Trīs minūtes, lai izprastu augstas barjeras plēves veidus un to izmantošanu

Nesen, nepārtraukti fermentējot OLED displeju, OLED materiāli ir karsti, un augstas barjeras plēve ir kļuvusi par galvaspilsētas meklējumu objektu.

Tātad, kas ir augstas barjeras plēve? Šajā rakstā ir atšifrēta augstā barjeras plēve uz tuyere.

"Augsta barjera" neapšaubāmi ir ļoti vēlama īpašība, kas ir viena no daudzu polimēru iepakojuma materiālu nepieciešamajām īpašībām. Tehniskā ziņā augsta barjera attiecas uz zemas molekulmasas ķīmisko vielu, piemēram, gāzu un organisko savienojumu, ļoti zemo caurlaidību.

Augstas barjeras iepakojuma materiāls var efektīvi saglabāt produkta sākotnējo veiktspēju un pagarināt produkta kalpošanas laiku.

| izplatīti augstas atdalīšanas materiāli

Pašlaik polimērmateriāli, ko parasti izmanto barjeru materiāli, galvenokārt ir šādi:

1. Polivinilidēnhlorīds (PVDC)

PVDC ir lieliska izturība pret skābekli un ūdens tvaikiem.

PVDC augstā kristalizācija, augstais blīvums un hidrofobās bāzes esamība padara tā skābekļa caurlaidību un gāzes caurlaidības ātrumu ļoti zemu, tāpēc PVDC ir lieliska gāzes barjera, salīdzinot ar citiem materiāliem, tas var labāk pagarināt iepakojuma priekšmetu glabāšanas laiku, kā arī drukāšanas pielāgošanās spējas. , viegli karsējams, tāpēc to plaši izmanto pārtikas un zāļu iepakojuma jomā.

2. Etilēna-vinilspirta kopolimērs (EVOH)

EVOH ir etilēna un vinila spirta kopolimērs, kam ir ļoti labas barjeras īpašības. Tas ir tāpēc, ka EVOH molekulārā ķēde satur hidroksilgrupu, un molekulārās ķēdes hidroksilgrupa viegli veido ūdeņraža saites, tādējādi tiek pastiprināts starpmolekulārais spēks, molekulārās ķēdes uzkrāšanās ir tuvāka, lai EVOH kristāliskums būtu augstāks, lai tam būtu lieliska barjeras veiktspēja.

Tomēr EVOH struktūra satur lielu skaitu hidrofilu hidroksilgrupu, kas ļauj EVOH viegli absorbēt mitrumu, tādējādi ievērojami samazinot barjeras veiktspēju. Turklāt augstā intramolekulārā un starpmolekulārā kohēzija un augsta kristāliskums rada sliktu termiskās blīvēšanas veiktspēju.

3. Poliamīds (PA)

Vispārīgi runājot, neilona gāzes pretestība ir laba, bet ūdens tvaika barjera ir slikta, spēcīga ūdens absorbcija, un, palielinoties ūdens absorbcijai un pietūkumam, krasi samazinājās gāzes pretestība, mitruma izturības veiktspēja, tā izturība un iepakojuma izmēra stabilitāte. tiks ietekmēta arī.

Turklāt neilonam ir lieliskas mehāniskās īpašības, spēcīga nodilumizturība, laba aukstumizturība un karstumizturība, laba ķīmiskā stabilitāte, viegla apstrāde, laba apdrukājamība, bet slikta termiskā blīvēšana.

PA sveķiem ir noteiktas barjeras īpašības, taču higroskopiskais ātrums ir liels, kas ietekmē tā barjeru, tāpēc tos nevar izmantot kā ārējo slāni.

4. Poliesters (PET, PEN)

Visizplatītākais un plaši izmantotais poliestera barjeras materiāls ir PET. PET piemīt izcilas barjeras īpašības, pateicoties tā simetriskai ķīmiskajai struktūrai, labai molekulārās ķēdes plaknei, blīvai molekulāro ķēžu kaudzei un vieglai kristalizācijas orientācijai.

Pēdējos gados strauji tiek izmantots PEN, kam ir laba hidrolīzes izturība, ķīmiskā izturība un UV izturība. PEN struktūra ir līdzīga PET struktūrai, izņemot to, ka PET galvenajā ķēdē ir benzola gredzens, savukārt PEN galvenajā ķēdē ir naftalīna gredzens.

Tā kā naftalānam ir lielāka konjugētā iedarbība nekā benzola gredzenam, molekulārā ķēde ir stingrāka un struktūra ir plakanāka, tāpēc PEN ir labāka visaptveroša veiktspēja nekā PET.

| materiālu augstas atdalīšanas barjeras tehnoloģija

Lai uzlabotu barjeras materiāla veiktspēju, pašlaik plaši izmantotie tehniskie līdzekļi galvenokārt ir šādi:

1. Daudzslāņu kompozīts

Daudzslāņu kompozīts attiecas uz kompozītmateriālu no divām vai vairākām plēvēm ar dažādām barjeras īpašībām noteiktā procesā. Tādā veidā osmotiskajām molekulām, lai sasniegtu iepakojuma iekšpusi, ir jāiziet cauri vairākiem plēves slāņiem, kas ir līdzvērtīgi osmotiskā ceļa pagarināšanai, lai uzlabotu barjeras veiktspēju.

Metode sintezē dažādu membrānu priekšrocības, lai sagatavotu kompozītmateriālu plēvi ar izcilām visaptverošām īpašībām, un tās process ir vienkāršs.

Tomēr, salīdzinot ar raksturīgo augstas barjeras materiālu, plānā plēve, kas sagatavota ar šo metodi, ir biezāka, un tajā ir viegli parādīties burbuļi vai plaisas un krokas, kas ietekmē barjeras īpašības. Turklāt aprīkojuma prasības ir salīdzinoši sarežģītas un izmaksas ir augstas.

2. Virsmas pārklājums

Virsmas pārklāšana ir fizikālās meteoroloģiskās pārklāšanas (PVD), ķīmiskās tvaiku pārklāšanas (CVD), atomu slāņa pārklāšanas (ALD), molekulārā slāņa pārklāšanas (MLD), slāņa pašsavienošanās (LBL) vai magnetrona izsmidzināšanas un citu tehnoloģiju izmantošana uz virsmas. metālu oksīdu vai nitrīdu un citu materiālu polimēru virsmas nogulsnēšana, lai uz plēves virsmas izveidotu blīvu un izcilu barjeras pārklājumu.

Tomēr šīm metodēm ir dažas problēmas, piemēram, laikietilpīgs process, dārgas iekārtas un sarežģīta tehnoloģija, un pārklājums ekspluatācijas laikā var radīt caurumus, plaisas un citus defektus.

3. Nanokompozītmateriāli

Nanokompozītus sagatavo ar interkalāciju, in situ polimerizāciju vai sola-gēla metodi, izmantojot necaurlaidīgas lokšņu nanodaļiņas ar lielu izmēru attiecību. Pārslu nanodaļiņu pievienošana var ne tikai samazināt polimēra matricas tilpuma daļu sistēmā, lai samazinātu caurlaidīgo molekulu šķīdību, bet arī pagarināt caurlaidīgo molekulu caurlaidīgo ceļu, samazināt caurlaidīgo molekulu difūzijas ātrumu, lai nodrošinātu barjeras veiktspēju. uzlabota.

4. Virsmas modifikācija

Polimēru virsma bieži saskaras ar ārējo vidi, viegli polimēru virsmas adsorbcija, barjera, drukāšana ietekmē.

Lai polimēru padarītu piemērotāku ikdienas lietošanai, parasti tiek apstrādāta polimēra virsma. Tas galvenokārt ietver: virsmas ķīmisko apstrādi, virsmas transplantāta modifikāciju un plazmas virsmas apstrādi.

Šāda veida metode ir viegli izpildāma tehniskajām prasībām, iekārta ir vienkārša, vienreizējās ieguldījumu izmaksas ir zemas, taču nevar sasniegt efekta ilgtermiņa stabilitāti, kad virsma ir bojāta, barjeras veiktspēja būs mazāka. nopietni ietekmēts.

5. Izstiepiet abos virzienos

Ar divvirzienu stiepšanu polimēru plēvi var orientēt gan vertikālā, gan horizontālā virzienā, uzlabot molekulāro ķēdes izkārtojuma secību un stingrāk sakraut, lai mazām molekulām būtu grūtāk iziet cauri, un pēc tam uzlabot barjeras veiktspēju. Šī metode sarežģī raksturīgo augstas barjeras polimēru plēvju sagatavošanas procesu, un barjeras veiktspēju ir grūti būtiski uzlabot.

Piemērojot|augstas barjeras materiāli

Augstas barjeras plēve jau ir parādījusies ikdienas dzīvē, pašreizējais polimēru augstas barjeras materiāls galvenokārt tiek izmantots pārtikas un zāļu iepakojumā, elektronisko ierīču iepakojumā, saules bateriju iepakojumā, OLED iepakojumā.

1. Pārtikas un zāļu iepakojums

Pārtikas un zāļu iepakojums ir visplašāk izmantotā augstas barjeras materiālu joma. Galvenais mērķis ir nepieļaut skābekļa un ūdens tvaiku iekļūšanu gaisā iepakojumā un sabojāt pārtiku un zāles, kā arī ievērojami samazināt to glabāšanas laiku.

Pārtikas un zāļu iepakojumam barjeras prasības nav īpaši augstas, un materiāla ūdens tvaika caurlaidībai (WVTR) un skābekļa caurlaidībai (OTR) jābūt attiecīgi zemākai par 10 g/m2/dienā un 100 cm3/m2/dienā.

2. Elektronisko ierīču iepakojums

Strauji attīstoties modernajai elektroniskajai informācijai, cilvēki ir izvirzījuši augstākas prasības elektroniskajiem komponentiem, kas attīstās uz pārnēsājamību un daudzfunkciju. Tas izvirza augstākas prasības elektronisko ierīču iepakojuma materiāliem, kam jābūt ne tikai ar labu izolāciju, bet arī jāspēj aizsargāt no ārējā skābekļa un ūdens tvaiku korozijas, bet arī ar noteiktu izturību, kas prasa polimēru barjeras izmantošanu. materiāliem.

Vispārīgām elektroniskām ierīcēm iepakojuma materiāla barjeras prasībām attiecībā uz ūdens tvaika caurlaidību (WVTR) un skābekļa caurlaidību (OTR) ir jābūt zemākām par 10-1g/m2/dienā un 1cm3/m2/dienā.

3. Saules bateriju iepakojums

Tā kā saules enerģija ir pakļauta gaisam visu gadu, gaisā esošais skābeklis un ūdens tvaiki viegli korodē metalizēto slāni ārpus saules baterijas, kas nopietni ietekmē saules baterijas izmantošanu. Tāpēc saules bateriju moduļu iepakošanai ir jāizmanto augstas barjeras materiāli, kas var ne tikai nodrošināt saules bateriju kalpošanas laiku, bet arī palielināt akumulatora pretestību.

Saules baterijām iepakojuma materiāla barjeras prasībām attiecībā uz ūdens tvaika caurlaidību (WVTR) un skābekļa caurlaidību (OTR) jābūt zemākām par 10-2g/m2/dienā un 10-1cm3/m2/dienā.

4. OLED iepakojums

OLED ir ievietots nākamās paaudzes displejos kopš agrīnās izstrādes stadijas, taču tā īsais kalpošanas laiks ir bijusi liela problēma, kas ierobežo tā komerciālo pielietojumu. Galvenais iemesls, kas ietekmē OLED kalpošanas laiku, ir tas, ka elektrodu materiāli un gaismas materiāli ir ļoti jutīgi pret skābekli, ūdeni un piemaisījumiem, un tie ir viegli piesārņojami, kā rezultātā pasliktinās ierīces veiktspēja, samazinot gaismas efektivitāti un saīsinot kalpošanas laiku.

Lai nodrošinātu produkta gaismas efektivitāti un pagarinātu tā kalpošanas laiku, iepakošanas laikā ierīce ir jāizolē no skābekļa un ūdens.

Un, lai nodrošinātu elastīgā OLED displeja kalpošanas laiku, kas pārsniedz 10 000 h, bloķējošā materiāla ūdens tvaika caurlaidībai (WVTR) un skābekļa caurlaidībai (OTR) jābūt mazākai par 10-6g/m2/dienā un { {3}}cm3/m2/dienā, attiecīgi. Tā standarts ir daudz augstāks par barjeras veiktspējas prasībām organisko fotoelementu, saules bateriju iepakošanas un iepakošanas tehnoloģijā pārtikas, medicīnas un elektronisko ierīču un citās jomās, tāpēc ierīces iepakošanai ir jāizvēlas elastīgs substrāta materiāls ar izcilu barjeras veiktspēju. lai atbilstu stingrām produkta kalpošanas laika prasībām.