Zistite viac o filmoch s vysokou bariérou!

V poslednej dobe s nepretržitou fermentáciou OLED displejov sa OLED materiály stali obľúbenými afilmy s vysokou bariérousa stali cieľom kapitálového priemyslu. Čo to teda vlastne ten film s vysokou bariérou je? "Vysoká bariéra" je nepochybne veľmi žiaducou vlastnosťou a je jednou z charakteristík vyžadovaných mnohými polymérnymi obalovými materiálmi. Z odborného hľadiska znamená vysoká bariéra veľmi nízku priepustnosť pre chemikálie s nízkou molekulovou hmotnosťou, ako sú plyny a organické zlúčeniny.

Obalové materiály s vysokou bariérou dokážu efektívne zachovať pôvodný výkon produktu a predĺžiť jeho životnosť.

Bežné materiály s vysokou bariérou

V súčasnosti bežne používané bariérové ​​materiály v polymérnych materiáloch zahŕňajú najmä:

1. Polyvinylidénchlorid (PVDC)

PVDC má vynikajúce bariérové ​​vlastnosti proti kyslíku a vodnej pare.

Vysoká kryštalinita, vysoká hustota a prítomnosť hydrofóbnych skupín PVDC spôsobuje, že jeho priepustnosť pre kyslík a vodnú paru je extrémne nízka, vďaka čomu má PVDC vynikajúce vlastnosti plynovej bariéry a môže lepšie predĺžiť trvanlivosť balených predmetov v porovnaní s inými materiálmi. Okrem toho má dobrú adaptabilitu na tlač a ľahko sa tepelne zatavuje, takže je široko používaný v oblasti balenia potravín a farmaceutických výrobkov.

2. Kopolymér etylénu a vinylalkoholu (EVOH)

EVOH je kopolymér etylénu a vinylalkoholu s veľmi dobrými bariérovými vlastnosťami. Je to preto, že molekulárny reťazec EVOH obsahuje hydroxylové skupiny a medzi hydroxylovými skupinami na molekulárnom reťazci sa ľahko vytvárajú vodíkové väzby, čo posilňuje medzimolekulovú silu a zbližuje molekulové reťazce, čím sa EVOH stáva kryštalickejším a má teda vynikajúce bariérové ​​vlastnosti. . výkon. Coating Online sa však dozvedel, že štruktúra EVOH obsahuje veľké množstvo hydrofilných hydroxylových skupín, vďaka čomu EVOH ľahko absorbuje vlhkosť, čím sa výrazne znižuje účinnosť bariéry; okrem toho veľká súdržnosť a vysoká kryštalinita v rámci molekúl a medzi nimi spôsobuje ich tepelné tesnenie.

3. Polyamid (PA)

Všeobecne povedané, nylon má dobré bariérové ​​vlastnosti proti plynom, ale má slabé bariérové ​​vlastnosti proti vodnej pare a silnú absorpciu vody. Napučiava so zvýšenou absorpciou vody, čo spôsobuje prudké zníženie bariérových vlastností plynu a vlhkosti. Jeho sila a veľkosť balenia sa líšia. Ovplyvnená bude aj stabilita.

Okrem toho má nylon vynikajúce mechanické vlastnosti, je pevný a odolný proti opotrebeniu, má dobrú odolnosť proti chladu a teplu, dobrú chemickú stabilitu, ľahké spracovanie a dobrú potlačiteľnosť, ale má zlú tepelnú tesnosť.

PA živica má určité bariérové ​​vlastnosti, ale jej vysoká miera absorpcie vlhkosti ovplyvňuje jej bariérové ​​vlastnosti, takže vo všeobecnosti nemôže byť použitá ako vonkajšia vrstva.

4. Polyester (PET, PEN)

Najbežnejším a najpoužívanejším bariérovým materiálom medzi polyestermi je PET. PET má symetrickú chemickú štruktúru, dobrú rovinnosť molekulárneho reťazca, tesné stohovanie molekulárnych reťazcov a jednoduchú orientáciu kryštalizácie. Vďaka týmto vlastnostiam má vynikajúce bariérové ​​vlastnosti.

V posledných rokoch sa rýchlo rozvíja aplikácia PEN, ktorý má dobrú odolnosť proti hydrolýze, chemickú odolnosť a odolnosť proti ultrafialovému žiareniu. Štruktúra PEN je podobná štruktúre PET. Rozdiel je v tom, že hlavný reťazec PET obsahuje benzénové kruhy, zatiaľ čo hlavný reťazec PEN obsahuje naftalénové kruhy.

Pretože naftalénový kruh má väčší konjugačný účinok ako benzénový kruh, molekulárny reťazec je pevnejší a štruktúra je rovinnejšia, PEN má celkovo lepšie vlastnosti ako PET. Bariérová technológia vysokobariérových materiálov Na zlepšenie bariérových vlastností bariérových materiálov sa bežne používajú tieto technické prostriedky:

1.Viacvrstvový kompozit

Viacvrstvová laminácia sa vzťahuje na lamináciu dvoch alebo viacerých fólií s rôznymi bariérovými vlastnosťami prostredníctvom určitého procesu. Týmto spôsobom musia prestupujúce molekuly prejsť cez niekoľko vrstiev membrán, aby sa dostali do vnútra obalu, čo značne predlžuje cestu prenikania a tým zlepšuje výkon bariéry. Táto metóda kombinuje výhody rôznych membrán na prípravu kompozitného filmu s vynikajúcim komplexným výkonom a jej proces je jednoduchý.

V porovnaní s vnútornými materiálmi s vysokou bariérou sú však filmy pripravené týmto spôsobom hrubšie a náchylné na problémy, ako sú bubliny alebo praskanie, ktoré ovplyvňujú bariérové ​​vlastnosti. Požiadavky na vybavenie sú pomerne zložité a náklady sú vysoké.

2. Povrchová úprava

Povrchové nanášanie využíva pri polymerizácii fyzikálnu depozíciu z pár (PVD), chemickú depozíciu z plynnej fázy (CVD), atómovú vrstvu (ALD), molekulárnu vrstvu (MLD), samozostavovanie po vrstve (LBL) alebo depozíciu magnetrónovým naprašovaním. Materiály, ako sú oxidy alebo nitridy kovov, sa ukladajú na povrch predmetu a vytvárajú hustý povlak s vynikajúcimi bariérovými vlastnosťami na povrchu filmu. Avšak tieto metódy majú problémy, ako je časovo náročný proces, drahé vybavenie a zložitý proces, a povlak môže počas prevádzky vytvárať defekty, ako sú dierky a praskliny.

3. Nanokompozity

Nanokompozity sú nanokompozity pripravené metódou interkalačného kompozitu, metódou in-situ polymerizácie alebo metódou sol-gél s použitím nepriepustných listovitých nanočastíc s veľkým pomerom strán. Pridanie vločkovitých nanočastíc môže nielen znížiť objemový podiel polymérnej matrice v systéme, aby sa znížila rozpustnosť penetrujúcich molekúl, ale aj predĺžiť cestu penetrácie penetrujúcich molekúl, znížiť rýchlosť difúzie penetrujúcich molekúl a zlepšiť bariérové ​​vlastnosti. .

4. Úprava povrchu

Pretože povrch polyméru je často v kontakte s vonkajším prostredím, je ľahké ovplyvniť adsorpciu povrchu, bariérové ​​vlastnosti a tlač polyméru.

Aby sa polyméry lepšie používali v každodennom živote, povrch polymérov sa zvyčajne upravuje. Zahŕňajú najmä: povrchovú chemickú úpravu, povrchovú úpravu štepu a plazmovú povrchovú úpravu.

Technické požiadavky tohto typu metódy sa dajú ľahko splniť, zariadenie je relatívne jednoduché a jednorazové investičné náklady sú nízke, ale nemôžu dosiahnuť dlhodobé stabilné účinky. Akonáhle je povrch poškodený, výkon bariéry bude vážne ovplyvnený.

5. Obojsmerný strečing

Prostredníctvom biaxiálneho naťahovania môže byť polymérny film orientovaný v pozdĺžnom aj priečnom smere, takže poradie usporiadania molekulových reťazcov je vylepšené a stohovanie je tesnejšie, čím sa sťažuje prechod pre malé molekuly, čím sa zlepšujú bariérové ​​vlastnosti. . Táto metóda vytvára film Proces prípravy typických vysokobariérových polymérnych filmov je komplikovaný a je ťažké výrazne zlepšiť bariérové ​​vlastnosti.

Použitie materiálov s vysokou bariérou:

Filmy s vysokou bariérou sa v každodennom živote skutočne objavili už dlho. Súčasné polymérne materiály s vysokou bariérou sa používajú hlavne v obaloch potravín a liekov, obaloch elektronických zariadení, obaloch solárnych článkov a obaloch OLED.

Balenie potravín a liečiv:

EVOH sedemvrstvová koextrudovaná fólia s vysokou bariérou

Potravinárske a farmaceutické obaly sú v súčasnosti najpoužívanejšími oblasťami pre materiály s vysokou bariérou. Hlavným účelom je zabrániť tomu, aby sa kyslík a vodná para vo vzduchu dostali do obalu a spôsobili znehodnotenie potravín a liekov, čím sa výrazne skrátila ich trvanlivosť.

Podľa Coating Online nie sú bariérové ​​požiadavky na balenie potravín a farmaceutických výrobkov vo všeobecnosti príliš vysoké. Požaduje sa, aby rýchlosť prestupu vodnej pary (WVTR) a rýchlosť prenosu kyslíka (OTR) bariérových materiálov bola nižšia ako 10 g/m2/deň a 10 g/m2/deň. 100 cm3/m2/deň.

Balenie elektronického zariadenia:

S rýchlym rozvojom moderných elektronických informácií ľudia kladú vyššie požiadavky na elektronické komponenty a vyvíjajú sa smerom k prenosnosti a multifunkčnosti. To kladie vyššie požiadavky na obalové materiály pre elektronické zariadenia. Musia mať dobrú izoláciu, chrániť ich pred koróziou vonkajším kyslíkom a vodnou parou a musia mať určitú pevnosť, čo si vyžaduje použitie polymérnych bariérových materiálov.

Vo všeobecnosti sú bariérové ​​vlastnosti obalových materiálov vyžadované pre elektronické zariadenia také, že rýchlosť prenosu vodnej pary (WVTR) a rýchlosť prenosu kyslíka (OTR) by mala byť nižšia ako 10-1 g/m2/deň a 1 cm3/m2/deň.

Balenie solárnych článkov:

Keďže slnečná energia je vystavená vzduchu po celý rok, kyslík a vodná para vo vzduchu môžu ľahko korodovať metalizovanú vrstvu mimo solárneho článku, čo vážne ovplyvňuje používanie solárneho článku. Preto je potrebné komponenty solárnych článkov zapuzdreť vysoko bariérovými materiálmi, čo nielen zaisťuje životnosť solárnych článkov, ale zvyšuje aj odolnosť článkov.

Podľa Coating Online bariérové ​​vlastnosti solárnych článkov pre obalové materiály sú také, že priepustnosť vodnej pary (WVTR) a priepustnosť kyslíka (OTR) by mala byť nižšia ako 10-2 g/m2/deň a 10-1 cm3/m2/deň. .

OLED balík:

Dôležitou úlohou novej generácie displejov bol OLED poverený už od raných štádií jeho vývoja, no jeho krátka životnosť bola vždy veľkým problémom obmedzujúcim jeho komerčné využitie. Hlavným dôvodom, ktorý ovplyvňuje životnosť OLED, je to, že materiály elektród a luminiscenčné materiály sú škodlivé pre kyslík, vodu a nečistoty. Všetky sú veľmi citlivé a môžu byť ľahko kontaminované, čo má za následok zníženie výkonu zariadenia, čím sa znižuje svetelná účinnosť a skracuje sa životnosť.

Aby sa zabezpečila svetelná účinnosť produktu a predĺžila sa jeho životnosť, zariadenie musí byť pri balení izolované od kyslíka a vody. Aby bola zaistená životnosť flexibilného OLED displeja väčšia ako 10 000 hodín, priepustnosť vodnej pary (WVTR) a priepustnosť kyslíka (OTR) bariérového materiálu musí byť nižšia ako 10-6g/m2/deň a 10- 5 cm3/ resp. m2/deň, jeho štandardy sú oveľa vyššie ako požiadavky na bariérový výkon v oblasti organickej fotovoltaiky, balenia solárnych článkov, potravín, liekov a technológie balenia elektronických zariadení. Preto sa na balenie zariadení musia použiť flexibilné substrátové materiály s vynikajúcimi bariérovými vlastnosťami. , aby boli splnené prísne požiadavky na životnosť produktu.