Lær om filmer med høy barriere!

Nylig, med kontinuerlig gjæring av OLED-skjermer, har OLED-materialer blitt populære, ogfilmer med høy barrierehar blitt målene for kapitalindustrien. Så hva er egentlig en høybarrierefilm? "Høy barriere" er utvilsomt en svært ønskelig egenskap og er en av egenskapene som kreves av mange polymeremballasjematerialer. Profesjonelt sett refererer høy barriere til svært lav permeabilitet for kjemikalier med lav molekylvekt, som gasser og organiske forbindelser.

Emballasjematerialer med høy barriere kan effektivt opprettholde den opprinnelige ytelsen til produktet og forlenge levetiden.

Vanlige høybarrierematerialer

For tiden inkluderer de vanlig brukte barrierematerialene i polymermaterialer hovedsakelig følgende:

1. Polyvinylidenklorid (PVDC)

PVDC har utmerkede barriereegenskaper mot oksygen og vanndamp.

Den høye krystalliniteten, høye tettheten og tilstedeværelsen av hydrofobe grupper av PVDC gjør dens oksygenpermeabilitet og vanndamppermeabilitet ekstremt lav, noe som gjør at PVDC har utmerkede gassbarriereegenskaper og bedre kan forlenge holdbarheten til emballerte varer sammenlignet med andre materialer. I tillegg har den god trykktilpasningsevne og er lett å varmeforsegle, så den er mye brukt innen mat- og farmasøytisk emballasje.

2. Etylen-vinylalkohol-kopolymer (EVOH)

EVOH er en kopolymer av etylen og vinylalkohol med meget gode barriereegenskaper. Dette er fordi molekylkjeden til EVOH inneholder hydroksylgrupper, og det dannes lett hydrogenbindinger mellom hydroksylgruppene på molekylkjeden, noe som styrker den intermolekylære kraften og gjør at molekylkjedene stables tettere, noe som gjør EVOH mer krystallinsk og har dermed utmerkede barriereegenskaper. . ytelse. Imidlertid lærte Coating Online at EVOH-strukturen inneholder et stort antall hydrofile hydroksylgrupper, noe som gjør EVOH lett å absorbere fuktighet, og dermed reduserer barriereytelsen betydelig; i tillegg forårsaker den store kohesjonen og den høye krystalliniteten i og mellom molekyler dens termiske. Forseglingsytelsen er dårlig.

3. Polyamid (PA)

Generelt sett har nylon gode gassbarriereegenskaper, men har dårlige vanndampbarriereegenskaper og sterk vannabsorpsjon. Det sveller med økningen i vannabsorpsjon, noe som får gass- og fuktighetsbarriereegenskapene til å synke kraftig. Styrken og emballasjestørrelsen varierer. Stabiliteten vil også bli påvirket.

I tillegg har nylon utmerkede mekaniske egenskaper, er sterk og slitesterk, har god kulde- og varmebestandighet, god kjemisk stabilitet, enkel bearbeiding og god trykkbarhet, men har dårlig varmeforsegling.

PA-harpiks har visse barriereegenskaper, men dens høye fuktighetsabsorpsjonshastighet påvirker barriereegenskapene, så den kan vanligvis ikke brukes som et ytre lag.

4. Polyester (PET, PEN)

Det vanligste og mest brukte barrierematerialet blant polyestere er PET. PET har en symmetrisk kjemisk struktur, god molekylkjedeplanaritet, tett molekylkjedestabling og enkel krystalliseringsorientering. Disse egenskapene gjør at den har utmerkede barriereegenskaper.

De siste årene har bruken av PEN utviklet seg raskt, som har god hydrolyseresistens, kjemisk resistens og ultrafiolett motstand. Strukturen til PEN er lik strukturen til PET. Forskjellen er at hovedkjeden til PET inneholder benzenringer, mens hovedkjeden til PEN inneholder naftalenringer.

Siden naftalenringen har en større konjugasjonseffekt enn benzenringen, er molekylkjeden mer stiv, og strukturen er mer plan, har PEN bedre generelle egenskaper enn PET. Barriereteknologi for materialer med høy barriere For å forbedre barriereegenskapene til barrierematerialer, brukes følgende tekniske midler vanligvis:

1.Flerlags kompositt

Flerlagslaminering refererer til laminering av to eller flere filmer med forskjellige barriereegenskaper gjennom en bestemt prosess. På denne måten må de gjennomtrengende molekylene passere gjennom flere lag med membraner for å nå innsiden av emballasjen, noe som i stor grad forlenger permeasjonsbanen og dermed forbedrer barriereytelsen. Denne metoden kombinerer fordelene med forskjellige membraner for å forberede en komposittfilm med utmerket omfattende ytelse, og prosessen er enkel.

Sammenlignet med iboende høybarrierematerialer er imidlertid filmene fremstilt ved denne metoden tykkere og utsatt for problemer som bobler eller sprekker som påvirker barriereegenskapene. Utstyrskravene er relativt komplekse og kostnadene høye.

2. Overflatebelegg

Overflatebelegg bruker fysisk dampavsetning (PVD), kjemisk dampavsetning (CVD), atomlagsavsetning (ALD), molekylær lagavsetning (MLD), lag-for-lag selvmontering (LBL) eller magnetronforstøvningsavsetning i polymerisasjon. Materialer som metalloksider eller nitrider avsettes på overflaten av objektet for å danne et tett belegg med utmerkede barriereegenskaper på overflaten av filmen. Disse metodene har imidlertid problemer som tidkrevende prosess, dyrt utstyr og kompleks prosess, og belegget kan gi defekter som hull og sprekker under service.

3. Nanokompositter

Nanokompositter er nanokompositter fremstilt ved interkalasjonskomposittmetode, in-situ polymeriseringsmetode eller sol-gel-metode ved bruk av ugjennomtrengelige arklignende nanopartikler med et stort sideforhold. Tilsetning av flassende nanopartikler kan ikke bare redusere volumfraksjonen av polymermatrisen i systemet for å redusere løseligheten til penetrerende molekyler, men også utvide penetrasjonsveien til penetrerende molekyler, redusere diffusjonshastigheten til penetrerende molekyler og forbedre barriereegenskapene. .

4. Overflatemodifisering

Siden polymeroverflaten ofte er i kontakt med det ytre miljø, er det lett å påvirke overflateadsorpsjonen, barriereegenskapene og trykket til polymeren.

For at polymerer skal bli bedre brukt i dagliglivet, behandles vanligvis overflaten av polymerer. Inkluderer hovedsakelig: kjemisk overflatebehandling, modifikasjon av overflategraft og plasmaoverflatebehandling.

De tekniske kravene til denne typen metode er enkle å møte, utstyret er relativt enkelt, og engangsinvesteringskostnaden er lav, men den kan ikke oppnå langsiktige stabile effekter. Når overflaten er skadet, vil barriereytelsen bli alvorlig påvirket.

5. Toveis strekking

Gjennom biaksial strekking kan polymerfilmen orienteres i både langsgående og tverrgående retninger, slik at rekkefølgen på molekylkjedearrangementet forbedres og stablingen blir tettere, noe som gjør det vanskeligere for små molekyler å passere gjennom, og dermed forbedre barriereegenskapene . Denne metoden gjør filmen Fremstillingsprosessen for typiske høybarriere polymerfilmer er komplisert, og det er vanskelig å forbedre barriereegenskapene vesentlig.

Bruksområder for materialer med høy barriere:

Høybarrierefilmer har faktisk dukket opp i dagliglivet i lang tid. Nåværende polymermaterialer med høy barriere brukes hovedsakelig i mat- og legemiddelemballasje, emballasje for elektroniske enheter, solcelleemballasje og OLED-emballasje.

Mat og farmasøytisk emballasje:

EVOH syv-lags co-ekstrudert høy barriere film

Mat- og farmasøytisk emballasje er for tiden de mest brukte områdene for høybarrierematerialer. Hovedformålet er å forhindre at oksygen og vanndamp i luften kommer inn i emballasjen og forårsaker at mat og medisiner forringes, og dermed redusere holdbarheten betraktelig.

Ifølge Coating Online er barrierekravene til mat- og legemiddelemballasje generelt ikke spesielt høye. Vanndampoverføringshastigheten (WVTR) og oksygenoverføringshastigheten (OTR) for barrierematerialene må være mindre enn henholdsvis 10g/m2/dag og 10g/m2/dag. 100cm3/m2/dag.

Elektronisk enhetsemballasje:

Med den raske utviklingen av moderne elektronisk informasjon har folk stilt høyere krav til elektroniske komponenter og utvikler seg mot portabilitet og multifunksjon. Dette stiller høyere krav til emballasjematerialer for elektronisk utstyr. De må ha god isolasjon, beskytte dem mot korrosjon av ekstern oksygen og vanndamp, og ha en viss styrke, som krever bruk av til polymerbarrierematerialer.

Generelt er barriereegenskapene til emballasjematerialer som kreves for elektroniske enheter at vanndampoverføringshastigheten (WVTR) og oksygenoverføringshastigheten (OTR) bør være lavere enn henholdsvis 10-1g/m2/dag og 1cm3/m2/dag.

Solcelle emballasje:

Siden solenergi er eksponert for luften hele året, kan oksygen og vanndamp i luften lett korrodere det metalliserte laget utenfor solcellen, noe som kan påvirke bruken av solcellen alvorlig. Derfor er det nødvendig å kapsle inn solcellekomponenter med høybarrierematerialer, som ikke bare sikrer levetiden til solcellene, men også øker motstandsstyrken til cellene.

I følge Coating Online er barriereegenskapene til solceller for emballasjematerialer at vanndamptransmittansen (WVTR) og oksygentransmittansen (OTR) skal være lavere enn henholdsvis 10-2g/m2/day og 10-1cm3/m2/day. .

OLED-pakke:

OLED har blitt betrodd den viktige oppgaven til neste generasjons skjermer fra de tidlige stadiene av utviklingen, men den korte levetiden har alltid vært et stort problem som begrenser den kommersielle bruken. Hovedårsaken som påvirker levetiden til OLED er at elektrodematerialene og selvlysende materialer er skadelige for oksygen, vann og urenheter. De er alle veldig følsomme og kan lett forurenses, noe som resulterer i en reduksjon i enhetens ytelse, og reduserer dermed lyseffektiviteten og forkorter levetiden.

For å sikre produktets lyseffektivitet og forlenge levetiden, må enheten være isolert fra oksygen og vann når den pakkes. For å sikre at levetiden til den fleksible OLED-skjermen er større enn 10 000 timer, må vanndamptransmittansen (WVTR) og oksygentransmittansen (OTR) til barrierematerialet være lavere enn 10-6g/m2/dag og 10- 5 cm3/ henholdsvis. m2/dag, standardene er mye høyere enn kravene til barriereytelse innen feltene organisk solcelle, solcelleemballasje, mat, medisin og emballasjeteknologi for elektroniske enheter. Derfor må fleksible substratmaterialer med utmerkede barriereegenskaper brukes til å pakke innretninger. , for å oppfylle de strenge kravene til produktets levetid.