Узнайте о высокобарьерных пленках!

В последнее время, в связи с непрерывным развитием OLED-дисплеев, OLED-материалы стали популярными.высокобарьерные пленкистали мишенью столичной промышленности. Так что же такое высокобарьерная пленка? «Высокий барьер», несомненно, является очень желательным признаком и одной из характеристик, необходимых для многих полимерных упаковочных материалов. Говоря профессиональным языком, высокий барьер означает очень низкую проницаемость для низкомолекулярных химикатов, таких как газы и органические соединения.

Высокобарьерные упаковочные материалы позволяют эффективно сохранять первоначальные характеристики продукта и продлевать его срок службы.

Распространенные высокобарьерные материалы

В настоящее время обычно используемые барьерные материалы в полимерных материалах в основном включают следующее:

1. Поливинилиденхлорид (ПВДХ).

ПВДХ обладает отличными барьерными свойствами против кислорода и водяного пара.

Высокая кристалличность, высокая плотность и наличие гидрофобных групп ПВДХ делают его кислородопроницаемость и паропроницаемость чрезвычайно низкими, благодаря чему ПВДХ обладает превосходными газобарьерными свойствами и может лучше продлить срок хранения упакованных предметов по сравнению с другими материалами. Кроме того, он обладает хорошей адаптируемостью к печати и легко термосваривается, поэтому широко используется в области упаковки пищевых продуктов и фармацевтических препаратов.

2. Сополимер этилена и винилового спирта (EVOH).

EVOH – это сополимер этилена и винилового спирта с очень хорошими барьерными свойствами. Это связано с тем, что молекулярная цепь EVOH содержит гидроксильные группы, а между гидроксильными группами в молекулярной цепи легко образуются водородные связи, что усиливает межмолекулярные силы и сближает молекулярные цепи, делая EVOH более кристаллическим и, таким образом, обладающим превосходными барьерными свойствами. . производительность. Однако компания Coating Online узнала, что структура EVOH содержит большое количество гидрофильных гидроксильных групп, что позволяет EVOH легко впитывать влагу, тем самым значительно снижая барьерные характеристики; Кроме того, большая когезия и высокая кристалличность внутри и между молекулами приводят к плохим тепловым характеристикам уплотнения.

3. Полиамид (ПА)

Вообще говоря, нейлон обладает хорошими газобарьерными свойствами, но имеет плохие пароизоляционные свойства и сильное водопоглощение. С увеличением водопоглощения он набухает, в результате чего газо- и влагобарьерные свойства резко снижаются. Его прочность и размер упаковки различаются. Стабильность также пострадает.

Кроме того, нейлон обладает отличными механическими свойствами, прочен и износоустойчив, обладает хорошей морозостойкостью и термостойкостью, хорошей химической стабильностью, простотой обработки и хорошими печатными свойствами, но имеет плохую термосвариваемость.

Полиамидная смола обладает определенными барьерными свойствами, но ее высокая скорость поглощения влаги влияет на ее барьерные свойства, поэтому ее, как правило, нельзя использовать в качестве наружного слоя.

4. Полиэстер (ПЭТ, РУЧКА)

Наиболее распространенным и широко используемым барьерным материалом среди полиэфиров является ПЭТ. ПЭТ имеет симметричную химическую структуру, хорошую планарность молекулярных цепей, плотную укладку молекулярных цепей и легкую ориентацию кристаллизации. Эти характеристики обеспечивают отличные барьерные свойства.

В последние годы быстро развивается применение ПЭН, который обладает хорошей устойчивостью к гидролизу, химической стойкостью и устойчивостью к ультрафиолету. Структура ПЕН аналогична структуре ПЭТ. Разница в том, что основная цепь ПЭТ содержит бензольные кольца, а основная цепь ПЭН — нафталиновые кольца.

Поскольку нафталиновое кольцо оказывает больший эффект сопряжения, чем бензольное кольцо, молекулярная цепь более жесткая, а структура более плоская, PEN имеет лучшие общие свойства, чем ПЭТ. Барьерная технология высокобарьерных материалов. Для улучшения барьерных свойств барьерных материалов обычно используют следующие технические средства:

1.Многослойный композит

Многослойное ламинирование представляет собой ламинирование двух или более пленок с разными барьерными свойствами посредством определенного процесса. Таким образом, проникающие молекулы должны пройти через несколько слоев мембран, чтобы достичь внутренней части упаковки, что значительно удлиняет путь проникновения и, таким образом, улучшает барьерные характеристики. Этот метод сочетает в себе преимущества различных мембран для получения композитной пленки с превосходными комплексными характеристиками, а процесс прост.

Однако по сравнению с материалами с собственными высокими барьерными свойствами пленки, полученные этим методом, толще и подвержены таким проблемам, как образование пузырей или растрескивание морщин, которые влияют на барьерные свойства. Требования к оборудованию относительно сложны, а стоимость высока.

2. Поверхностное покрытие

Поверхностное покрытие использует физическое осаждение из паровой фазы (PVD), химическое осаждение из паровой фазы (CVD), атомно-слоевое осаждение (ALD), осаждение молекулярного слоя (MLD), послойную самосборку (LBL) или осаждение магнетронным распылением при полимеризации. Такие материалы, как оксиды или нитриды металлов, наносятся на поверхность объекта, образуя на поверхности пленки плотное покрытие с отличными барьерными свойствами. Однако эти методы имеют такие проблемы, как трудоемкость процесса, дорогое оборудование и сложность процесса, а покрытие может создавать дефекты, такие как микроотверстия и трещины, во время эксплуатации.

3. Нанокомпозиты

Нанокомпозиты — это нанокомпозиты, полученные методом интеркаляции композита, методом полимеризации in-situ или золь-гель-методом с использованием непроницаемых пластинчатых наночастиц с большим соотношением сторон. Добавление чешуйчатых наночастиц позволяет не только уменьшить объемную долю полимерной матрицы в системе для снижения растворимости проникающих молекул, но и расширить путь проникновения проникающих молекул, снизить скорость диффузии проникающих молекул и улучшить барьерные свойства. .

4. Модификация поверхности

Поскольку поверхность полимера часто контактирует с внешней средой, легко повлиять на адсорбцию поверхности, барьерные свойства и печать полимера.

Чтобы полимеры можно было лучше использовать в повседневной жизни, поверхность полимеров обычно обрабатывают. В основном включают: химическую обработку поверхности, модификацию поверхностного трансплантата и плазменную обработку поверхности.

Технические требования этого типа метода легко выполнить, оборудование относительно простое, единовременные инвестиционные затраты невелики, но он не может обеспечить долгосрочный стабильный эффект. Если поверхность повреждена, эффективность барьера серьезно пострадает.

5. Двунаправленное растяжение

Благодаря двухосному растяжению полимерную пленку можно ориентировать как в продольном, так и в поперечном направлениях, что улучшает порядок расположения молекулярных цепей и делает укладку более плотной, что затрудняет прохождение малых молекул, тем самым улучшая барьерные свойства. . Этот метод делает пленку. Процесс изготовления типичных высокобарьерных полимерных пленок сложен, и существенно улучшить барьерные свойства сложно.

Применение высокобарьерных материалов:

Высокобарьерные фильмы действительно уже давно появились в повседневной жизни. Современные полимерные высокобарьерные материалы в основном используются в упаковке пищевых продуктов и лекарств, упаковке электронных устройств, упаковке солнечных батарей и упаковке OLED.

Пищевая и фармацевтическая упаковка:

Семислойная коэкструдированная высокобарьерная пленка из EVOH

Пищевая и фармацевтическая упаковка в настоящее время являются наиболее широко используемыми областями применения материалов с высокими барьерными свойствами. Основная цель — предотвратить попадание кислорода и водяного пара из воздуха в упаковку, вызывающего порчу продуктов питания и лекарств, тем самым значительно сокращая срок их хранения.

По данным Coating Online, требования к барьерности для упаковки пищевых продуктов и фармацевтических препаратов, как правило, не особенно высоки. Скорость пропускания водяного пара (WVTR) и скорость пропускания кислорода (OTR) барьерных материалов должны быть менее 10 г/м2/день и 10 г/м2/день соответственно. 100см3/м2/день.

Упаковка электронного устройства:

С быстрым развитием современной электронной информации люди выдвигают более высокие требования к электронным компонентам и развиваются в сторону портативности и многофункциональности. Это выдвигает более высокие требования к упаковочным материалам электронных устройств. Они должны иметь хорошую изоляцию, защищать от коррозии внешним кислородом и парами воды, обладать определенной прочностью, что требует применения полимерных барьерных материалов.

Как правило, барьерные свойства упаковочных материалов, необходимые для электронных устройств, заключаются в том, что скорость проникновения водяного пара (СПВП) и скорость пропускания кислорода (ОПР) должна быть ниже 10-1 г/м2/день и 1 см3/м2/день соответственно.

Упаковка солнечных батарей:

Поскольку солнечная энергия подвергается воздействию воздуха круглый год, кислород и водяной пар в воздухе могут легко разъедать металлизированный слой снаружи солнечного элемента, серьезно влияя на его использование. Поэтому необходимо герметизировать компоненты солнечных элементов высокобарьерными материалами, что не только обеспечивает срок службы солнечных элементов, но и повышает прочность сопротивления элементов.

По данным Coating Online, барьерные свойства солнечных элементов для упаковочных материалов заключаются в том, что коэффициент пропускания водяного пара (WVTR) и коэффициент пропускания кислорода (OTR) должен быть ниже 10-2 г/м2/день и 10-1 см3/м2/день соответственно. .

OLED-пакет:

OLED has been entrusted with the important task of the next generation of displays from the early stages of its development, but its short lifespan has always been a major problem restricting its commercial application. The main reason that affects the service life of OLED is that the electrode materials and luminescent materials are harmful to oxygen, water, and impurities. They are all very sensitive and can be easily contaminated, resulting in a decrease in device performance, thereby reducing luminous efficiency and shortening service life.

Чтобы обеспечить светоотдачу изделия и продлить срок его службы, при упаковке устройство необходимо изолировать от кислорода и воды. Чтобы гарантировать, что срок службы гибкого OLED-дисплея превышает 10 000 часов, коэффициент пропускания водяного пара (WVTR) и коэффициент пропускания кислорода (OTR) барьерного материала должен быть ниже 10-6 г/м2/день и 10- 5см3/ соответственно. м2/день, его стандарты намного выше, чем требования к барьерным характеристикам в области органической фотоэлектрической энергии, упаковки солнечных элементов, продуктов питания, медицины и технологии упаковки электронных устройств. Поэтому для упаковки устройств необходимо использовать гибкие материалы подложки с отличными барьерными свойствами. , чтобы удовлетворить строгие требования к сроку службы продукта.