Дізнайтеся про високозахисні плівки!

Останнім часом у зв’язку з безперервною ферментацією OLED-дисплеїв, OLED-матеріали стали популярнимивисокобар'єрні плівкистали мішенями капітальної промисловості. Отже, що ж таке високозахисна плівка? «Високий бар’єр», безсумнівно, є дуже бажаним атрибутом і є однією з характеристик, необхідних для багатьох полімерних пакувальних матеріалів. У професійних термінах високий бар’єр означає дуже низьку проникність для низькомолекулярних хімічних речовин, таких як гази та органічні сполуки.

Пакувальні матеріали з високим бар’єром можуть ефективно підтримувати початкові характеристики продукту та продовжувати термін його служби.

Поширені матеріали з високим бар'єром

В даний час широко використовувані бар'єрні матеріали в полімерних матеріалах в основному включають наступне:

1. Полівініліденхлорид (PVDC)

PVDC має чудові бар'єрні властивості проти кисню та водяної пари.

Висока кристалічність, висока щільність і наявність гідрофобних груп ПВДХ роблять його проникність для кисню та водяної пари надзвичайно низькою, що робить ПВДХ чудовими бар’єрними властивостями для газу та може краще подовжити термін зберігання упакованих товарів порівняно з іншими матеріалами. Крім того, він має хорошу здатність до друку та легко запечатується, тому він широко використовується в галузі харчової та фармацевтичної упаковки.

2. Сополімер етилену і вінілового спирту (EVOH)

EVOH - це сополімер етилену та вінілового спирту з дуже хорошими бар'єрними властивостями. Це пов’язано з тим, що молекулярний ланцюг EVOH містить гідроксильні групи, і водневі зв’язки легко утворюються між гідроксильними групами в молекулярному ланцюзі, що посилює міжмолекулярну силу та зближує молекулярні ланцюги, роблячи EVOH більш кристалічним і, таким чином, має чудові бар’єрні властивості. . продуктивність. Однак Coating Online дізнався, що структура EVOH містить велику кількість гідрофільних гідроксильних груп, завдяки чому EVOH легко поглинає вологу, тим самим значно знижуючи ефективність бар’єру; крім того, велика когезія та висока кристалічність всередині та між молекулами спричиняють його теплову ефективність ущільнення є поганою.

3. Поліамід (PA)

Взагалі кажучи, нейлон має хороші газонепроникні властивості, але має погані властивості бар’єру для водяної пари та сильне водопоглинання. Зі збільшенням водопоглинання він набухає, що призводить до різкого зниження газо- і вологозахисних властивостей. Його міцність і розмір упаковки різняться. Також постраждає стабільність.

Крім того, нейлон має відмінні механічні властивості, є міцним і зносостійким, має хорошу морозостійкість і термостійкість, хорошу хімічну стабільність, легкість обробки і хорошу придатність для друку, але має погану термозварюваність.

ПА смола має певні бар’єрні властивості, але її висока ступінь поглинання вологи впливає на її бар’єрні властивості, тому її, як правило, не можна використовувати як зовнішній шар.

4. Поліестер (PET, PEN)

Найбільш поширеним і широко використовуваним бар'єрним матеріалом серед поліефірів є ПЕТ. ПЕТ має симетричну хімічну структуру, хорошу планарність молекулярного ланцюга, щільне укладання молекулярного ланцюга та легку орієнтацію кристалізації. Завдяки цим характеристикам він має чудові бар’єрні властивості.

В останні роки швидко розвивається застосування PEN, який має гарну стійкість до гідролізу, хімічну та ультрафіолетову стійкість. Структура PEN схожа на структуру PET. Різниця полягає в тому, що головний ланцюг PET містить бензольні кільця, тоді як головний ланцюг PEN містить нафталінові кільця.

Оскільки нафталінове кільце має більший ефект сполучення, ніж бензольне, молекулярний ланцюг більш жорсткий, а структура більш плоска, PEN має кращі загальні властивості, ніж PET. Бар'єрна технологія високобар'єрних матеріалів Для поліпшення бар'єрних властивостей бар'єрних матеріалів зазвичай використовують такі технічні засоби:

1. Багатошаровий композит

Багатошарове ламінування означає ламінування двох або більше плівок з різними бар’єрними властивостями за допомогою певного процесу. Таким чином, проникаючі молекули повинні пройти через кілька шарів мембран, щоб досягти внутрішньої сторони упаковки, що значно подовжує шлях проникнення і, таким чином, покращує бар’єрні характеристики. Цей метод поєднує в собі переваги різних мембран для отримання композитної плівки з чудовою всебічною ефективністю, а його процес простий.

Однак, у порівнянні з властивими високобар’єрними матеріалами, плівки, отримані цим методом, товщі та схильні до таких проблем, як бульбашки або розтріскування зморшок, які впливають на бар’єрні властивості. Вимоги до обладнання відносно складні, а вартість висока.

2. Покриття поверхні

Поверхневе покриття використовує фізичне осадження з парової фази (PVD), хімічне осадження з парової фази (CVD), атомне шарове осадження (ALD), молекулярне шарове осадження (MLD), пошарове самоскладання (LBL) або осадження магнетронним розпиленням під час полімеризації. Такі матеріали, як оксиди або нітриди металів, осідають на поверхні об’єкта, утворюючи на поверхні плівки щільне покриття з чудовими бар’єрними властивостями. Однак ці методи мають такі проблеми, як трудомісткий процес, дороге обладнання та складний процес, і покриття може спричинити такі дефекти, як точкові отвори та тріщини під час експлуатації.

3. Нанокомпозити

Нанокомпозити — це нанокомпозити, виготовлені методом інтеркаляції композитів, методом полімеризації in situ або золь-гель методом з використанням непроникних листових наночастинок із великим співвідношенням сторін. Додавання пластівчастих наночастинок може не тільки зменшити об’ємну частку полімерної матриці в системі, щоб зменшити розчинність проникаючих молекул, але також розширити шлях проникнення проникаючих молекул, зменшити швидкість дифузії проникаючих молекул і покращити бар’єрні властивості .

4. Модифікація поверхні

Оскільки поверхня полімеру часто контактує із зовнішнім середовищем, легко вплинути на поверхневу адсорбцію, бар’єрні властивості та друк полімеру.

Щоб полімери краще використовувалися в повсякденному житті, поверхню полімерів зазвичай обробляють. В основному це: поверхнева хімічна обробка, модифікація поверхневого трансплантата та плазмова обробка поверхні.

Технічні вимоги цього типу методу легко виконати, обладнання є відносно простим, а одноразові інвестиційні витрати низькі, але він не може досягти довгострокових стабільних ефектів. Після пошкодження поверхні ефективність бар’єру буде серйозно вплинута.

5. Двонаправлене розтягування

Завдяки двовісному розтягуванню полімерна плівка може бути орієнтована як у поздовжньому, так і в поперечному напрямках, завдяки чому порядок розташування молекулярних ланцюгів покращується, а укладання стає більш щільним, що ускладнює проходження малих молекул, таким чином покращуючи бар’єрні властивості. . Цей метод робить плівку. Процес виготовлення типових високобар’єрних полімерних плівок є складним, і важко значно покращити бар’єрні властивості.

Застосування матеріалів з високим бар'єром:

Високобар'єрні плівки фактично з'явилися в повсякденному житті вже давно. Сучасні полімерні високозахисні матеріали в основному використовуються в упаковці харчових продуктів і ліків, упаковці електронних пристроїв, упаковці сонячних батарей і упаковці OLED.

Харчова та фармацевтична упаковка:

EVOH семишарова коекструдована високозахисна плівка

Упаковка для харчових продуктів і фармацевтичних препаратів наразі є найпоширенішою сферою використання матеріалів із високим бар’єром. Основна мета полягає в тому, щоб запобігти потраплянню кисню та водяної пари з повітря в упаковку та спричиненню псування харчових продуктів і ліків, що значно скорочує термін їх зберігання.

За даними Coating Online, бар’єрні вимоги до харчової та фармацевтичної упаковки, як правило, не дуже високі. Швидкість пропускання водяної пари (WVTR) і швидкість пропускання кисню (OTR) бар’єрних матеріалів повинні бути менше 10 г/м2/день і 10 г/м2/день відповідно. 100см3/м2/добу.

Упаковка електронного пристрою:

Зі швидким розвитком сучасної електронної інформації люди висувають підвищені вимоги до електронних компонентів і розвиваються в напрямку портативності та багатофункціональності. Це висуває підвищені вимоги до матеріалів для упаковки електронних пристроїв. Вони повинні мати хорошу ізоляцію, захищати їх від корозії зовнішнім киснем і водяною парою, а також мати певну міцність, що вимагає використання полімерних бар'єрних матеріалів.

Загалом бар’єрні властивості пакувальних матеріалів, необхідні для електронних пристроїв, полягають у тому, що швидкість пропускання водяної пари (WVTR) і швидкість пропускання кисню (OTR) мають бути нижчими за 10-1 г/м2/день і 1 см3/м2/день відповідно.

Упаковка сонячних батарей:

Оскільки сонячна енергія піддається впливу повітря цілий рік, кисень і водяна пара в повітрі можуть легко роз’їдати металізований шар поза сонячною батареєю, серйозно впливаючи на використання сонячної батареї. Таким чином, необхідно інкапсулювати компоненти сонячної батареї матеріалами з високим бар’єром, що не тільки забезпечує термін служби сонячної батареї, але й підвищує стійкість елементів.

За даними Coating Online, бар’єрні властивості сонячних батарей для пакувальних матеріалів полягають у тому, що коефіцієнт пропускання водяної пари (WVTR) і пропускання кисню (OTR) має бути нижчим за 10-2 г/м2/день і 10-1 см3/м2/день відповідно. .

Пакет OLED:

OLED було доручено виконувати важливе завдання наступного покоління дисплеїв з ранніх етапів його розробки, але його короткий термін служби завжди був основною проблемою, яка обмежувала його комерційне застосування. Основною причиною, яка впливає на термін служби OLED, є те, що електродні та люмінесцентні матеріали шкідливі для кисню, води та домішок. Усі вони дуже чутливі та можуть бути легко забруднені, що призведе до зниження продуктивності пристрою, що призведе до зменшення світлової ефективності та скорочення терміну служби.

Для забезпечення світлової ефективності виробу та продовження терміну його служби пристрій має бути ізольованим від кисню та води в упаковці. Щоб гарантувати, що термін служби гнучкого OLED-дисплея перевищує 10 000 годин, коефіцієнт пропускання водяної пари (WVTR) і пропускання кисню (OTR) бар’єрного матеріалу має бути нижчим за 10-6 г/м2/день і 10- 5 см3/ відповідно. м2/день, його стандарти набагато вищі, ніж вимоги до бар’єрних характеристик у сферах органічної фотоелектричної енергії, упаковки для сонячних батарей, харчових продуктів, медицини та технології упаковки електронних пристроїв. Тому для упаковки пристроїв необхідно використовувати гнучкі матеріали підкладки з чудовими бар’єрними властивостями. , щоб відповідати строгим вимогам терміну служби продукту.