ثلاث دقائق لفهم أنواع الأفلام العالية الحاجز واستخدامها.

السؤال: ثلاث دقائق لفهم أنواع أفلام الحاجز العالي واستخدامها.

في الآونة الأخيرة ، مع التخمير المستمر لشاشة OLED ، أصبحت مواد OLED على النار ، وأصبحت أفلام الحاجز العالية هي موضوع السعي من قبل مجتمع العاصمة.

هذه المقالة لك لفك تشفير فيلم الحاجز العالي على التويير.

"حاجز مرتفع" هو بلا شك خاصية مرغوبة جدا، وهو واحد من الخصائص المطلوبة من العديد من مواد التعبئة والتغليف البوليمر.الحاجز العالي يشير إلى انخفاض جداً في قابلية المرور للمواد الكيميائية ذات الوزن الجزيئي المنخفض، مثل الغازات والمركبات العضوية.

يمكن لمواد التغليف ذات الحاجز العالي الحفاظ بشكل فعال على الأداء الأصلي للمنتج وتمديد عمر المنتج.

في الوقت الحاضر ، فإن المواد الحاجزة المستخدمة عادة في مواد البوليمر هي أساسا ما يلي:

1كلوريد البوليفينيليدين (PVDC)

PVDC لديه خصائص حاجز ممتازة للأكسجين وبخار الماء.

الكريستالية العالية لـ PVDC والكثافة العالية ووجود قاعدة هيدروفوبية تجعل نفوذ الأكسجين والماء منخفض جداً ، بحيث يكون لـ PVDC خصائص حاجز غاز ممتازة ،مقارنة مع المواد الأخرى يمكن أن تمدد أفضل عمر الرف من العناصر التعبئة والتغليف، إلى جانب قابليتها للتكيف مع الطباعة ، سهلة الختم الحراري ، لذلك يتم استخدامها على نطاق واسع في مجال تغليف الأغذية والأدوية.

2الكوبوليمر الايثيلين-فينيل الكحول (EVOH)

EVOH هو مركب من الايثيلين و الكحول الفينيل، والذي له خصائص حاجزة جيدة جدا. وهذا لأن سلسلة جزيئية EVOH تحتوي على مجموعات هيدروكسيل،والجماعات الهيدروكسيلية على السلسلة الجزيئية سهلة لتشكيل روابط الهيدروجين، بحيث يتم تعزيز القوة بين الجسيمات ، ويتم تجميع السلسلة الجسيمية أكثر قربًا ، ويتزايد مستوى بلورية EVOH ، بحيث يكون له خصائص حاجز ممتازة.

ومع ذلك ، فإن بنية EVOH تحتوي على عدد كبير من مجموعات هيدروكسيل هيدروفيلية ، مما يجعل EVOH سهلاً في امتصاص الرطوبة ، وبالتالي يقلل إلى حد كبير من خاصية الحاجز.التماسك داخل الجزيئات والجزيئات الدولية والبلورية العالية تؤدي إلى ضعف أداء الختم الحراري.

3البولياميد (PA)

بشكل عام، مقاومة الغاز النايلون جيدة، ولكن الحاجز إلى بخار الماء ضعيفة، امتصاص الماء قوي، ومع زيادة امتصاص الماء والتورم،بحيث انخفضت مقاومة الغاز والرطوبة بشكل حاد، وستتأثر أيضاً استقرار قوتها وحجم العبوة.

وبالإضافة إلى ذلك، النيلون له خصائص ميكانيكية ممتازة، قوية ومقاومة للارتداء، مقاومة جيدة للبرد والحرارة، واستقرار كيميائي جيد، وسهولة المعالجة، والطباعة جيدة، ولكن ضعف الختم الحراري.

الراتنج PA له خصائص حاجز معينة ، ولكن معدل امتصاص الرطوبة كبير ، مما يؤثر على خصائص الحاجز ، لذلك لا يمكن استخدامه بشكل عام كطبقة خارجية.

4البوليستر (PET، PEN)

المادة الحاجزية الأكثر شيوعًا واستخدامًا على نطاق واسع في البوليستر هي PET. يمتلك PET خصائص حاجزية ممتازة بسبب بنيته الكيميائية التماثلية ، والسطحية الجزيئية الجيدة للسلسلة ،التراص الجزيئي السلس، وسهلة التوجه التبلور.

في السنوات الأخيرة، والتنمية السريعة لتطبيق بين، لديها مقاومة هيدروليز جيدة، المقاومة الكيميائية ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية.باستثناء أن البيت يحتوي على حلقة البنزين في السلسلة الرئيسية، بينما يحتوي PEN على حلقة نافثالين في السلسلة الرئيسية.

لأن النفتالين له تأثير ارتباط أكبر من حلقة البنزين ، والسلسلة الجزيئية أكثر صلابة ، والبنية أكثر مسطحة ، فإن PEN لديه خصائص شاملة أفضل من PET.

1مركب متعدد الطبقات

يشير التركيب متعدد الطبقات إلى التركيب المكون من فيلمين أو أكثر بخصائص حاجز مختلفة من خلال عملية معينة. بهذه الطريقة ،يجب على الجزيئات المنقولة أن تمر عبر عدة طبقات من الفيلم للوصول إلى داخل الحزمة، وهو ما يعادل تمديد المسار الخارق ، بحيث يتم تحسين أداء الحاجز.

هذه الطريقة هي نوع من الأفلام المركبة ذات الخصائص الشاملة الممتازة التي يتم تحضيرها عن طريق توليف مزايا الأفلام المختلفة ، والعملية بسيطة.

ومع ذلك ، بالمقارنة مع مواد الحاجز العالية الجوهرية ، فإن الفيلم المعد بهذه الطريقة هو أكثر سمكا ، عرضة للفقاعات أو الشقوق والانقباض ، مما يؤثر على أداء الحاجز ،ومتطلبات المعدات معقدة نسبيا و التكلفة مرتفعة.

2طلاء السطح

طلاء السطح هو استخدام الترسبات الميتورولوجية الفيزيائية (PVD) ، ترسبات البخار الكيميائي (CVD) ، ترسبات الطبقة الذرية (ALD) ، ترسبات الطبقة الجزيئية (MLD) ،تقنية التجميع الذاتي الطبقة (LBL) أو تقنية ترسب الرذاذ المغناطيسي على سطح أكسيد المعدن البوليمر أو النتريد والمواد الأخرى، بحيث تشكل طبقة حاجز كثيفة وممتازة على سطح الفيلم.

ومع ذلك ، فإن هذه الطرق لديها بعض المشاكل مثل العملية التي تستغرق وقتا طويلا ، والمعدات باهظة الثمن والعملية المعقدة ، وقد ينتج الطلاء عيوب مثل الثقوب والشقوق أثناء الخدمة.

3المواد النانوية المركبة

يتم تحضير المكونات النانوية عن طريق التداخل، أو البوليمرة في الموقع أو طريقة سول جيل باستخدام جزيئات نانوية صفيحة لا يمكن اختراقها ذات نسبة شكل كبيرة.إضافة جزيئات نانوية ورق يمكن أن لا تقلل فقط من الجزء الحجم من مصفوفة البوليمر في النظام للحد من قابلية الذوبان من الجزيئات المنقولة، ولكن أيضا تمديد مسار قابلة للاختراق من جزيئات قابلة للاختراق وتقليل معدل الانتشار من جزيئات قابلة للاختراق، بحيث يتم تحسين أداء الحاجز.

4تعديل السطح

نظرًا لأن سطح البوليمر غالباً ما يكون على اتصال بالبيئة الخارجية ، فمن السهل التأثير على امتصاص السطح وخصائص الحاجز والطباعة للبوليمر.

من أجل جعل البوليمر يمكن استخدامها بشكل أفضل في الحياة اليومية، وعادة ما يتم معالجة سطح البوليمر. ويشمل ذلك أساسا: المعالجة الكيميائية السطحية،تعديل الزرع السطحي ومعالجة سطح البلازما.

هذا النوع من الطريقة سهلة لتلبية المتطلبات التقنية، والمعدات بسيطة، وتكلفة الاستثمار لمرة واحدة منخفضة، ولكن لا يمكن تحقيق تأثير الاستقرار على المدى الطويل،بمجرد أن تتلف السطح، سيتأثر أداء الحاجز بشكل خطير.

5تمتد في اتجاهين

من خلال التمدد ثنائي الاتجاه ، يمكن توجيه فيلم البوليمر في الاتجاهين الرأسي والأفقي ، وتحسين ترتيب ترتيب السلسلة الجزيئية ، وتجميع أكثر تشددا ،بحيث تكون الجزيئات الصغيرة أكثر صعوبة في المرور، ومن ثم تحسين أداء الحاجز. هذه الطريقة تعقد عملية تحضير فيلم البوليمر عالية الحاجز الجوهرية،و من الصعب تحسين أداء الحاجز بشكل كبير.

تطبيق مواد الحاجز العالي

ظهرت الألواح الحاجزية العالية بالفعل في الحياة اليومية ، وتستخدم مواد الحاجز العالي البوليمرية الحالية بشكل رئيسي في تغليف الأغذية والأدوية ، وتغليف الأجهزة الإلكترونية ، وتغليف الخلايا الشمسية ،عبوات OLED.

1- تغليف الأغذية والأدوية

تعبئة الأغذية والأدوية هي المجال الأكثر استخدامًا للمواد عالية الحاجز. وهي في المقام الأول لمنع الأكسجين وبخار الماء في الهواء من دخول العبوة لتلف الأغذية والأدوية ،الذي يقلل كثيرا من مدة صلاحيته.

بالنسبة لتغليف الأغذية والأدوية، لا تكون متطلبات الحاجز عالية بشكل خاص،و يجب أن تكون قابلية نقل بخار الماء (WVTR) و قابلية نقل الأكسجين (OTR) للمادة التي سيتم حجبها أقل من 10g / m2/day و 100cm3/m2/day، على التوالي

2. تعبئة الأجهزة الإلكترونية

مع التطور السريع للمعلومات الإلكترونية الحديثة ، وضع الناس متطلبات أعلى للمكونات الإلكترونية ، وتطوروا نحو قابلية النقل والمهام المتعددة.هذا يضع متطلبات أعلى لمواد تغليف الأجهزة الإلكترونية، الذي يجب أن يكون عازل جيد، ولكن أيضا قادرة على حمايته من الأكسجين الخارجي وتآكل بخار الماء، وأيضا لديها قوة معينة،التي تتطلب استخدام مواد حاجز البوليمر.

الاحتياجات العامة للأجهزة الإلكترونية لمواد التعبئة والتغليف الحاجز لنقل بخار الماء (WVTR) ونقل الأكسجين (OTR) إلى أقل من 10-1g/m2/day و 1cm3/m2/day على التوالي.

3حزم الخلايا الشمسية

لأن الطاقة الشمسية تتعرض للهواء طوال العام، الأكسجين وبخار الماء في الهواء من السهل أن يآكل الطبقة المعدنية خارج الخلية الشمسية،الذي يؤثر بشكل خطير على استخدام الخلايا الشمسيةولذلك، فمن الضروري لتعبئة وحدة الخلية الشمسية مع مواد حاجز عالية، والتي لا يمكن أن تضمن فقط عمر الخلية الشمسية، ولكن أيضا تعزيز مقاومة البطارية.

متطلبات الحاجز للخلايا الشمسية لمواد التعبئة والتغليف هي انتقال بخار الماء (WVTR) ومرور الأكسجين (OTR) لتكون أقل من 10-2g/m2/day و 10-1cm3/m2/day على التوالي.

4عبوات OLED

فيلم تعبئة OLED

تم وضع OLED من المرحلة الأولى من التطوير على مهمة الجيل القادم من الشاشات ، ولكن العمر القصير كان مشكلة كبيرة تقيد تطبيقها التجاري ،السبب الرئيسي للتأثير على حياة مواد الكترود OLED والمواد المضيئة حساسة للغاية للأكسجين، الماء، الشوائب، فمن السهل أن تكون ملوثة، مما يؤدي إلى انخفاض في أداء الجهاز، وبالتالي تقليل الكفاءة الضوئية، وتقصير عمر الخدمة.

من أجل ضمان كفاءة الضوء للمنتج وإطالة عمر خدمته، يجب عزل الجهاز عن الأكسجين والماء أثناء التعبئة.

ومن أجل ضمان أن عمر خدمة شاشة OLED المرنة أكبر من 10000 ساعة،يجب أن تكون قابلية عبور بخار الماء (WVTR) و قابلية عبور الأكسجين (OTR) للمواد الحاجزة أقل من 10-6g/m2/day و 10-5cm3/m2/dayعلى التوالي، معاييرها أعلى بكثير من متطلبات أداء الحاجز في مجالات الطاقة الشمسية الكهربائية العضوية، وتغليف الخلايا الشمسية،تكنولوجيا تعبئة الأدوية والأجهزة الإلكترونية، لذلك من الضروري اختيار مواد الركيزة المرنة مع أداء حاجز ممتاز لتعبئة الجهاز من أجل تلبية المتطلبات الصارمة لعمر المنتج.