Yüksek bariyerli filmler hakkında bilgi edinin!

Son zamanlarda OLED ekranların sürekli fermantasyonu ile OLED malzemeleri popüler hale geldi veyüksek bariyerli filmlersermaye sektörünün hedefi haline geldi. Peki yüksek bariyerli film tam olarak nedir? "Yüksek bariyer" şüphesiz çok arzu edilen bir özelliktir ve birçok polimer ambalaj malzemesinin gerektirdiği özelliklerden biridir. Profesyonel anlamda yüksek bariyer, gazlar ve organik bileşikler gibi düşük molekül ağırlıklı kimyasallara karşı çok düşük geçirgenliği ifade eder.

Yüksek bariyerli ambalaj malzemeleri, ürünün orijinal performansını etkili bir şekilde koruyabilir ve ömrünü uzatabilir.

Yaygın yüksek bariyer malzemeleri

Şu anda polimer malzemelerde yaygın olarak kullanılan bariyer malzemeleri temel olarak aşağıdakileri içerir:

1. Poliviniliden klorür (PVDC)

PVDC, oksijene ve su buharına karşı mükemmel bariyer özelliklerine sahiptir.

PVDC'nin yüksek kristalliği, yüksek yoğunluğu ve hidrofobik gruplarının varlığı, oksijen geçirgenliğini ve su buharı geçirgenliğini son derece düşük kılar; bu da PVDC'nin mükemmel gaz bariyeri özelliklerine sahip olmasını sağlar ve diğer malzemelerle karşılaştırıldığında paketlenmiş öğelerin raf ömrünü daha iyi uzatabilir. Ek olarak, iyi bir baskı uyarlanabilirliğine sahiptir ve ısıyla yapıştırılması kolaydır, bu nedenle gıda ve ilaç ambalajı alanında yaygın olarak kullanılır.

2. Etilen-vinil alkol kopolimeri (EVOH)

EVOH, çok iyi bariyer özelliklerine sahip bir etilen ve vinil alkol kopolimeridir. Bunun nedeni, EVOH'un moleküler zincirinin hidroksil grupları içermesi ve moleküler zincir üzerindeki hidroksil grupları arasında hidrojen bağlarının kolayca oluşmasıdır, bu da moleküller arası kuvveti güçlendirir ve moleküler zincirlerin daha yakın istiflenmesini sağlar, EVOH'u daha kristal hale getirir ve dolayısıyla mükemmel bariyer özelliklerine sahiptir. . performans. Ancak Coating Online, EVOH yapısının çok sayıda hidrofilik hidroksil grubu içerdiğini, bunun da EVOH'un nemi emmesini kolaylaştırdığını ve dolayısıyla bariyer performansını büyük ölçüde azalttığını öğrendi; Ayrıca moleküllerin içindeki ve arasındaki büyük yapışma ve yüksek kristallik, termal sızdırmazlık performansının zayıf olmasına neden olur.

3. Poliamid (PA)

Genel olarak konuşursak, naylon iyi gaz bariyeri özelliklerine sahiptir, ancak zayıf su buharı bariyeri özelliklerine ve güçlü su emme özelliğine sahiptir. Su emiliminin artmasıyla şişer, gaz ve nem bariyeri özelliklerinin keskin bir şekilde düşmesine neden olur. Dayanıklılığı ve ambalaj boyutu farklılık gösterir. Stabilite de etkilenecek.

Ek olarak, naylon mükemmel mekanik özelliklere sahiptir, güçlüdür ve aşınmaya dayanıklıdır, iyi soğuk ve ısı direncine sahiptir, iyi kimyasal stabiliteye, kolay işlenebilirliğe ve iyi basılabilirliğe sahiptir, ancak ısıl yapışması zayıftır.

PA reçinesinin belirli bariyer özellikleri vardır, ancak yüksek nem emme oranı bariyer özelliklerini etkilediğinden genellikle dış katman olarak kullanılamaz.

4. Polyester (PET, KALEM)

Polyesterler arasında en yaygın ve yaygın olarak kullanılan bariyer malzemesi PET'tir. PET simetrik bir kimyasal yapıya, iyi moleküler zincir düzlemselliğine, sıkı moleküler zincir istiflenmesine ve kolay kristalizasyon yönelimine sahiptir. Bu özellikler onun mükemmel bariyer özelliklerine sahip olmasını sağlar.

Son yıllarda, iyi hidroliz direncine, kimyasal dirence ve ultraviyole direncine sahip olan PEN'in uygulaması hızla gelişmektedir. PEN'in yapısı PET'e benzer. Aradaki fark, PET'in ana zincirinin benzen halkaları içermesi, PEN'in ana zincirinin ise naftalin halkaları içermesidir.

Naftalin halkası benzen halkasından daha büyük bir konjugasyon etkisine sahip olduğundan, moleküler zincir daha sert ve yapı daha düzlemsel olduğundan PEN, PET'ten daha iyi genel özelliklere sahiptir. Yüksek Bariyerli Malzemelerin Bariyer Teknolojisi Bariyer malzemelerinin bariyer özelliklerini geliştirmek amacıyla yaygın olarak aşağıdaki teknik yöntemler kullanılır:

1.Çok katmanlı kompozit

Çok katmanlı laminasyon, farklı bariyer özelliklerine sahip iki veya daha fazla filmin belirli bir işlemle laminasyonunu ifade eder. Bu şekilde, nüfuz eden moleküllerin ambalajın iç kısmına ulaşmak için birkaç membran katmanından geçmesi gerekir; bu da nüfuz etme yolunu büyük ölçüde uzatır ve dolayısıyla bariyer performansını artırır. Bu yöntem, mükemmel kapsamlı performansa sahip bir kompozit film hazırlamak için çeşitli membranların avantajlarını birleştirir ve işlemi basittir.

Bununla birlikte, içsel yüksek bariyerli malzemelerle karşılaştırıldığında, bu yöntemle hazırlanan filmler daha kalındır ve bariyer özelliklerini etkileyen kabarcıklar veya çatlama kırışıklıkları gibi sorunlara eğilimlidir. Ekipman gereksinimleri nispeten karmaşıktır ve maliyeti yüksektir.

2. Yüzey kaplama

Yüzey kaplama, polimerizasyonda fiziksel buhar biriktirme (PVD), kimyasal buhar biriktirme (CVD), atomik katman biriktirme (ALD), moleküler katman biriktirme (MLD), katman-katman kendiliğinden birleşme (LBL) veya magnetron püskürtme biriktirme kullanır. Filmin yüzeyinde mükemmel bariyer özelliklerine sahip yoğun bir kaplama oluşturmak için metal oksitler veya nitrürler gibi malzemeler nesnenin yüzeyinde biriktirilir. Ancak bu yöntemlerin zaman alıcı işlem, pahalı ekipman ve karmaşık işlem gibi sorunları vardır ve kaplama, servis sırasında küçük delikler ve çatlaklar gibi kusurlar üretebilir.

3. Nanokompozitler

Nanokompozitler, büyük en boy oranına sahip geçirimsiz tabaka benzeri nanopartiküller kullanılarak interkalasyon kompozit yöntemi, yerinde polimerizasyon yöntemi veya sol-jel yöntemiyle hazırlanan nanokompozitlerdir. Pul pul nanopartiküllerin eklenmesi, yalnızca sistemdeki polimer matrisin hacim fraksiyonunu azaltarak nüfuz eden moleküllerin çözünürlüğünü azaltmakla kalmaz, aynı zamanda nüfuz eden moleküllerin nüfuz yolunu uzatır, nüfuz eden moleküllerin difüzyon hızını azaltır ve bariyer özelliklerini geliştirir. .

4. Yüzey modifikasyonu

Polimer yüzeyi sıklıkla dış ortamla temas halinde olduğundan polimerin yüzey adsorpsiyonunu, bariyer özelliklerini ve baskısını etkilemek kolaydır.

Polimerlerin günlük hayatta daha iyi kullanılabilmesi için genellikle polimerlerin yüzeyi işlenir. Temel olarak şunları içerir: yüzey kimyasal işlemi, yüzey aşı modifikasyonu ve plazma yüzey işlemi.

Bu tür yöntemin teknik gereksinimlerinin karşılanması kolaydır, ekipman nispeten basittir ve tek seferlik yatırım maliyeti düşüktür, ancak uzun vadeli istikrarlı etkiler elde edemez. Yüzey hasar gördüğünde bariyer performansı ciddi şekilde etkilenecektir.

5. Çift yönlü esneme

Çift eksenli gerdirme yoluyla, polimer film hem uzunlamasına hem de enine yönlerde yönlendirilebilir, böylece moleküler zincir düzeninin sırası iyileştirilir ve istifleme daha sıkı hale gelir, böylece küçük moleküllerin geçmesi daha zor hale gelir ve böylece bariyer özellikleri iyileştirilir. . Bu yöntem filmi yapar. Tipik yüksek bariyerli polimer filmlerin hazırlanma süreci karmaşıktır ve bariyer özelliklerini önemli ölçüde geliştirmek zordur.

Yüksek bariyerli malzemelerin uygulamaları:

Yüksek bariyerli filmler aslında uzun süredir günlük hayatta karşımıza çıkıyor. Mevcut polimer yüksek bariyerli malzemeler esas olarak gıda ve ilaç ambalajında, elektronik cihaz ambalajında, güneş pili ambalajında ​​ve OLED ambalajında ​​kullanılmaktadır.

Gıda ve ilaç ambalajları:

EVOH yedi katmanlı ortak kalıptan çekilmiş yüksek bariyerli film

Gıda ve ilaç ambalajları şu anda yüksek bariyerli malzemelerin en yaygın kullanıldığı alanlardır. Temel amaç, havadaki oksijen ve su buharının ambalaja girerek gıda ve ilaçların bozulmasına neden olmasını, dolayısıyla raf ömrünün büyük ölçüde azalmasını önlemektir.

Coating Online'a göre gıda ve ilaç ambalajlarına yönelik bariyer gereklilikleri genellikle çok yüksek değil. Bariyer malzemelerinin su buharı iletim hızının (WVTR) ve oksijen iletim hızının (OTR) sırasıyla 10g/m2/gün ve 10g/m2/günden az olması gerekir. 100cm3/m2/gün.

Elektronik cihaz ambalajı:

Modern elektronik bilgilerin hızla gelişmesiyle birlikte insanlar elektronik bileşenlere yönelik daha yüksek gereksinimler ortaya koydular ve taşınabilirlik ve çok işlevliliğe doğru gelişme gösteriyorlar. Bu, elektronik cihaz ambalaj malzemelerine yönelik daha yüksek gereksinimleri ortaya koymaktadır. İyi bir izolasyona sahip olmaları, dış oksijen ve su buharının neden olduğu korozyondan korunmaları ve polimer bariyer malzemelerinin kullanılmasını gerektiren belirli bir mukavemete sahip olmaları gerekir.

Genel olarak elektronik cihazlar için gerekli olan ambalaj malzemelerinin bariyer özellikleri, su buharı iletim hızının (WVTR) ve oksijen iletim hızının (OTR) sırasıyla 10-1g/m2/gün ve 1cm3/m2/günden düşük olması gerektiğidir.

Güneş pili ambalajı:

Güneş enerjisi tüm yıl boyunca havaya maruz kaldığı için havadaki oksijen ve su buharı, güneş hücresinin dışındaki metalize tabakayı kolaylıkla aşındırarak güneş hücresinin kullanımını ciddi şekilde etkileyebilir. Bu nedenle, güneş pili bileşenlerinin yüksek bariyerli malzemelerle kapsüllenmesi gerekir; bu, yalnızca güneş pillerinin servis ömrünü sağlamakla kalmaz, aynı zamanda hücrelerin direnç gücünü de arttırır.

Coating Online'a göre güneş pillerinin ambalaj malzemelerine yönelik bariyer özellikleri, su buharı geçirgenliğinin (WVTR) ve oksijen geçirgenliğinin (OTR) sırasıyla 10-2g/m2/gün ve 10-1cm3/m2/gün'den düşük olması gerektiğidir. .

OLED paketi:

OLED'e, gelişiminin ilk aşamalarından itibaren yeni nesil ekranların önemli görevi emanet edildi, ancak kısa ömrü her zaman ticari uygulamasını kısıtlayan büyük bir sorun oldu. OLED'in kullanım ömrünü etkileyen temel sebep, elektrot malzemelerinin ve ışıldayan malzemelerin oksijene, suya ve yabancı maddelere zararlı olmasıdır. Hepsi çok hassastır ve kolayca kirlenebilir, bu da cihazın performansında düşüşe neden olur, dolayısıyla aydınlatma verimliliği azalır ve servis ömrü kısalır.

Ürünün aydınlatma verimliliğinin sağlanması ve kullanım ömrünün uzatılması için cihazın paketlendiğinde oksijen ve sudan izole edilmesi gerekmektedir. Esnek OLED ekranın kullanım ömrünün 10.000 saatten fazla olmasını sağlamak için bariyer malzemesinin su buharı geçirgenliği (WVTR) ve oksijen geçirgenliği (OTR) 10-6g/m2/gün'den düşük ve 10-6g/m2/gün'den düşük olmalıdır. 5cm3/sırasıyla. m2/gün ile standartları, organik fotovoltaik, güneş pili paketleme, gıda, ilaç ve elektronik cihaz paketleme teknolojisi alanlarındaki bariyer performansı gereksinimlerinden çok daha yüksektir. Bu nedenle, cihazları paketlemek için mükemmel bariyer özelliklerine sahip esnek alt tabaka malzemeleri kullanılmalıdır. Ürün ömrünün katı gereksinimlerini karşılamak için.