Lær om film med høje barrierer!

For nylig, med den kontinuerlige gæring af OLED-skærme, er OLED-materialer blevet populære, ogfilm med høj barriereer blevet mål for kapitalindustrien. Så hvad er en høj barriere film egentlig? "Høj barriere" er uden tvivl en meget ønskværdig egenskab og er en af ​​de egenskaber, der kræves af mange polymeremballagematerialer. Professionelt refererer høj barriere til meget lav permeabilitet for kemikalier med lav molekylvægt, såsom gasser og organiske forbindelser.

Højbarriere emballagematerialer kan effektivt bevare produktets originale ydeevne og forlænge dets levetid.

Almindelige højbarriere materialer

På nuværende tidspunkt omfatter de almindeligt anvendte barrierematerialer i polymermaterialer hovedsageligt følgende:

1. Polyvinylidenchlorid (PVDC)

PVDC har fremragende barriereegenskaber mod ilt og vanddamp.

Den høje krystallinitet, høje tæthed og tilstedeværelsen af ​​hydrofobe grupper af PVDC gør dens oxygenpermeabilitet og vanddamppermeabilitet ekstremt lav, hvilket gør PVDC har fremragende gasbarriereegenskaber og bedre kan forlænge holdbarheden af ​​emballerede varer sammenlignet med andre materialer. Derudover har den god tryktilpasningsevne og er nem at varmeforsegle, så den er meget udbredt inden for fødevare- og farmaceutisk emballage.

2. Ethylen-vinylalkohol copolymer (EVOH)

EVOH er en copolymer af ethylen og vinylalkohol med meget gode barriereegenskaber. Det skyldes, at molekylkæden i EVOH indeholder hydroxylgrupper, og der dannes let hydrogenbindinger mellem hydroxylgrupperne på molekylkæden, hvilket styrker den intermolekylære kraft og får molekylekæderne til at stable sig tættere, hvilket gør EVOH mere krystallinsk og har dermed fremragende barriereegenskaber . præstation. Coating Online erfarede dog, at EVOH-strukturen indeholder et stort antal hydrofile hydroxylgrupper, hvilket gør EVOH let at absorbere fugt og derved i høj grad reducerer barriereydelsen; desuden forårsager den store kohæsion og høje krystallinitet i og mellem molekyler dens termiske. Forseglingsevnen er dårlig.

3. Polyamid (PA)

Generelt har nylon gode gasbarriereegenskaber, men har dårlige vanddampbarriereegenskaber og stærk vandabsorption. Det svulmer med stigningen i vandabsorptionen, hvilket får gas- og fugtbarriereegenskaberne til at falde kraftigt. Dens styrke og emballagestørrelse varierer. Stabiliteten vil også blive påvirket.

Derudover har nylon fremragende mekaniske egenskaber, er stærkt og slidstærkt, har god kulde- og varmebestandighed, god kemisk stabilitet, nem forarbejdning og god trykbarhed, men har dårlig varmeforsegling.

PA-harpiks har visse barriereegenskaber, men dens høje fugtabsorptionshastighed påvirker dens barriereegenskaber, så den kan generelt ikke bruges som et ydre lag.

4. Polyester (PET, PEN)

Det mest almindelige og mest anvendte barrieremateriale blandt polyestere er PET. PET har en symmetrisk kemisk struktur, god molekylær kædeplanaritet, tæt molekylær kædestabling og let krystallisationsorientering. Disse egenskaber gør, at den har fremragende barriereegenskaber.

I de senere år har anvendelsen af ​​PEN udviklet sig hurtigt, som har god hydrolyseresistens, kemisk resistens og ultraviolet resistens. Strukturen af ​​PEN svarer til PET's. Forskellen er, at hovedkæden af ​​PET indeholder benzenringe, mens hovedkæden af ​​PEN indeholder naphthalenringe.

Da naphthalenringen har en større konjugationseffekt end benzenringen, er molekylkæden mere stiv, og strukturen er mere plan, PEN har bedre generelle egenskaber end PET. Barriereteknologi af højbarrierematerialer For at forbedre barriereegenskaberne af barrierematerialer bruges følgende tekniske midler almindeligvis:

1.Multi-lags komposit

Flerlagslaminering refererer til laminering af to eller flere film med forskellige barriereegenskaber gennem en bestemt proces. På denne måde skal de gennemtrængende molekyler passere gennem flere lag membraner for at nå indersiden af ​​emballagen, hvilket i høj grad forlænger permeationsvejen og dermed forbedrer barriereydelsen. Denne metode kombinerer fordelene ved forskellige membraner for at fremstille en kompositfilm med fremragende omfattende ydeevne, og dens proces er enkel.

Sammenlignet med iboende højbarrierematerialer er filmene fremstillet ved denne metode tykkere og tilbøjelige til problemer såsom bobler eller revnede rynker, der påvirker barriereegenskaberne. Udstyrskravene er relativt komplekse, og omkostningerne er høje.

2. Overfladebelægning

Overfladebelægning bruger fysisk dampaflejring (PVD), kemisk dampaflejring (CVD), atomisk lagaflejring (ALD), molekylær lagaflejring (MLD), lag-for-lag selvsamling (LBL) eller magnetronforstøvningsaflejring i polymerisation. Materialer såsom metaloxider eller nitrider aflejres på overfladen af ​​genstanden for at danne en tæt belægning med fremragende barriereegenskaber på overfladen af ​​filmen. Disse metoder har dog problemer såsom tidskrævende proces, dyrt udstyr og kompleks proces, og belægningen kan give defekter såsom nålehuller og revner under service.

3. Nanokompositter

Nanokompositter er nanokompositter fremstillet ved interkalationskompositmetode, in-situ polymerisationsmetode eller sol-gel-metode ved hjælp af uigennemtrængelige arklignende nanopartikler med et stort aspektforhold. Tilsætningen af ​​flagende nanopartikler kan ikke kun reducere volumenfraktionen af ​​polymermatrixen i systemet for at reducere opløseligheden af ​​penetrerende molekyler, men også udvide penetreringsvejen for penetrerende molekyler, reducere diffusionshastigheden af ​​penetrerende molekyler og forbedre barriereegenskaberne .

4. Overflademodifikation

Da polymeroverfladen ofte er i kontakt med det ydre miljø, er det let at påvirke polymerens overfladeadsorption, barriereegenskaber og trykning.

For at polymerer bedre kan bruges i dagligdagen, behandles overfladen af ​​polymerer normalt. Indeholder hovedsageligt: ​​overfladekemisk behandling, overfladetransplantationsmodifikation og plasmaoverfladebehandling.

De tekniske krav til denne type metode er lette at opfylde, udstyret er relativt enkelt, og engangsinvesteringsomkostningerne er lave, men det kan ikke opnå langsigtede stabile effekter. Når overfladen er beskadiget, vil barrierens ydeevne blive alvorligt påvirket.

5. Tovejs strækning

Gennem biaksial strækning kan polymerfilmen orienteres i både langsgående og tværgående retninger, så rækkefølgen af ​​det molekylære kædearrangement forbedres, og stablingen er tættere, hvilket gør det vanskeligere for små molekyler at passere igennem, og dermed forbedres barriereegenskaberne . Denne metode gør filmen Fremstillingsprocessen af ​​typiske højbarriere polymerfilm er kompliceret, og det er vanskeligt at forbedre barriereegenskaberne markant.

Anvendelser af materialer med høj barriere:

Højbarrierefilm har faktisk dukket op i dagligdagen i lang tid. Nuværende polymermaterialer med høj barriere bruges hovedsageligt i fødevare- og lægemiddelemballage, elektronisk udstyrsemballage, solcelleemballage og OLED-emballage.

Fødevare- og farmaceutisk emballage:

EVOH syv-lags co-ekstruderet høj barriere film

Fødevare- og farmaceutiske emballager er i øjeblikket de mest udbredte områder til højbarrierematerialer. Hovedformålet er at forhindre ilt og vanddamp i luften i at trænge ind i emballagen og få fødevarer og medicin til at forringes og derved reducere deres holdbarhed betydeligt.

Ifølge Coating Online er barrierekravene til fødevare- og lægemiddelemballage generelt ikke særligt høje. Vanddamptransmissionshastigheden (WVTR) og oxygentransmissionshastigheden (OTR) for barrierematerialerne skal være mindre end henholdsvis 10g/m2/dag og 10g/m2/dag. 100 cm3/m2/dag.

Elektronisk enhedsemballage:

Med den hurtige udvikling af moderne elektronisk information har folk stillet højere krav til elektroniske komponenter og udvikler sig hen imod portabilitet og multifunktion. Dette stiller højere krav til emballeringsmaterialer til elektronisk udstyr. De skal have god isolering, beskytte dem mod korrosion af ekstern ilt og vanddamp og have en vis styrke, som kræver brug af til polymer barrierematerialer.

Generelt er barriereegenskaberne for emballagematerialer, der kræves til elektroniske enheder, at vanddamptransmissionshastigheden (WVTR) og oxygentransmissionshastigheden (OTR) skal være lavere end henholdsvis 10-1g/m2/dag og 1cm3/m2/dag.

Solcelle emballage:

Da solenergi er udsat for luften året rundt, kan ilt og vanddamp i luften let tære det metalliserede lag uden for solcellen, hvilket alvorligt påvirker brugen af ​​solcellen. Derfor er det nødvendigt at indkapsle solcellekomponenter med højbarrierematerialer, hvilket ikke kun sikrer solcellernes levetid, men også øger cellernes modstandsstyrke.

Ifølge Coating Online er barriereegenskaberne for solceller til emballagematerialer, at vanddamptransmittansen (WVTR) og oxygentransmittansen (OTR) skal være lavere end henholdsvis 10-2g/m2/dag og 10-1cm3/m2/dag. .

OLED pakke:

OLED er blevet betroet den vigtige opgave med den næste generation af skærme fra de tidlige stadier af dens udvikling, men dens korte levetid har altid været et stort problem, der begrænser dens kommercielle anvendelse. Hovedårsagen, der påvirker OLED's levetid, er, at elektrodematerialerne og selvlysende materialer er skadelige for ilt, vand og urenheder. De er alle meget følsomme og kan let forurenes, hvilket resulterer i et fald i enhedens ydeevne, hvilket reducerer lyseffektiviteten og forkorter levetiden.

For at sikre produktets lyseffektivitet og forlænge dets levetid, skal enheden være isoleret fra ilt og vand, når den pakkes. For at sikre, at levetiden på det fleksible OLED-display er større end 10.000 timer, skal barrierematerialets vanddamptransmittans (WVTR) og oxygentransmittans (OTR) være lavere end 10-6g/m2/dag og 10- 5 cm3/ hhv. m2/dag, dens standarder er meget højere end kravene til barriereydelse inden for områderne organisk solcelle, solcelleemballage, fødevarer, medicin og emballeringsteknologi til elektroniske apparater. Derfor skal der anvendes fleksible substratmaterialer med fremragende barriereegenskaber til at pakke enheder. , for at opfylde de strenge krav til produktets levetid.