Tutvuge kõrgtõkkekiledega!

Hiljuti on OLED-ekraanide pideva kääritamise käigus muutunud populaarseks OLED-materjalid jakõrge barjääriga filmidon muutunud kapitalitööstuse sihtmärkideks. Mis siis täpselt on kõrge tõkkekile? "Kõrge barjäär" on kahtlemata väga soovitav atribuut ja üks paljude polümeersete pakkematerjalide nõutavaid omadusi. Professionaalses mõttes tähendab kõrge barjäär väga madalat läbilaskvust madala molekulmassiga kemikaalidele, nagu gaasid ja orgaanilised ühendid.

Kõrge tõkkega pakkematerjalid suudavad tõhusalt säilitada toote algse toimivuse ja pikendada selle eluiga.

Levinud kõrge tõkkega materjalid

Praegu on polümeermaterjalides tavaliselt kasutatavad tõkkematerjalid peamiselt järgmised:

1. Polüvinülideenkloriid (PVDC)

PVDC-l on suurepärased hapniku- ja veeaurutõkkeomadused.

PVDC kõrge kristallilisus, suur tihedus ja hüdrofoobsete rühmade olemasolu muudavad selle hapniku läbilaskvuse ja veeauru läbilaskvuse äärmiselt madalaks, mistõttu on PVDC-l suurepärased gaasitõkke omadused ja see võib pakendatud esemete säilivusaega teiste materjalidega võrreldes paremini pikendada. Lisaks on sellel hea trükkimise kohanemisvõime ja seda on lihtne kuumsulgeda, seetõttu kasutatakse seda laialdaselt toidu- ja ravimipakendite valdkonnas.

2. Etüleen-vinüülalkoholi kopolümeer (EVOH)

EVOH on väga heade barjääriomadustega etüleeni ja vinüülalkoholi kopolümeer. Põhjus on selles, et EVOH molekulaarahel sisaldab hüdroksüülrühmi ja molekulaarahelas olevate hüdroksüülrühmade vahel tekivad kergesti vesiniksidemed, mis tugevdab molekulidevahelist jõudu ja muudab molekulaarsed ahelad tihedamaks, muutes EVOH kristallilisemaks ja omab seega suurepäraseid barjääriomadusi. . esitus. Coating Online sai aga teada, et EVOH-i struktuur sisaldab suurt hulka hüdrofiilseid hüdroksüülrühmi, mis muudab EVOH-i kergesti niiskust imavaks, vähendades seeläbi oluliselt barjääri jõudlust; lisaks põhjustab suur kohesioon ja kõrge kristallilisus molekulides ja nende vahel selle termilist. Tihendusvõime on halb.

3. Polüamiid (PA)

Üldiselt on nailonil head gaasitõkke omadused, kuid halvad veeaurutõkke omadused ja tugev veeimavus. See paisub koos veeimavuse suurenemisega, mistõttu gaasi- ja niiskustõkke omadused langevad järsult. Selle tugevus ja pakendi suurus on erinev. See mõjutab ka stabiilsust.

Lisaks on nailonil suurepärased mehaanilised omadused, see on tugev ja kulumiskindel, hea külma- ja kuumakindlusega, hea keemilise stabiilsusega, kergesti töödeldav ja hea prinditavusega, kuid sellel on halb kuumsuletavus.

PA-vaigul on teatud tõkkeomadused, kuid selle kõrge niiskuse neeldumiskiirus mõjutab selle tõkkeomadusi, mistõttu ei saa seda üldiselt väliskihina kasutada.

4. Polüester (PET, PEN)

Polüestrite seas on kõige levinum ja laialdasemalt kasutatav tõkkematerjal PET. PET-il on sümmeetriline keemiline struktuur, hea molekulaarse ahela tasapinnalisus, tihe molekulaarse ahela virnastamine ja lihtne kristallisatsiooniorientatsioon. Nende omaduste tõttu on sellel suurepärased tõkkeomadused.

Viimastel aastatel on kiiresti arenenud PEN-i kasutamine, millel on hea hüdrolüüsikindlus, keemiline vastupidavus ja vastupidavus ultraviolettkiirgusele. PEN-i struktuur on sarnane PET-i omaga. Erinevus seisneb selles, et PET-i põhiahel sisaldab benseenirõngaid, PEN-i põhiahel aga naftaleenrõngaid.

Kuna naftaleenitsüklil on suurem konjugatsiooniefekt kui benseenitsüklil, molekulaarahel on jäigem ja struktuur tasapinnalisem, on PEN-il paremad üldised omadused kui PET-il. Kõrge tõkkega materjalide barjääritehnoloogia Tõkkematerjalide barjääriomaduste parandamiseks kasutatakse tavaliselt järgmisi tehnilisi vahendeid:

1.Mitmekihiline komposiit

Mitmekihiline lamineerimine viitab kahe või enama erinevate tõkkeomadustega kile lamineerimisele teatud protsessi kaudu. Sel viisil peavad läbistavad molekulid pakendi sisemusse jõudmiseks läbima mitu membraanikihti, mis pikendab oluliselt läbitungimisteed ja parandab seega barjääri jõudlust. See meetod ühendab erinevate membraanide eelised suurepärase tervikliku jõudlusega komposiitkile valmistamiseks ja selle protsess on lihtne.

Selle meetodi abil valmistatud kiled on aga võrreldes sisemise kõrge barjääriga materjalidega paksemad ja altid sellistele probleemidele nagu mullid või pragunevad kortsud, mis mõjutavad barjääriomadusi. Seadmetele esitatavad nõuded on suhteliselt keerulised ja hind on kõrge.

2. Pinnakate

Pinnakatte puhul kasutatakse polümerisatsioonis füüsikalist aurustamise-sademist (PVD), keemilist aurustamise-sademist (CVD), aatomkihtsademist (ALD), molekulaarkihtsadestumist (MLD), kihtide kaupa isekoostumist (LBL) või magnetroni pihustamist. Sellised materjalid nagu metallioksiidid või nitriidid sadestatakse objekti pinnale, moodustades kile pinnale suurepäraste barjääriomadustega tiheda katte. Nendel meetoditel on aga probleeme, nagu aeganõudev protsess, kallid seadmed ja keeruline protsess, ning kattekiht võib hoolduse ajal tekitada defekte, nagu nööpaugud ja praod.

3. Nanokomposiidid

Nanokomposiidid on nanokomposiidid, mis on valmistatud interkalatsioonikomposiitmeetodil, in situ polümerisatsioonimeetodil või sool-geelmeetodil, kasutades suure kuvasuhtega mitteläbilaskvaid lehetaolisi nanoosakesi. Helbeliste nanoosakeste lisamine ei saa mitte ainult vähendada polümeermaatriksi mahuosa süsteemis, et vähendada läbitungivate molekulide lahustuvust, vaid ka pikendada läbistavate molekulide läbitungiteed, vähendada läbistavate molekulide difusioonikiirust ja parandada barjääriomadusi. .

4. Pinna modifitseerimine

Kuna polümeeri pind puutub sageli kokku väliskeskkonnaga, on polümeeri pinna adsorptsiooni, barjääriomadusi ja trükkimist lihtne mõjutada.

Selleks, et polümeere saaks igapäevaelus paremini kasutada, töödeldakse tavaliselt polümeeride pinda. Peamiselt hõlmavad: pinna keemiline töötlemine, pinna siiriku modifitseerimine ja plasma pinnatöötlus.

Seda tüüpi meetodi tehnilisi nõudeid on lihtne täita, seadmed on suhteliselt lihtsad ja ühekordsed investeerimiskulud on madalad, kuid see ei suuda saavutada pikaajalist stabiilset mõju. Kui pind on kahjustatud, mõjutab see tõkke jõudlust tõsiselt.

5. Kahesuunaline venitamine

Kaheteljelise venitamise abil saab polümeerkilet orienteerida nii piki- kui ka põikisuunas, nii et molekulaarse ahela paigutuse järjekord paraneb ja virnastamine on tihedam, muutes väikeste molekulide läbimise keerulisemaks, parandades seeläbi barjääriomadusi. . See meetod teeb kile Tüüpiliste kõrge barjääriga polümeerkilede valmistamisprotsess on keeruline ja tõkkeomadusi on raske oluliselt parandada.

Kõrge tõkkega materjalide kasutusalad:

Kõrge barjääriga filme on igapäevaelus ilmunud juba pikka aega. Praeguseid kõrge tõkkega polümeermaterjale kasutatakse peamiselt toiduainete ja ravimite pakendites, elektroonikaseadmete pakendites, päikesepatareide pakendites ja OLED-pakendites.

Toidu- ja ravimipakendid:

EVOH seitsmekihiline koekstrudeeritud kõrge tõkkekile

Toidu- ja ravimipakendid on praegu kõige laialdasemalt kasutatavad valdkonnad kõrge barjäärimaterjalide jaoks. Peamine eesmärk on vältida õhu hapniku ja veeauru sattumist pakendisse ning toiduainete ja ravimite riknemist, vähendades seeläbi oluliselt nende säilivusaega.

Coating Online’i andmetel ei ole toidu- ja ravimipakendite barjäärinõuded üldjuhul eriti kõrged. Tõkematerjalide veeauru läbilaskevõime (WVTR) ja hapniku läbilaskvuskiirus (OTR) peavad olema vastavalt alla 10 g/m2/päevas ja 10 g/m2/päevas. 100cm3/m2/päev.

Elektroonilise seadme pakend:

Kaasaegse elektroonilise teabe kiire arenguga on inimesed seadnud elektroonilistele komponentidele kõrgemaid nõudeid ning arenevad kaasaskantavuse ja multifunktsionaalsemaks muutmise suunas. See seab elektroonikaseadmete pakkematerjalidele kõrgemad nõuded. Need peavad olema hea isolatsiooniga, kaitsma neid välise hapniku ja veeauru korrosiooni eest ning olema kindla tugevusega, mis eeldab polümeeritõkkematerjalide kasutamist.

Üldiselt on elektroonikaseadmete jaoks vajalike pakkematerjalide barjääriomadused sellised, et veeauru läbilaskevõime (WVTR) ja hapniku ülekandekiirus (OTR) peaksid olema vastavalt alla 10-1g/m2/päevas ja 1cm3/m2/päevas.

Päikesepatarei pakend:

Kuna päikeseenergia puutub õhuga kokku aastaringselt, võivad õhus leiduv hapnik ja veeaur kergesti korrodeerida päikesepatarei välist metalliseeritud kihti, mõjutades tõsiselt päikesepatarei kasutamist. Seetõttu on vaja päikesepatarei komponendid kapseldada kõrge tõkkega materjalidega, mis mitte ainult ei taga päikesepatareide kasutusiga, vaid suurendab ka elementide vastupidavust.

Coating Online'i andmetel on pakkematerjalide päikesepatareide barjääriomadused sellised, et veeauru läbilaskvus (WVTR) ja hapniku läbilaskvus (OTR) peaksid olema vastavalt alla 10-2g/m2/päevas ja 10-1cm3/m2/päevas. .

OLED pakett:

OLED-ile on selle arendamise varases staadiumis usaldatud järgmise põlvkonna kuvarite oluline ülesanne, kuid selle lühike eluiga on alati olnud suur probleem, mis piirab selle kaubanduslikku kasutamist. Peamine põhjus, mis mõjutab OLED-i kasutusiga, on see, et elektroodide materjalid ja luminestsentsmaterjalid on kahjulikud hapnikule, veele ja lisanditele. Need kõik on väga tundlikud ja võivad kergesti saastuda, mille tulemuseks on seadme jõudluse vähenemine, mis vähendab valgusefektiivsust ja kasutusiga.

Toote valgusefektiivsuse tagamiseks ja kasutusea pikendamiseks peab seade olema pakendatud hapnikust ja veest isoleeritud. Tagamaks, et painduva OLED-ekraani kasutusiga on üle 10 000 tunni, peab tõkkematerjali veeauru läbilaskvus (WVTR) ja hapniku läbilaskvus (OTR) olema alla 10-6g/m2/päevas ja 10- vastavalt 5cm3/. m2/päevas, on selle normid palju kõrgemad tõkete jõudluse nõuetest orgaanilise fotogalvaanika, päikesepatareide pakendite, toiduainete, ravimite ja elektroonikaseadmete pakendamise tehnoloogia valdkonnas. Seetõttu tuleb seadmete pakendamiseks kasutada suurepäraste barjääriomadustega elastseid alusmaterjale. , et vastata toote eluea rangetele nõuetele.