Ketahui tentang filem halangan tinggi!

Baru-baru ini, dengan penapaian berterusan paparan OLED, bahan OLED telah menjadi popular, danfilem penghalang tinggitelah menjadi sasaran industri modal. Jadi apakah sebenarnya filem halangan tinggi? "Penghalang tinggi" sudah pasti sifat yang sangat diingini dan merupakan salah satu ciri yang diperlukan oleh banyak bahan pembungkus polimer. Dalam istilah profesional, halangan tinggi merujuk kepada kebolehtelapan yang sangat rendah kepada bahan kimia berat molekul rendah, seperti gas dan sebatian organik.

Bahan pembungkusan penghalang tinggi boleh mengekalkan prestasi asal produk dengan berkesan dan memanjangkan hayatnya.

Bahan penghalang tinggi biasa

Pada masa ini, bahan penghalang yang biasa digunakan dalam bahan polimer terutamanya termasuk yang berikut:

1. Polivinilidena klorida (PVDC)

PVDC mempunyai sifat penghalang yang sangat baik terhadap oksigen dan wap air.

Kehabluran yang tinggi, ketumpatan tinggi dan kehadiran kumpulan hidrofobik PVDC menjadikan kebolehtelapan oksigen dan kebolehtelapan wap airnya sangat rendah, yang menjadikan PVDC mempunyai sifat penghalang gas yang sangat baik dan boleh memanjangkan jangka hayat barang yang dibungkus dengan lebih baik berbanding dengan bahan lain. Di samping itu, ia mempunyai kebolehsuaian percetakan yang baik dan mudah untuk memanaskan meterai, jadi ia digunakan secara meluas dalam bidang makanan dan pembungkusan farmaseutikal.

2. Kopolimer alkohol etilena-vinil (EVOH)

EVOH ialah kopolimer etilena dan alkohol vinil dengan sifat penghalang yang sangat baik. Ini kerana rantai molekul EVOH mengandungi kumpulan hidroksil, dan ikatan hidrogen mudah terbentuk antara kumpulan hidroksil pada rantai molekul, yang menguatkan daya antara molekul dan menjadikan rantai molekul bertindan lebih rapat, menjadikan EVOH lebih kristal dan dengan itu mempunyai sifat penghalang yang sangat baik. . prestasi. Walau bagaimanapun, Coating Online mengetahui bahawa struktur EVOH mengandungi sejumlah besar kumpulan hidroksil hidrofilik, yang menjadikan EVOH mudah menyerap lembapan, sekali gus mengurangkan prestasi halangan; di samping itu, perpaduan yang besar dan kehabluran yang tinggi di dalam dan di antara molekul menyebabkan termanya Prestasi pengedap adalah lemah.

3. Poliamida (PA)

Secara umumnya, nilon mempunyai sifat penghalang gas yang baik, tetapi mempunyai sifat penghalang wap air yang lemah dan penyerapan air yang kuat. Ia membengkak dengan peningkatan dalam penyerapan air, menyebabkan sifat penghalang gas dan lembapan menurun dengan mendadak. Kekuatan dan saiz pembungkusannya berbeza-beza. Kestabilan juga akan terjejas.

Di samping itu, nilon mempunyai sifat mekanikal yang sangat baik, kuat dan tahan haus, mempunyai rintangan sejuk dan haba yang baik, kestabilan kimia yang baik, pemprosesan mudah, dan kebolehcetakan yang baik, tetapi mempunyai kedap haba yang lemah.

Resin PA mempunyai sifat penghalang tertentu, tetapi kadar penyerapan lembapannya yang tinggi mempengaruhi sifat penghalangnya, jadi ia biasanya tidak boleh digunakan sebagai lapisan luar.

4. Poliester (PET, PEN)

Bahan penghalang yang paling biasa dan digunakan secara meluas di kalangan poliester ialah PET. PET mempunyai struktur kimia simetri, planariti rantai molekul yang baik, susunan rantai molekul yang ketat, dan orientasi penghabluran yang mudah. Ciri-ciri ini menjadikannya mempunyai sifat penghalang yang sangat baik.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, aplikasi PEN telah berkembang pesat, yang mempunyai rintangan hidrolisis yang baik, rintangan kimia dan rintangan ultraviolet. Struktur PEN adalah serupa dengan PET. Perbezaannya ialah rantai utama PET mengandungi cincin benzena, manakala rantai utama PEN mengandungi cincin naftalena.

Oleh kerana cincin naftalena mempunyai kesan konjugasi yang lebih besar daripada cincin benzena, rantai molekul lebih tegar, dan strukturnya lebih planar, PEN mempunyai sifat keseluruhan yang lebih baik daripada PET. Teknologi Penghalang Bahan Penghalang Tinggi Untuk meningkatkan sifat penghalang bahan penghalang, cara teknikal berikut biasanya digunakan:

1. komposit berbilang lapisan

Laminasi berbilang lapisan merujuk kepada laminasi dua atau lebih filem dengan sifat penghalang yang berbeza melalui proses tertentu. Dengan cara ini, molekul yang meresap perlu melalui beberapa lapisan membran untuk mencapai bahagian dalam pembungkusan, yang memanjangkan laluan resapan dan dengan itu meningkatkan prestasi halangan. Kaedah ini menggabungkan kelebihan pelbagai membran untuk menyediakan filem komposit dengan prestasi komprehensif yang sangat baik, dan prosesnya mudah.

Walau bagaimanapun, berbanding dengan bahan penghalang tinggi intrinsik, filem yang disediakan melalui kaedah ini lebih tebal dan terdedah kepada masalah seperti buih atau kedutan retak yang menjejaskan sifat penghalang. Keperluan peralatan agak kompleks dan kosnya tinggi.

2. Salutan permukaan

Salutan permukaan menggunakan pemendapan wap fizikal (PVD), pemendapan wap kimia (CVD), pemendapan lapisan atom (ALD), pemendapan lapisan molekul (MLD), pemasangan sendiri lapisan demi lapisan (LBL) atau pemendapan magnetron sputtering dalam pempolimeran. Bahan seperti oksida logam atau nitrida dimendapkan pada permukaan objek untuk membentuk salutan padat dengan sifat penghalang yang sangat baik pada permukaan filem. Walau bagaimanapun, kaedah ini mempunyai masalah seperti proses yang memakan masa, peralatan yang mahal dan proses yang kompleks, dan salutan mungkin menghasilkan kecacatan seperti lubang jarum dan retak semasa perkhidmatan.

3. Nanokomposit

Nanokomposit ialah nanokomposit yang disediakan melalui kaedah komposit interkalasi, kaedah pempolimeran in-situ atau kaedah sol-gel menggunakan nanozarah seperti lembaran tidak telap dengan nisbah aspek yang besar. Penambahan nanopartikel serpihan bukan sahaja dapat mengurangkan pecahan isipadu matriks polimer dalam sistem untuk mengurangkan keterlarutan molekul penembusan, tetapi juga memanjangkan laluan penembusan molekul penembusan, mengurangkan kadar resapan molekul penembusan, dan memperbaiki sifat penghalang. .

4. Pengubahsuaian permukaan

Oleh kerana permukaan polimer sering bersentuhan dengan persekitaran luaran, ia adalah mudah untuk menjejaskan penjerapan permukaan, sifat penghalang dan percetakan polimer.

Untuk membolehkan polimer digunakan dengan lebih baik dalam kehidupan seharian, permukaan polimer biasanya dirawat. Terutamanya termasuk: rawatan kimia permukaan, pengubahsuaian cantuman permukaan dan rawatan permukaan plasma.

Keperluan teknikal kaedah jenis ini mudah dipenuhi, peralatannya agak mudah, dan kos pelaburan sekali sahaja adalah rendah, tetapi ia tidak dapat mencapai kesan stabil jangka panjang. Sebaik sahaja permukaan rosak, prestasi penghalang akan terjejas dengan serius.

5. Regangan dua hala

Melalui regangan dwipaksi, filem polimer boleh diorientasikan dalam kedua-dua arah membujur dan melintang, supaya susunan susunan rantai molekul bertambah baik dan susunannya lebih ketat, menjadikannya lebih sukar untuk molekul kecil melaluinya, sekali gus meningkatkan sifat penghalang. . Kaedah ini menjadikan filem Proses penyediaan filem polimer halangan tinggi tipikal adalah rumit, dan sukar untuk memperbaiki sifat penghalang dengan ketara.

Aplikasi bahan penghalang tinggi:

Filem berhalangan tinggi sebenarnya telah lama muncul dalam kehidupan seharian. Bahan penghalang tinggi polimer semasa digunakan terutamanya dalam pembungkusan makanan dan ubat, pembungkusan peranti elektronik, pembungkusan sel solar, dan pembungkusan OLED.

Pembungkusan makanan dan farmaseutikal:

Filem penghalang tinggi penyemperitan bersama tujuh lapisan EVOH

Pembungkusan makanan dan farmaseutikal kini merupakan kawasan yang paling banyak digunakan untuk bahan penghalang tinggi. Tujuan utama adalah untuk menghalang oksigen dan wap air di udara daripada memasuki pembungkusan dan menyebabkan makanan dan ubat-ubatan merosot, sekali gus mengurangkan jangka hayatnya.

Menurut Coating Online, keperluan penghalang untuk makanan dan pembungkusan farmaseutikal secara amnya tidak begitu tinggi. Kadar penghantaran wap air (WVTR) dan kadar penghantaran oksigen (OTR) bagi bahan penghalang dikehendaki masing-masing kurang daripada 10g/m2/hari dan 10g/m2/hari. 100cm3/m2/hari.

Pembungkusan peranti elektronik:

Dengan perkembangan pesat maklumat elektronik moden, orang ramai telah mengemukakan keperluan yang lebih tinggi untuk komponen elektronik dan berkembang ke arah mudah alih dan pelbagai fungsi. Ini mengemukakan keperluan yang lebih tinggi untuk bahan pembungkusan peranti elektronik. Mereka mesti mempunyai penebat yang baik, melindungi mereka daripada kakisan oleh oksigen luaran dan wap air, dan mempunyai kekuatan tertentu, yang memerlukan penggunaan bahan penghalang polimer.

Secara amnya, sifat penghalang bahan pembungkusan yang diperlukan untuk peranti elektronik ialah kadar penghantaran wap air (WVTR) dan kadar penghantaran oksigen (OTR) masing-masing lebih rendah daripada 10-1g/m2/hari dan 1cm3/m2/hari.

Pembungkusan sel suria:

Memandangkan tenaga suria terdedah kepada udara sepanjang tahun, oksigen dan wap air di udara dengan mudah boleh menghakis lapisan logam di luar sel suria, yang menjejaskan penggunaan sel suria secara serius. Oleh itu, adalah perlu untuk membungkus komponen sel solar dengan bahan penghalang tinggi, yang bukan sahaja memastikan hayat perkhidmatan sel solar, tetapi juga meningkatkan kekuatan rintangan sel.

Menurut Coating Online, sifat penghalang sel suria untuk bahan pembungkusan ialah penghantaran wap air (WVTR) dan penghantaran oksigen (OTR) masing-masing lebih rendah daripada 10-2g/m2/hari dan 10-1cm3/m2/hari. .

Pakej OLED:

OLED telah diamanahkan dengan tugas penting paparan generasi akan datang dari peringkat awal pembangunannya, tetapi jangka hayatnya yang singkat sentiasa menjadi masalah utama yang menyekat aplikasi komersialnya. Sebab utama yang mempengaruhi hayat perkhidmatan OLED ialah bahan elektrod dan bahan bercahaya berbahaya kepada oksigen, air dan kekotoran. Kesemuanya adalah sangat sensitif dan mudah tercemar, mengakibatkan penurunan dalam prestasi peranti, sekali gus mengurangkan kecekapan bercahaya dan memendekkan hayat perkhidmatan.

Untuk memastikan kecekapan bercahaya produk dan memanjangkan hayat perkhidmatannya, peranti mesti diasingkan daripada oksigen dan air apabila dibungkus. Untuk memastikan hayat perkhidmatan paparan OLED fleksibel adalah lebih daripada 10,000 jam, penghantaran wap air (WVTR) dan penghantaran oksigen (OTR) bahan penghalang mestilah lebih rendah daripada 10-6g/m2/hari dan 10- 5cm3/ masing-masing. m2/hari, piawaiannya jauh lebih tinggi daripada keperluan prestasi halangan dalam bidang fotovoltaik organik, pembungkusan sel solar, makanan, perubatan dan teknologi pembungkusan peranti elektronik. Oleh itu, bahan substrat fleksibel dengan sifat penghalang yang sangat baik mesti digunakan untuk membungkus peranti. , untuk memenuhi keperluan ketat hayat produk.