твърда и структурата е по-плоска, PEN има по-добри общи свойства от PET. Бариерна технология на материали с висока бариера За да се подобрят бариерните свойства на бариерните материали, обикновено се използват следните технически средства:

1.Многослоен композит

Многослойното ламиниране се отнася до ламинирането на два или повече филма с различни бариерни свойства чрез определен процес. По този начин проникващите молекули трябва да преминат през няколко слоя мембрани, за да достигнат вътрешността на опаковката, което значително удължава пътя на проникване и по този начин подобрява работата на бариерата. Този метод съчетава предимствата на различни мембрани за получаване на композитен филм с отлични цялостни характеристики и процесът му е прост.

Въпреки това, в сравнение с присъщите материали с висока бариера, филмите, приготвени по този метод, са по-дебели и податливи на проблеми като мехурчета или напукващи се бръчки, които влияят на бариерните свойства. Изискванията към оборудването са сравнително сложни и цената е висока.

2. Повърхностно покритие

Повърхностното покритие използва физическо отлагане на пари (PVD), химическо отлагане на пари (CVD), отлагане на атомен слой (ALD), отлагане на молекулен слой (MLD), самосглобяване слой по слой (LBL) или отлагане чрез магнетронно разпрашване при полимеризация. Материали като метални оксиди или нитриди се отлагат върху повърхността на обекта, за да образуват плътно покритие с отлични бариерни свойства върху повърхността на филма. Тези методи обаче имат проблеми като отнемащ време процес, скъпо оборудване и сложен процес, а покритието може да причини дефекти като дупки и пукнатини по време на експлоатация.

3. Нанокомпозити

Нанокомпозитите са нанокомпозити, получени чрез интеркалационен композитен метод, in situ полимеризационен метод или зол-гел метод, като се използват непропускливи листовидни наночастици с голям аспектно съотношение. Добавянето на люспести наночастици може не само да намали обемната фракция на полимерната матрица в системата, за да намали разтворимостта на проникващите молекули, но също така да разшири пътя на проникване на проникващите молекули, да намали скоростта на дифузия на проникващите молекули и да подобри бариерните свойства .

4. Повърхностна модификация

Тъй като полимерната повърхност често е в контакт с външната среда, лесно е да се повлияе на повърхностната адсорбция, бариерните свойства и отпечатването на полимера.

За да могат полимерите да се използват по-добре в ежедневието, повърхността на полимерите обикновено се третира. Основно включва: повърхностна химическа обработка, повърхностна модификация на присадката и плазмена повърхностна обработка.

Техническите изисквания на този тип метод са лесни за изпълнение, оборудването е сравнително просто и еднократната инвестиция е ниска, но не може да постигне дългосрочни стабилни ефекти. След като повърхността се повреди, работата на бариерата ще бъде сериозно засегната.

5. Двупосочно разтягане

Чрез двуосно разтягане полимерният филм може да бъде ориентиран както в надлъжна, така и в напречна посока, така че редът на подреждането на молекулната верига да се подобри и подреждането да е по-плътно, което затруднява преминаването на малки молекули, като по този начин се подобряват бариерните свойства . Този метод прави филма. Процесът на получаване на типичните полимерни филми с висока бариера е сложен и е трудно да се подобрят значително бариерните свойства.

Приложения на материали с висока бариера:

Филмите с висока бариера всъщност се появяват в ежедневието от дълго време. Настоящите полимерни материали с висока бариера се използват главно в опаковки за храни и лекарства, опаковки за електронни устройства, опаковки за слънчеви клетки и OLED опаковки.

Хранителни и фармацевтични опаковки:

EVOH седемслоен коекструдиран филм с висока бариера

Хранителните и фармацевтичните опаковки в момента са най-широко използваните области за материали с висока бариера. Основната цел е да се предотврати навлизането на кислород и водни пари във въздуха в опаковката и причиняване на разваляне на храните и лекарствата, като по този начин значително се намалява срокът им на годност.

Според Coating Online изискванията за бариери за хранителни и фармацевтични опаковки обикновено не са особено високи. Изисква се скоростта на пропускане на водна пара (WVTR) и скоростта на пропускане на кислород (OTR) на бариерните материали да бъдат съответно по-малки от 10g/m2/ден и 10g/m2/ден. 100cm3/m2/ден.

Опаковка на електронно устройство:

С бързото развитие на съвременната електронна информация хората поставиха по-високи изисквания към електронните компоненти и се развиват към преносимост и многофункционалност. Това поставя по-високи изисквания към опаковъчните материали за електронни устройства. Те трябва да имат добра изолация, да ги предпазват от корозия от външен кислород и водни пари и да имат определена якост, което налага използването на полимерни бариерни материали.

Като цяло бариерните свойства на опаковъчните материали, изисквани за електронни устройства, са, че скоростта на пропускане на водна пара (WVTR) и скоростта на предаване на кислород (OTR) трябва да бъдат съответно по-ниски от 10-1g/m2/ден и 1cm3/m2/ден.

Опаковка на слънчеви клетки:

Тъй като слънчевата енергия е изложена на въздуха през цялата година, кислородът и водните пари във въздуха могат лесно да корозират метализирания слой извън слънчевата клетка, което сериозно засяга използването на слънчевата клетка. Следователно е необходимо компонентите на слънчевите клетки да се капсулират с материали с висока бариера, което не само осигурява експлоатационния живот на слънчевите клетки, но също така повишава устойчивостта на клетките.

Според Coating Online, бариерните свойства на слънчевите клетки за опаковъчни материали са, че пропускливостта на водна пара (WVTR) и пропускливостта на кислород (OTR) трябва да бъдат съответно по-ниски от 10-2g/m2/ден и 10-1cm3/m2/ден. .

OLED пакет:

На OLED е поверена важната задача на следващото поколение дисплеи от ранните етапи на неговото развитие, но краткият му живот винаги е бил основен проблем, ограничаващ търговското му приложение. Основната причина, която влияе върху експлоатационния живот на OLED е, че електродните материали и луминесцентните материали са вредни за кислорода, водата и примесите. Всички те са много чувствителни и могат лесно да бъдат замърсени, което води до намаляване на производителността на устройството, като по този начин намалява светлинната ефективност и съкращава експлоатационния живот.

За да се осигури светлинна ефективност на продукта и да се удължи експлоатационният му живот, устройството трябва да бъде изолирано от кислород и вода, когато е опаковано. За да се гарантира, че експлоатационният живот на гъвкавия OLED дисплей е по-голям от 10 000 часа, пропускливостта на водна пара (WVTR) и пропускливостта на кислород (OTR) на бариерния материал трябва да бъде по-ниска от 10-6g/m2/ден и 10- 5cm3/ съответно. m2/ден, неговите стандарти са много по-високи от изискванията за бариерни характеристики в областта на органичните фотоволтаици, опаковките на слънчеви клетки, храните, лекарствата и технологиите за опаковане на електронни устройства. Следователно, за опаковане на устройства трябва да се използват гъвкави субстратни материали с отлични бариерни свойства. , за да отговори на строгите изисквания за живот на продукта.