Lär dig om filmer med hög barriär!

Nyligen, med den kontinuerliga jäsningen av OLED-skärmar, har OLED-material blivit populära, ochfilmer med hög barriärhar blivit måltavlor för kapitalindustrin. Så vad är egentligen en högbarriärfilm? "Hög barriär" är utan tvekan en mycket önskvärd egenskap och är en av de egenskaper som krävs av många polymerförpackningsmaterial. I professionella termer avser hög barriär mycket låg permeabilitet för lågmolekylära kemikalier, såsom gaser och organiska föreningar.

Förpackningsmaterial med hög barriär kan effektivt bibehålla produktens ursprungliga prestanda och förlänga dess livslängd.

Vanliga högbarriärmaterial

För närvarande inkluderar de vanligaste barriärmaterialen i polymermaterial huvudsakligen följande:

1. Polyvinylidenklorid (PVDC)

PVDC har utmärkta barriäregenskaper mot syre och vattenånga.

Den höga kristalliniteten, höga densiteten och närvaron av hydrofoba grupper av PVDC gör dess syrepermeabilitet och vattenångpermeabilitet extremt låg, vilket gör att PVDC har utmärkta gasbarriäregenskaper och kan bättre förlänga hållbarheten för förpackade föremål jämfört med andra material. Dessutom har den bra utskriftsanpassningsförmåga och är lätt att värmeförsegla, så den används ofta inom livsmedels- och läkemedelsförpackningar.

2. Eten-vinylalkoholsampolymer (EVOH)

EVOH är en sampolymer av eten och vinylalkohol med mycket goda barriäregenskaper. Detta beror på att molekylkedjan av EVOH innehåller hydroxylgrupper, och vätebindningar bildas lätt mellan hydroxylgrupperna på molekylkedjan, vilket stärker den intermolekylära kraften och gör att molekylkedjorna staplas närmare, vilket gör EVOH mer kristallint och har därmed utmärkta barriäregenskaper . prestanda. Coating Online lärde sig dock att EVOH-strukturen innehåller ett stort antal hydrofila hydroxylgrupper, vilket gör EVOH lätt att absorbera fukt och därmed kraftigt minskar barriärens prestanda; dessutom orsakar den stora kohesionen och den höga kristalliniteten inom och mellan molekyler dess termiska. Förseglingsprestandan är dålig.

3. Polyamid (PA)

Generellt sett har nylon goda gasbarriäregenskaper, men har dåliga vattenångspärregenskaper och stark vattenabsorption. Den sväller med ökad vattenabsorption, vilket gör att gas- och fuktbarriäregenskaperna minskar kraftigt. Dess styrka och förpackningsstorlek varierar. Stabiliteten kommer också att påverkas.

Dessutom har nylon utmärkta mekaniska egenskaper, är starkt och slitstarkt, har bra köld- och värmebeständighet, god kemisk stabilitet, enkel bearbetning och bra tryckbarhet, men har dålig värmeförseglingsbarhet.

PA-harts har vissa barriäregenskaper, men dess höga fuktabsorptionshastighet påverkar dess barriäregenskaper, så det kan i allmänhet inte användas som ett yttre skikt.

4. Polyester (PET, PEN)

Det vanligaste och mest använda barriärmaterialet bland polyestrar är PET. PET har en symmetrisk kemisk struktur, god molekylkedjeplanaritet, tät molekylkedjestapling och enkel kristalliseringsorientering. Dessa egenskaper gör att den har utmärkta barriäregenskaper.

Under de senaste åren har tillämpningen av PEN utvecklats snabbt, som har god hydrolysresistens, kemisk resistens och ultraviolettbeständighet. Strukturen hos PEN liknar den hos PET. Skillnaden är att huvudkedjan av PET innehåller bensenringar, medan huvudkedjan av PEN innehåller naftalenringar.

Eftersom naftalenringen har en större konjugationseffekt än bensenringen, är molekylkedjan styvare och strukturen är mer plan, PEN har bättre övergripande egenskaper än PET. Barriärteknik för högbarriärmaterial För att förbättra barriäregenskaperna hos barriärmaterial används följande tekniska metoder vanligtvis:

1.Flerskiktskomposit

Flerskiktslaminering avser laminering av två eller flera filmer med olika barriäregenskaper genom en viss process. På så sätt måste de genomträngande molekylerna passera genom flera lager av membran för att nå insidan av förpackningen, vilket avsevärt förlänger genomträngningsvägen och därmed förbättrar barriärprestandan. Denna metod kombinerar fördelarna med olika membran för att framställa en kompositfilm med utmärkt omfattande prestanda, och dess process är enkel.

Jämfört med material med hög barriär är filmerna som framställs med denna metod tjockare och benägna att få problem som bubblor eller sprickbildningar som påverkar barriäregenskaperna. Utrustningskraven är relativt komplexa och kostnaden är hög.

2. Ytbeläggning

Ytbeläggning använder fysikalisk ångavsättning (PVD), kemisk ångavsättning (CVD), atomskiktsavsättning (ALD), molekylär skiktavsättning (MLD), lager-för-lager självmontering (LBL) eller magnetronförstoftningsdeposition vid polymerisation. Material såsom metalloxider eller nitrider avsätts på ytan av föremålet för att bilda en tät beläggning med utmärkta barriäregenskaper på filmens yta. Dessa metoder har dock problem som tidskrävande process, dyr utrustning och komplex process, och beläggningen kan ge defekter som hål och sprickor under service.

3. Nanokompositer

Nanokompositer är nanokompositer framställda med interkalationskompositmetod, in-situ polymerisationsmetod eller sol-gel-metod med hjälp av ogenomträngliga arkliknande nanopartiklar med ett stort bildförhållande. Tillsatsen av flagnande nanopartiklar kan inte bara minska volymfraktionen av polymermatrisen i systemet för att minska lösligheten av penetrerande molekyler, utan också förlänga penetreringsvägen för penetrerande molekyler, minska diffusionshastigheten för penetrerande molekyler och förbättra barriäregenskaperna. .

4. Ytmodifiering

Eftersom polymerytan ofta är i kontakt med den yttre miljön är det lätt att påverka polymerens ytadsorption, barriäregenskaper och tryckning.

För att polymerer ska kunna användas bättre i det dagliga livet behandlas vanligtvis polymerytan. Inkluderar huvudsakligen: ytkemisk behandling, yttransplantationsmodifiering och plasmaytbehandling.

De tekniska kraven för denna typ av metod är lätta att uppfylla, utrustningen är relativt enkel och engångsinvesteringskostnaden är låg, men den kan inte uppnå långsiktigt stabila effekter. När ytan väl är skadad kommer barriärens prestanda att påverkas allvarligt.

5. Dubbelriktad stretching

Genom biaxiell sträckning kan polymerfilmen orienteras i både längsgående och tvärgående riktningar, så att ordningen på molekylkedjearrangemanget förbättras och staplingen blir tätare, vilket gör det svårare för små molekyler att passera igenom, vilket förbättrar barriäregenskaperna. . Denna metod gör filmen. Framställningsprocessen för typiska polymerfilmer med hög barriär är komplicerad och det är svårt att avsevärt förbättra barriäregenskaperna.

Tillämpningar av högbarriärmaterial:

Högbarriärfilmer har faktiskt dykt upp i det dagliga livet under lång tid. Nuvarande polymermaterial med hög barriär används huvudsakligen i livsmedels- och läkemedelsförpackningar, förpackningar av elektroniska enheter, solcellsförpackningar och OLED-förpackningar.

Livsmedels- och läkemedelsförpackningar:

EVOH sju-lagers samextruderad högbarriärfilm

Livsmedels- och läkemedelsförpackningar är för närvarande de mest använda områdena för högbarriärmaterial. Huvudsyftet är att förhindra att syre och vattenånga i luften kommer in i förpackningen och gör att mat och läkemedel försämras, vilket avsevärt förkortar deras hållbarhet.

Enligt Coating Online är barriärkraven för livsmedels- och läkemedelsförpackningar generellt sett inte särskilt höga. Vattenångtransmissionshastigheten (WVTR) och syreöverföringshastigheten (OTR) för barriärmaterialen måste vara mindre än 10g/m2/dag respektive 10g/m2/dag. 100cm3/m2/dag.

Elektronisk enhetsförpackning:

Med den snabba utvecklingen av modern elektronisk information har människor ställt högre krav på elektroniska komponenter och utvecklas mot portabilitet och multifunktion. Detta ställer högre krav på förpackningsmaterial för elektroniska enheter. De måste ha god isolering, skydda dem från korrosion av yttre syre och vattenånga, och ha en viss styrka, vilket kräver användning av till polymerbarriärmaterial.

I allmänhet är barriäregenskaperna för förpackningsmaterial som krävs för elektroniska enheter att vattenångsöverföringshastigheten (WVTR) och syreöverföringshastigheten (OTR) bör vara lägre än 10-1g/m2/dag respektive 1cm3/m2/dag.

Solcellsförpackning:

Eftersom solenergin exponeras för luften året runt kan syre och vattenånga i luften lätt fräta på det metalliserade lagret utanför solcellen, vilket allvarligt påverkar användningen av solcellen. Därför är det nödvändigt att kapsla in solcellskomponenter med högbarriärmaterial, vilket inte bara säkerställer solcellernas livslängd, utan också förbättrar cellernas motståndsstyrka.

Enligt Coating Online är barriäregenskaperna för solceller för förpackningsmaterial att vattenångtransmittansen (WVTR) och syregenomsläppligheten (OTR) ska vara lägre än 10-2g/m2/dygn respektive 10-1cm3/m2/dag. .

OLED-paket:

OLED har anförtrotts den viktiga uppgiften för nästa generations bildskärmar från de tidiga stadierna av dess utveckling, men dess korta livslängd har alltid varit ett stort problem som begränsar dess kommersiella tillämpning. Det främsta skälet som påverkar livslängden för OLED är att elektrodmaterial och självlysande material är skadliga för syre, vatten och föroreningar. De är alla mycket känsliga och kan lätt kontamineras, vilket resulterar i en minskning av enhetens prestanda, vilket minskar ljuseffektiviteten och förkortar livslängden.

För att säkerställa produktens ljuseffektivitet och förlänga dess livslängd måste enheten vara isolerad från syre och vatten när den förpackas. För att säkerställa att livslängden för den flexibla OLED-skärmen är längre än 10 000 timmar måste barriärmaterialets vattenångtransmittans (WVTR) och syretransmittans (OTR) vara lägre än 10-6g/m2/dag och 10- 5 cm3/ respektive. m2/dag är dess standarder mycket högre än kraven för barriärprestanda inom områdena organisk solcellsteknik, solcellsförpackningar, livsmedel, medicin och förpackningsteknik för elektroniska enheter. Därför måste flexibla substratmaterial med utmärkta barriäregenskaper användas för att förpacka anordningar. , för att uppfylla de strikta kraven på produktens livslängd.