Tìm hiểu về phim có rào cản cao!

Gần đây, với sự lên men liên tục của màn hình OLED, vật liệu OLED đã trở nên phổ biến vàphim có rào cản caođã trở thành mục tiêu của ngành công nghiệp vốn. Vậy chính xác phim có rào cản cao là gì? "Rào cản cao" chắc chắn là một thuộc tính rất được mong muốn và là một trong những đặc điểm được yêu cầu bởi nhiều vật liệu đóng gói polymer. Theo thuật ngữ chuyên môn, rào cản cao đề cập đến tính thấm rất thấp đối với các hóa chất có trọng lượng phân tử thấp, chẳng hạn như khí và các hợp chất hữu cơ.

Vật liệu đóng gói có rào cản cao có thể duy trì hiệu quả hiệu suất ban đầu của sản phẩm và kéo dài tuổi thọ của sản phẩm.

Vật liệu rào cản cao phổ biến

Hiện nay, các vật liệu rào cản thường được sử dụng trong vật liệu polymer chủ yếu bao gồm:

1. Polyvinylidene clorua (PVDC)

PVDC có đặc tính rào cản tuyệt vời chống lại oxy và hơi nước.

Độ kết tinh cao, mật độ cao và sự hiện diện của các nhóm kỵ nước của PVDC làm cho tính thấm oxy và tính thấm hơi nước của nó cực kỳ thấp, khiến PVDC có đặc tính rào cản khí tuyệt vời và có thể kéo dài thời hạn sử dụng của các mặt hàng đóng gói tốt hơn so với các vật liệu khác. Ngoài ra, nó có khả năng thích ứng in ấn tốt và dễ bịt kín nhiệt nên được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực đóng gói thực phẩm và dược phẩm.

2. Chất đồng trùng hợp rượu ethylene-vinyl (EVOH)

EVOH là chất đồng trùng hợp của rượu ethylene và vinyl có đặc tính rào cản rất tốt. Điều này là do chuỗi phân tử của EVOH chứa các nhóm hydroxyl và liên kết hydro dễ dàng được hình thành giữa các nhóm hydroxyl trên chuỗi phân tử, giúp tăng cường lực liên phân tử và làm cho các chuỗi phân tử xếp chồng lên nhau gần hơn, làm cho EVOH trở nên kết tinh hơn và do đó có đặc tính rào cản tuyệt vời . hiệu suất. Tuy nhiên, Coating Online được biết cấu trúc EVOH chứa một số lượng lớn nhóm hydroxyl ưa nước, khiến EVOH dễ hấp thụ độ ẩm, từ đó làm giảm đáng kể hiệu suất rào cản; Ngoài ra, độ kết dính lớn và độ kết tinh cao bên trong và giữa các phân tử khiến hiệu suất bịt kín nhiệt của nó kém.

3. Polyamit (PA)

Nói chung, nylon có đặc tính cản khí tốt, nhưng có đặc tính cản hơi nước kém và khả năng hấp thụ nước mạnh. Nó phồng lên khi khả năng hấp thụ nước tăng lên, làm cho đặc tính rào cản khí và độ ẩm giảm mạnh. Sức mạnh và kích thước đóng gói của nó khác nhau. Sự ổn định cũng sẽ bị ảnh hưởng.

Ngoài ra, nylon có tính chất cơ học tuyệt vời, bền và chống mài mòn, chịu nhiệt và lạnh tốt, ổn định hóa học tốt, dễ xử lý và có khả năng in tốt, nhưng khả năng bịt kín nhiệt kém.

Nhựa PA có những đặc tính rào cản nhất định, nhưng tốc độ hấp thụ độ ẩm cao ảnh hưởng đến đặc tính rào cản của nó, vì vậy nó thường không thể được sử dụng làm lớp bên ngoài.

4. Polyester (PET, PEN)

Vật liệu rào cản phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất trong số các polyester là PET. PET có cấu trúc hóa học đối xứng, độ phẳng chuỗi phân tử tốt, xếp chồng chuỗi phân tử chặt chẽ và định hướng kết tinh dễ dàng. Những đặc điểm này làm cho nó có đặc tính rào cản tuyệt vời.

Trong những năm gần đây, ứng dụng PEN đã phát triển nhanh chóng, có khả năng chống thủy phân, kháng hóa chất và chống tia cực tím tốt. Cấu trúc của PEN tương tự như PET. Sự khác biệt là chuỗi chính của PET chứa các vòng benzen, trong khi chuỗi chính của PEN chứa các vòng naphthalene.

Do vòng naphthalene có tác dụng liên hợp lớn hơn vòng benzen, chuỗi phân tử cứng hơn và cấu trúc phẳng hơn nên PEN có các đặc tính tổng thể tốt hơn PET. Công nghệ rào cản của vật liệu rào cản cao Để cải thiện đặc tính rào cản của vật liệu rào cản, các phương tiện kỹ thuật sau thường được sử dụng:

1. Hỗn hợp nhiều lớp

Cán nhiều lớp đề cập đến việc cán hai hoặc nhiều màng có đặc tính rào cản khác nhau thông qua một quy trình nhất định. Bằng cách này, các phân tử thẩm thấu phải đi qua nhiều lớp màng để đến được bên trong bao bì, giúp kéo dài đáng kể đường thẩm thấu và do đó cải thiện hiệu suất rào cản. Phương pháp này kết hợp các ưu điểm của nhiều loại màng khác nhau để tạo ra một màng tổng hợp có hiệu suất toàn diện tuyệt vời và quy trình của nó rất đơn giản.

Tuy nhiên, so với các vật liệu có rào cản cao nội tại, màng được chế tạo bằng phương pháp này dày hơn và dễ gặp các vấn đề như bong bóng hoặc nứt nếp nhăn ảnh hưởng đến đặc tính rào cản. Yêu cầu về thiết bị tương đối phức tạp và giá thành cao.

2. Lớp phủ bề mặt

Lớp phủ bề mặt sử dụng lắng đọng hơi vật lý (PVD), lắng đọng hơi hóa học (CVD), lắng đọng lớp nguyên tử (ALD), lắng đọng lớp phân tử (MLD), lắng đọng từng lớp (LBL) hoặc lắng đọng phún xạ magnetron trong trùng hợp. Các vật liệu như oxit kim loại hoặc nitrit được lắng đọng trên bề mặt vật thể để tạo thành một lớp phủ dày đặc với đặc tính rào cản tuyệt vời trên bề mặt màng. Tuy nhiên, những phương pháp này có những vấn đề như quy trình tốn thời gian, thiết bị đắt tiền và quy trình phức tạp, đồng thời lớp phủ có thể tạo ra các khuyết tật như lỗ kim và vết nứt trong quá trình sử dụng.

3. Vật liệu nanocompozit

Nanocompozit là vật liệu nanocompozit được điều chế bằng phương pháp xen kẽ, phương pháp trùng hợp tại chỗ hoặc phương pháp sol-gel sử dụng các hạt nano dạng tấm không thấm nước với tỷ lệ khung hình lớn. Việc bổ sung các hạt nano dễ bong không chỉ có thể làm giảm phần thể tích của ma trận polymer trong hệ thống để giảm khả năng hòa tan của các phân tử thâm nhập mà còn mở rộng đường thâm nhập của các phân tử thâm nhập, giảm tốc độ khuếch tán của các phân tử thâm nhập và cải thiện tính chất rào cản .

4. Sửa đổi bề mặt

Do bề mặt polyme thường xuyên tiếp xúc với môi trường bên ngoài nên dễ ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ bề mặt, tính chất rào cản và khả năng in của polyme.

Để polyme được sử dụng tốt hơn trong đời sống hàng ngày, bề mặt của polyme thường được xử lý. Chủ yếu bao gồm: xử lý hóa học bề mặt, sửa đổi ghép bề mặt và xử lý bề mặt bằng plasma.

Yêu cầu kỹ thuật của loại phương pháp này dễ đáp ứng, thiết bị tương đối đơn giản, chi phí đầu tư một lần thấp nhưng không thể đạt được hiệu quả ổn định lâu dài. Một khi bề mặt bị hư hỏng, hiệu suất của rào cản sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng.

5. Kéo dài hai chiều

Thông qua kéo dài hai trục, màng polymer có thể được định hướng theo cả hướng dọc và hướng ngang, do đó thứ tự sắp xếp chuỗi phân tử được cải thiện và xếp chồng chặt chẽ hơn, khiến các phân tử nhỏ khó đi qua hơn, do đó cải thiện tính chất rào cản . Phương pháp này làm cho màng Quá trình chuẩn bị màng polymer có rào cản cao điển hình rất phức tạp và khó cải thiện đáng kể các đặc tính rào cản.

Ứng dụng của vật liệu có rào cản cao:

Phim có rào cản cao thực tế đã xuất hiện trong đời sống hàng ngày từ rất lâu. Các vật liệu polymer có rào cản cao hiện nay chủ yếu được sử dụng trong bao bì thực phẩm và dược phẩm, bao bì thiết bị điện tử, bao bì pin mặt trời và bao bì OLED.

Bao bì thực phẩm và dược phẩm:

Màng chắn cao đồng ép đùn bảy lớp EVOH

Bao bì thực phẩm và dược phẩm hiện là lĩnh vực được sử dụng rộng rãi nhất cho các vật liệu có rào cản cao. Mục đích chính là ngăn chặn oxy và hơi nước trong không khí xâm nhập vào bao bì và khiến thực phẩm và thuốc bị hư hỏng, từ đó làm giảm đáng kể thời hạn sử dụng của chúng.

Theo Coating Online, các yêu cầu về rào cản đối với bao bì thực phẩm và dược phẩm nhìn chung không đặc biệt cao. Tốc độ truyền hơi nước (WVTR) và tốc độ truyền oxy (OTR) của vật liệu rào cản yêu cầu lần lượt nhỏ hơn 10g/m2/ngày và 10g/m2/ngày. 100cm3/m2/ngày.

Bao bì thiết bị điện tử:

Với sự phát triển nhanh chóng của thông tin điện tử hiện đại, con người đã đặt ra những yêu cầu cao hơn đối với các linh kiện điện tử và đang phát triển theo hướng di động và đa chức năng. Điều này đặt ra yêu cầu cao hơn đối với vật liệu đóng gói thiết bị điện tử. Chúng phải có khả năng cách nhiệt tốt, bảo vệ chúng khỏi bị ăn mòn bởi oxy và hơi nước bên ngoài, đồng thời có độ bền nhất định, đòi hỏi phải sử dụng vật liệu rào cản polyme.

Nói chung, đặc tính rào cản của vật liệu đóng gói cần thiết cho các thiết bị điện tử là tốc độ truyền hơi nước (WVTR) và tốc độ truyền oxy (OTR) lần lượt phải thấp hơn 10-1g/m2/ngày và 1cm3/m2/ngày.

Bao bì pin mặt trời:

Do năng lượng mặt trời tiếp xúc với không khí quanh năm nên oxy và hơi nước trong không khí có thể dễ dàng ăn mòn lớp kim loại bên ngoài pin mặt trời, ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc sử dụng pin mặt trời. Vì vậy, cần phải bọc các thành phần pin mặt trời bằng vật liệu có rào cản cao, điều này không chỉ đảm bảo tuổi thọ của pin mặt trời mà còn tăng cường sức đề kháng của pin.

Theo Coating Online, đặc tính rào cản của pin mặt trời đối với vật liệu đóng gói là độ truyền hơi nước (WVTR) và độ truyền oxy (OTR) lần lượt phải thấp hơn 10-2g/m2/ngày và 10-1cm3/m2/ngày. .

Gói OLED:

OLED đã được giao phó nhiệm vụ quan trọng của thế hệ màn hình tiếp theo ngay từ giai đoạn đầu phát triển, nhưng tuổi thọ ngắn của nó luôn là vấn đề lớn hạn chế ứng dụng thương mại của nó. Nguyên nhân chính ảnh hưởng đến tuổi thọ của OLED là do vật liệu điện cực và vật liệu phát quang có hại cho oxy, nước và tạp chất. Chúng đều rất nhạy cảm và có thể dễ dàng bị nhiễm bẩn, dẫn đến giảm hiệu suất của thiết bị, từ đó làm giảm hiệu suất phát sáng và rút ngắn tuổi thọ sử dụng.

Để đảm bảo hiệu suất phát sáng của sản phẩm và kéo dài tuổi thọ sử dụng, thiết bị phải được cách ly với oxy và nước khi đóng gói. Để đảm bảo tuổi thọ của màn hình OLED linh hoạt lớn hơn 10.000 giờ, độ truyền hơi nước (WVTR) và độ truyền oxy (OTR) của vật liệu rào cản phải thấp hơn 10-6g/m2/ngày và 10- 5cm3/tương ứng. m2/ngày, tiêu chuẩn của nó cao hơn nhiều so với yêu cầu về hiệu suất rào cản trong lĩnh vực quang điện hữu cơ, bao bì pin mặt trời, thực phẩm, y học và công nghệ đóng gói thiết bị điện tử. Do đó, phải sử dụng vật liệu nền dẻo có đặc tính rào cản tuyệt vời để đóng gói các thiết bị. , nhằm đáp ứng các yêu cầu khắt khe về tuổi thọ sản phẩm.