Matuto tungkol sa mga high barrier na pelikula!

Kamakailan, sa patuloy na pagbuburo ng mga OLED display, ang mga materyales ng OLED ay naging popular, atmga pelikulang may mataas na barrieray naging mga target ng industriya ng kapital. Kaya ano nga ba ang isang high barrier film? Ang "mataas na hadlang" ay walang alinlangan na isang napaka-kanais-nais na katangian at isa sa mga katangian na kinakailangan ng maraming polymer packaging materials. Sa mga propesyonal na termino, ang mataas na hadlang ay tumutukoy sa napakababang permeability sa mababang molekular na timbang na mga kemikal, tulad ng mga gas at organic compound.

Ang mga materyales sa packaging na may mataas na barrier ay maaaring epektibong mapanatili ang orihinal na pagganap ng produkto at pahabain ang buhay nito.

Karaniwang mataas na barrier na materyales

Sa kasalukuyan, ang karaniwang ginagamit na mga materyales sa hadlang sa mga polymer na materyales ay pangunahing kinabibilangan ng mga sumusunod:

1. Polyvinylidene chloride (PVDC)

Ang PVDC ay may mahusay na mga katangian ng hadlang laban sa oxygen at singaw ng tubig.

Dahil sa mataas na crystallinity, mataas na density at pagkakaroon ng mga hydrophobic group ng PVDC, ang oxygen permeability at water vapor permeability nito ay napakababa, na ginagawang may mahusay na gas barrier properties ang PVDC at mas mapapahaba ang shelf life ng mga naka-package na item kumpara sa ibang mga materyales. Bilang karagdagan, mayroon itong mahusay na kakayahang umangkop sa pag-print at madaling magpainit ng selyo, kaya malawak itong ginagamit sa larangan ng packaging ng pagkain at parmasyutiko.

2. Ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH)

Ang EVOH ay isang copolymer ng ethylene at vinyl alcohol na may napakagandang barrier properties. Ito ay dahil ang molecular chain ng EVOH ay naglalaman ng mga hydroxyl group, at ang mga hydrogen bond ay madaling nabuo sa pagitan ng mga hydroxyl group sa molecular chain, na nagpapalakas sa intermolecular na puwersa at ginagawang mas malapit ang mga molecular chain, na ginagawang mas mala-kristal ang EVOH at sa gayon ay may mahusay na mga katangian ng hadlang. . pagganap. Gayunpaman, nalaman ng Coating Online na ang istraktura ng EVOH ay naglalaman ng malaking bilang ng mga hydrophilic hydroxyl group, na ginagawang madaling sumipsip ng moisture ang EVOH, at sa gayon ay lubos na binabawasan ang pagganap ng hadlang; bilang karagdagan, ang malaking pagkakaisa at mataas na pagkikristal sa loob at pagitan ng mga molekula ay nagdudulot ng thermal nito Ang pagganap ng sealing ay hindi maganda.

3. Polyamide (PA)

Sa pangkalahatan, ang naylon ay may magandang katangian ng gas barrier, ngunit may mahinang water vapor barrier properties at malakas na pagsipsip ng tubig. Bumubukol ito sa pagtaas ng pagsipsip ng tubig, na nagiging sanhi ng pagbaba nang husto ng mga katangian ng gas at moisture barrier. Iba-iba ang lakas at laki ng packaging nito. Maaapektuhan din ang katatagan.

Bilang karagdagan, ang naylon ay may mahusay na mekanikal na mga katangian, ay malakas at lumalaban sa pagsusuot, may mahusay na malamig at init na paglaban, mahusay na katatagan ng kemikal, madaling pagproseso, at mahusay na pag-print, ngunit may mahinang heat sealability.

Ang PA resin ay may ilang mga katangian ng hadlang, ngunit ang mataas na rate ng pagsipsip ng kahalumigmigan ay nakakaapekto sa mga katangian ng hadlang, kaya hindi ito maaaring gamitin bilang isang panlabas na layer.

4. Polyester (PET, PEN)

Ang pinaka-karaniwan at malawakang ginagamit na materyal na hadlang sa mga polyester ay PET. Ang PET ay may simetriko chemical structure, magandang molecular chain planarity, tight molecular chain stacking, at madaling crystallization orientation. Dahil sa mga katangiang ito, mayroon itong mahusay na mga katangian ng hadlang.

Sa mga nagdaang taon, ang aplikasyon ng PEN ay mabilis na umuunlad, na may magandang hydrolysis resistance, chemical resistance at ultraviolet resistance. Ang istraktura ng PEN ay katulad ng PET. Ang pagkakaiba ay ang pangunahing kadena ng PET ay naglalaman ng mga singsing na benzene, habang ang pangunahing kadena ng PEN ay naglalaman ng mga singsing na naphthalene.

Dahil ang naphthalene ring ay may mas malaking conjugation effect kaysa sa benzene ring, ang molecular chain ay mas matibay, at ang istraktura ay mas planar, ang PEN ay may mas mahusay na pangkalahatang mga katangian kaysa sa PET. Barrier Technology ng High Barrier Materials Upang mapabuti ang barrier properties ng barrier materials, ang mga sumusunod na teknikal na paraan ay karaniwang ginagamit:

1.Multi-layer composite

Ang multi-layer lamination ay tumutukoy sa paglalamina ng dalawa o higit pang mga pelikula na may iba't ibang mga katangian ng hadlang sa pamamagitan ng isang tiyak na proseso. Sa ganitong paraan, ang mga permeating molecule ay kailangang dumaan sa ilang mga layer ng lamad upang maabot ang loob ng packaging, na lubos na nagpapahaba sa permeation path at sa gayon ay nagpapabuti sa pagganap ng hadlang. Pinagsasama ng pamamaraang ito ang mga pakinabang ng iba't ibang mga lamad upang maghanda ng isang pinagsama-samang pelikula na may mahusay na komprehensibong pagganap, at ang proseso nito ay simple.

Gayunpaman, kumpara sa mga intrinsic na high-barrier na materyales, ang mga pelikulang inihanda ng paraang ito ay mas makapal at madaling kapitan ng mga problema gaya ng mga bula o cracking wrinkles na nakakaapekto sa mga katangian ng barrier. Ang mga kinakailangan sa kagamitan ay medyo kumplikado at ang gastos ay mataas.

2. Patong sa ibabaw

Gumagamit ang surface coating ng physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD), molecular layer deposition (MLD), layer-by-layer self-assembly (LBL) o magnetron sputtering deposition sa polymerization. Ang mga materyales tulad ng mga metal oxide o nitride ay idineposito sa ibabaw ng bagay upang bumuo ng isang siksik na patong na may mahusay na mga katangian ng hadlang sa ibabaw ng pelikula. Gayunpaman, ang mga pamamaraang ito ay may mga problema tulad ng prosesong tumatagal, mamahaling kagamitan at kumplikadong proseso, at ang coating ay maaaring magdulot ng mga depekto gaya ng mga pinholes at mga bitak sa panahon ng serbisyo.

3. Nanocomposites

Ang mga nanocomposite ay mga nanocomposite na inihanda sa pamamagitan ng intercalation composite method, in-situ polymerization method o sol-gel method gamit ang impermeable sheet-like nanoparticle na may malaking aspect ratio. Ang pagdaragdag ng mga patumpik-tumpik na nanoparticle ay hindi lamang makakabawas sa dami ng bahagi ng polymer matrix sa system upang mabawasan ang solubility ng penetrating molecules, ngunit din pahabain ang penetration path ng penetrating molecules, bawasan ang diffusion rate ng penetrating molecules, at pagbutihin ang barrier properties. .

4. Pagbabago sa ibabaw

Dahil ang ibabaw ng polimer ay madalas na nakikipag-ugnay sa panlabas na kapaligiran, madaling maapektuhan ang adsorption ng ibabaw, mga katangian ng hadlang at pag-print ng polimer.

Upang ang mga polimer ay mas mahusay na magamit sa pang-araw-araw na buhay, ang ibabaw ng mga polimer ay karaniwang ginagamot. Pangunahing kasama ang: paggamot sa ibabaw ng kemikal, pagbabago sa ibabaw ng graft at paggamot sa ibabaw ng plasma.

Ang mga teknikal na kinakailangan ng ganitong uri ng pamamaraan ay madaling matugunan, ang kagamitan ay medyo simple, at ang isang beses na gastos sa pamumuhunan ay mababa, ngunit hindi ito makakamit ng pangmatagalang matatag na mga epekto. Sa sandaling nasira ang ibabaw, ang pagganap ng hadlang ay seryosong maaapektuhan.

5. Bidirectional stretching

Sa pamamagitan ng biaxial stretching, ang polymer film ay maaaring i-orient sa parehong longitudinal at transverse na direksyon, upang ang pagkakasunud-sunod ng molecular chain arrangement ay mapabuti at ang stacking ay mas mahigpit, na ginagawang mas mahirap para sa mga maliliit na molekula na dumaan, kaya pagpapabuti ng mga katangian ng hadlang . Ginagawa ng pamamaraang ito ang pelikula Ang proseso ng paghahanda ng mga tipikal na high-barrier polymer film ay kumplikado, at mahirap na makabuluhang mapabuti ang mga katangian ng barrier.

Mga aplikasyon ng mataas na barrier na materyales:

Ang mga high-barrier na pelikula ay talagang lumabas sa pang-araw-araw na buhay sa loob ng mahabang panahon. Ang kasalukuyang polymer high-barrier na materyales ay pangunahing ginagamit sa packaging ng pagkain at gamot, packaging ng electronic device, packaging ng solar cell, at packaging ng OLED.

Packaging ng pagkain at parmasyutiko:

EVOH seven-layer co-extruded high barrier film

Ang food at pharmaceutical packaging ay kasalukuyang pinaka malawak na ginagamit na mga lugar para sa mga high barrier na materyales. Ang pangunahing layunin ay upang maiwasan ang oxygen at singaw ng tubig sa hangin mula sa pagpasok sa packaging at maging sanhi ng pagkasira ng pagkain at mga gamot, sa gayon ay lubos na binabawasan ang kanilang buhay sa istante.

Ayon sa Coating Online, ang mga kinakailangan sa hadlang para sa food at pharmaceutical packaging ay karaniwang hindi masyadong mataas. Ang water vapor transmission rate (WVTR) at oxygen transmission rate (OTR) ng mga materyales sa barrier ay kinakailangang mas mababa sa 10g/m2/araw at 10g/m2/araw ayon sa pagkakabanggit. 100cm3/m2/araw.

packaging ng electronic device:

Sa mabilis na pag-unlad ng modernong elektronikong impormasyon, ang mga tao ay naglagay ng mas mataas na mga kinakailangan para sa mga elektronikong sangkap at umuunlad patungo sa portability at multi-function. Inilalagay nito ang mas mataas na mga kinakailangan para sa mga materyales sa packaging ng electronic device. Dapat silang magkaroon ng mahusay na pagkakabukod, protektahan ang mga ito mula sa kaagnasan ng panlabas na oxygen at singaw ng tubig, at magkaroon ng isang tiyak na lakas, na nangangailangan ng paggamit ng mga materyales sa polymer barrier.

Sa pangkalahatan, ang mga barrier properties ng packaging materials na kinakailangan para sa mga electronic device ay ang water vapor transmission rate (WVTR) at oxygen transmission rate (OTR) ay dapat na mas mababa sa 10-1g/m2/day at 1cm3/m2/day ayon sa pagkakabanggit.

Solar cell packaging:

Dahil ang solar energy ay nakalantad sa hangin sa buong taon, ang oxygen at singaw ng tubig sa hangin ay madaling makakasira sa metallized layer sa labas ng solar cell, na seryosong nakakaapekto sa paggamit ng solar cell. Samakatuwid, kinakailangang i-encapsulate ang mga bahagi ng solar cell na may mga materyales na may mataas na barrier, na hindi lamang tinitiyak ang buhay ng serbisyo ng mga solar cell, ngunit pinahuhusay din ang lakas ng paglaban ng mga cell.

Ayon sa Coating Online, ang mga barrier properties ng solar cells para sa packaging materials ay ang water vapor transmittance (WVTR) at oxygen transmittance (OTR) ay dapat na mas mababa sa 10-2g/m2/day at 10-1cm3/m2/day ayon sa pagkakabanggit. .

OLED package:

Ang OLED ay ipinagkatiwala sa mahalagang gawain ng susunod na henerasyon ng mga display mula sa mga unang yugto ng pag-unlad nito, ngunit ang maikling habang-buhay nito ay palaging isang malaking problema na naghihigpit sa komersyal na aplikasyon nito. Ang pangunahing dahilan na nakakaapekto sa buhay ng serbisyo ng OLED ay ang mga electrode na materyales at luminescent na materyales ay nakakapinsala sa oxygen, tubig, at mga dumi. Lahat sila ay napakasensitibo at madaling mahawahan, na nagreresulta sa pagbaba sa pagganap ng device, at sa gayon ay binabawasan ang makinang na kahusayan at pinaikli ang buhay ng serbisyo.

Upang matiyak ang makinang na kahusayan ng produkto at pahabain ang buhay ng serbisyo nito, ang aparato ay dapat na nakahiwalay sa oxygen at tubig kapag nakabalot. Upang matiyak na ang buhay ng serbisyo ng flexible OLED display ay higit sa 10,000 oras, ang water vapor transmittance (WVTR) at oxygen transmittance (OTR) ng barrier material ay dapat na mas mababa sa 10-6g/m2/day at 10- 5cm3/ ayon sa pagkakabanggit. m2/araw, ang mga pamantayan nito ay mas mataas kaysa sa mga kinakailangan para sa pagganap ng hadlang sa mga larangan ng organic photovoltaics, solar cell packaging, pagkain, gamot at teknolohiya sa packaging ng electronic device. Samakatuwid, ang mga nababaluktot na materyal na substrate na may mahusay na mga katangian ng hadlang ay dapat gamitin upang mag-package ng mga device. , upang matugunan ang mga mahigpit na pangangailangan ng buhay ng produkto.