Três minutos para entender os tipos de filme de alta barreira e seu uso

Recentemente, com a fermentação contínua do display OLED, os materiais OLED estão quentes e o filme de alta barreira tornou-se objeto de busca da capital.

Então, o que é um filme de alta barreira? Este artigo descriptografa o filme de alta barreira na tuyere para você.

A "alta barreira" é sem dúvida uma propriedade muito desejável, que é uma das características exigidas de muitos materiais de embalagem poliméricos. Em termos técnicos, alta barreira refere-se à permeabilidade muito baixa de produtos químicos de baixo peso molecular, como gases e compostos orgânicos.

O material de embalagem de alta barreira pode efetivamente manter o desempenho original do produto e prolongar sua vida útil.

| materiais comuns de alta separação

Atualmente, os materiais poliméricos comumente usados ​​como materiais de barreira são principalmente dos seguintes tipos:

1. Cloreto de polivinilideno (PVDC)

O PVDC possui excelente resistência ao oxigênio e ao vapor de água.

A alta cristalização, alta densidade e a existência de base hidrofóbica do PVDC fazem com que sua permeabilidade ao oxigênio e a taxa de gás permeável sejam muito baixas, de modo que o PVDC tenha excelente barreira a gases, em comparação com outros materiais pode prolongar melhor a vida útil dos itens de embalagem, além de sua adaptabilidade de impressão , fácil de selar a quente, por isso é amplamente utilizado na área de embalagens de alimentos e medicamentos.

2. Copolímero de etileno-álcool vinílico (EVOH)

EVOH é um copolímero de etileno e álcool vinílico, que possui propriedades de barreira muito boas. Isso ocorre porque a cadeia molecular do EVOH contém o grupo hidroxila, e o grupo hidroxila na cadeia molecular é fácil de formar ligações de hidrogênio, de modo que a força intermolecular é fortalecida, o acúmulo da cadeia molecular é mais próximo, de modo que a cristalinidade do EVOH é mais alto, de modo que tenha excelente desempenho de barreira.

No entanto, a estrutura do EVOH contém um grande número de grupos hidroxila hidrofílicos, o que torna o EVOH fácil de absorver a umidade, de modo que o desempenho da barreira é bastante reduzido. Além disso, a elevada coesividade intramolecular e intermolecular e a elevada cristalinidade resultam num fraco desempenho de selagem a quente.

3. Poliamida (PA)

De modo geral, a resistência ao gás de náilon é boa, mas a barreira ao vapor de água é fraca, forte absorção de água e com o aumento da absorção e inchaço de água, de modo que a resistência ao gás, o desempenho da resistência à umidade diminuíram drasticamente, sua resistência e estabilidade do tamanho da embalagem também serão afetados.

Além disso, o náilon possui excelentes propriedades mecânicas, forte resistência ao desgaste, boa resistência ao frio e ao calor, boa estabilidade química, fácil processamento, boa capacidade de impressão, mas baixa vedação térmica.

A resina PA possui certas características de barreira, mas a taxa higroscópica é grande, o que afeta sua barreira, por isso não pode ser utilizada como camada externa.

4. Poliéster (PET, PEN)

O material de barreira mais comum e amplamente utilizado em poliéster é o PET. O PET possui excelentes propriedades de barreira devido à sua estrutura química simétrica, bom plano de cadeia molecular, pilha de cadeia molecular compacta e fácil orientação de cristalização.

Nos últimos anos, o PEN tem sido aplicado rapidamente, apresentando boa resistência à hidrólise, resistência química e resistência aos raios UV. A estrutura do PEN é semelhante à do PET, exceto que o PET possui um anel benzênico em sua cadeia principal, enquanto o PEN possui um anel naftaleno em sua cadeia principal.

Como o naftaleno tem maior efeito conjugado que o anel de benzeno, a cadeia molecular é mais rígida e a estrutura é mais plana, então o PEN tem melhor desempenho abrangente que o PET.

| tecnologia de alta barreira de separação de materiais

A fim de melhorar o desempenho da barreira do material de barreira, os meios técnicos comumente utilizados atualmente são principalmente os seguintes:

1. Composto multicamadas

Composto multicamadas refere-se ao composto de dois ou mais filmes com diferentes propriedades de barreira através de um determinado processo. Desta forma, as moléculas osmóticas para chegarem ao interior da embalagem têm que passar por diversas camadas de filme, o que equivale a estender o caminho osmótico, para que o desempenho da barreira seja melhorado.

O método sintetiza as vantagens de diversas membranas para preparar um filme compósito com excelentes propriedades abrangentes e seu processo é simples.

Porém, em comparação com o material intrínseco de alta barreira, o filme fino preparado por este método é mais espesso e é fácil aparecer bolhas ou rachaduras e dobras, que afetam as propriedades de barreira. Além disso, os requisitos do equipamento são relativamente complexos e o custo é elevado.

2. Revestimento de superfície

O revestimento de superfície é o uso de deposição meteorológica física (PVD), deposição química de vapor (CVD), deposição de camada atômica (ALD), deposição de camada molecular (MLD), automontagem de camada (LBL) ou deposição por pulverização catódica de magnetron e outras tecnologias no deposição superficial de polímero de óxidos ou nitretos metálicos e outros materiais, de modo a formar um revestimento de barreira denso e excelente na superfície do filme.

No entanto, estes métodos apresentam alguns problemas, tais como processos demorados, equipamentos caros e tecnologia complicada, e o revestimento pode produzir furos, rachaduras e outros defeitos durante o serviço.

3. Nanocompósitos

Os nanocompósitos são preparados por intercalação, polimerização in situ ou método sol-gel utilizando nanopartículas de folhas impenetráveis ​​com grande proporção de aspecto. A adição de nanopartículas em flocos pode não apenas reduzir a fração volumétrica da matriz polimérica no sistema para reduzir a solubilidade das moléculas permeáveis, mas também prolongar o caminho permeável das moléculas permeáveis, reduzir a taxa de difusão das moléculas permeáveis, de modo que o desempenho da barreira seja melhorou.

4. Modificação de superfície

A superfície do polímero freqüentemente entra em contato com o ambiente externo, fácil adsorção da superfície do polímero, barreira e impressão têm um impacto.

Para tornar o polímero mais adequado para uso diário, a superfície do polímero é geralmente tratada. Inclui principalmente: tratamento químico de superfície, modificação de enxerto de superfície e tratamento de superfície de plasma.

Este tipo de método é fácil de atender aos requisitos técnicos, o equipamento é simples, o custo de investimento único é baixo, mas não consegue alcançar a estabilidade do efeito a longo prazo, uma vez que a superfície é danificada, o desempenho da barreira será seriamente afetado.

5. Alongue-se nos dois sentidos

Por estiramento bidirecional, o filme de polímero pode ser orientado nas direções vertical e horizontal, melhorar a ordem do arranjo da cadeia molecular e empilhar mais firmemente, de modo que moléculas pequenas sejam mais difíceis de passar e, então, melhorar o desempenho da barreira. Este método complica o processo de preparação de filmes poliméricos intrínsecos de alta barreira, e o desempenho da barreira é difícil de ser significativamente melhorado.

A aplicação de|materiais de alta barreira

O filme de alta barreira já apareceu na vida cotidiana, o atual material polimérico de alta barreira é usado principalmente em embalagens de alimentos e medicamentos, embalagens de dispositivos eletrônicos, embalagens de células solares, embalagens OLED.

1. Embalagens de alimentos e medicamentos

As embalagens de alimentos e medicamentos são o campo mais amplamente utilizado de materiais de alta barreira. O principal objetivo é evitar que o oxigênio e o vapor de água do ar entrem nas embalagens e estraguem alimentos e medicamentos, além de reduzir significativamente sua vida útil.

Para embalagens de alimentos e medicamentos, os requisitos de barreira não são particularmente elevados, e a transmitância de vapor de água (WVTR) e a transmitância de oxigênio (OTR) do material devem ser inferiores a 10g/m2/dia e 100cm3/m2/dia, respectivamente.

2. Embalagem de dispositivos eletrônicos

Com o rápido desenvolvimento da informação electrónica moderna, as pessoas apresentaram requisitos mais elevados para os componentes electrónicos, que estão a evoluir no sentido da portabilidade e da multifuncionalidade. Isto impõe requisitos mais elevados para materiais de embalagem de dispositivos eletrônicos, que não devem apenas ter um bom isolamento, mas também ser capazes de protegê-los da corrosão do oxigênio externo e do vapor de água, mas também ter uma certa resistência, o que requer o uso de barreira polimérica materiais.

Dispositivos eletrônicos gerais para requisitos de barreira de material de embalagem para transmitância de vapor de água (WVTR) e transmitância de oxigênio (OTR) devem ser inferiores a 10-1g/m2/dia e 1cm3/m2/dia.

3. Embalagem de células solares

Como a energia solar fica exposta ao ar durante todo o ano, o oxigênio e o vapor d'água no ar são fáceis de corroer a camada metalizada fora da célula solar, o que afeta seriamente o uso da célula solar. Portanto, é necessário utilizar materiais de alta barreira para embalagens de módulos de células solares, que podem não só garantir a vida útil das células solares, mas também aumentar a resistência da bateria.

Células solares para materiais de embalagem com requisitos de barreira para transmissão de vapor de água (WVTR) e transmitância de oxigênio (OTR) inferiores a 10-2g/m2/dia e 10-1cm3/m2/dia.

4. Embalagem OLED

O OLED foi colocado na próxima geração de ecrãs desde a fase inicial de desenvolvimento, mas a sua curta vida tem sido um grande problema que restringe a sua aplicação comercial. A principal razão que afeta a vida útil do OLED é que os materiais dos eletrodos e materiais luminosos são muito sensíveis ao oxigênio, água e impurezas e são fáceis de serem poluídos, o que leva à deterioração do desempenho do dispositivo, reduzindo a eficiência luminosa e encurtando a vida útil.

Para garantir a eficiência luminosa do produto e prolongar sua vida útil, o aparelho deve ser isolado do oxigênio e da água durante o acondicionamento.

E para garantir que a vida útil do display OLED flexível seja superior a 10.000 horas, a transmitância de vapor de água (WVTR) e a transmitância de oxigênio (OTR) do material de bloqueio devem ser inferiores a 10-6g/m2/dia e { {3}}cm3/m2/dia, respectivamente. Seu padrão é muito maior do que os requisitos de desempenho de barreira na tecnologia fotovoltaica orgânica, embalagem de células solares e tecnologia de embalagem de alimentos, medicamentos e dispositivos eletrônicos e outros campos, por isso devemos escolher o material de substrato flexível com excelente desempenho de barreira para embalar o dispositivo, em a fim de atender aos rigorosos requisitos de vida do produto.