Três minutos para compreender os tipos de filme de alta barreira e a sua utilização.

Pergunta: Três minutos para compreender os tipos de filme de alta barreira e a sua utilização.

Recentemente, com a fermentação contínua do ecrã OLED, os materiais OLED estão em chamas e os filmes de alta barreira tornaram-se objeto de busca da comunidade capitalista.

Então o que é um filme de alta barreira? Este artigo para você para decifrar o filme de alta barreira no tuyere.

"Alta barreira" é, sem dúvida, uma propriedade muito desejável, que é uma das características exigidas por muitos materiais de embalagem de polímeros."Alta barreira" refere-se à permeabilidade muito baixa dos produtos químicos de baixo peso molecular., tais como gases e compostos orgânicos.

Os materiais de embalagem de alta barreira podem efetivamente manter o desempenho original do produto e prolongar a vida útil do produto.

Atualmente, os materiais de barreira comumente utilizados em materiais poliméricos são principalmente os seguintes:

1. Cloreto de polivinilídeo (PVDC)

O PVDC possui excelentes propriedades de barreira ao oxigénio e ao vapor de água.

A alta cristalização, a alta densidade e a existência de uma base hidrofóbica do PVDC fazem com que a sua permeabilidade ao oxigénio e a permeabilidade à água sejam muito baixas, de modo que o PVDC tem excelentes propriedades de barreira contra gases,Em comparação com outros materiais pode estender melhor a vida útil dos itens de embalagem, juntamente com a sua adaptabilidade à impressão, fácil de selar por calor, por isso é amplamente utilizado no campo da embalagem de alimentos e medicamentos.

2Copolímero de álcool de etileno-vinil (EVOH)

O EVOH é um copolímero de etileno e álcool vinílico, que possui boas propriedades de barreira, uma vez que a cadeia molecular do EVOH contém grupos hidroxila,e os grupos hidroxilo na cadeia molecular são fáceis de formar ligações de hidrogênio, de modo que a força intermolecular é fortalecida, a cadeia molecular é empacotada mais perto, e a cristalinidade do EVOH é maior, de modo que ele tem excelentes propriedades de barreira.

No entanto, a estrutura do EVOH contém um grande número de grupos hidroxilo hidrofílicos, o que torna o EVOH fácil de absorver a umidade, reduzindo assim muito a propriedade de barreira.A coesão intramolecular e intermolecular e a alta cristalinidade levam a um mau desempenho de vedação térmica.

3. Poliamida (PA)

Em geral, a resistência ao gás de nylon é boa, mas a barreira ao vapor de água é pobre, a absorção de água é forte, e com o aumento da absorção de água e inchaço,para que a resistência ao gás e a resistência à umidade sejam drasticamente reduzidas, e a estabilidade da sua resistência e do tamanho da embalagem também serão afectadas.

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

A resina PA tem certas características de barreira, mas a taxa de absorção de umidade é grande, o que afeta sua propriedade de barreira, por isso geralmente não pode ser usada como uma camada externa.

4. Poliéster (PET, PEN)

O material de barreira mais comum e amplamente utilizado no poliéster é o PET. O PET possui excelentes propriedades de barreira devido à sua estrutura química simétrica, boa planaridade da cadeia molecular,empilhamento de cadeia molecular apertado, e fácil orientação de cristalização.

Nos últimos anos, o rápido desenvolvimento da aplicação de PEN, tem boa resistência à hidrólise, resistência química e resistência UV.exceto que o PET contém um anel de benzeno na cadeia principal, enquanto o PEN contém um anel de naftaleno na cadeia principal.

Como o naftaleno tem um efeito de conjugação maior do que o anel de benzeno, a cadeia molecular é mais rígida e a estrutura é mais plana, o PEN tem melhores propriedades abrangentes do que o PET.

1Composto multicamadas

O composto multicamadas refere-se ao composto de dois ou mais filmes com diferentes propriedades de barreira através de um determinado processo.As moléculas permeáveis têm de passar por várias camadas de filme para chegar ao interior do pacote, o que equivale a alargar o caminho permeável, de modo a melhorar o desempenho da barreira.

O método é um tipo de filme composto com excelentes propriedades abrangentes, preparado por síntese das vantagens de vários filmes, e o processo é simples.

Contudo, em comparação com o material de alta barreira intrínseca, a película preparada por este método é mais espessa, propensa a bolhas ou rachaduras e dobras, o que afeta o desempenho da barreira,e os requisitos de equipamento são relativamente complexos e o custo é elevado.

2Revestimento de superfície

O revestimento de superfície é o uso de deposição meteorológica física (PVD), deposição química de vapor (CVD), deposição de camada atómica (ALD), deposição de camada molecular (MLD),tecnologia de auto-montagem de camadas (LBL) ou de deposição por pulverização por magnetrão na superfície do óxido ou nitruro de metal polimérico e de outros materiais, de modo a formar uma camada de barreira densa e excelente na superfície do filme.

No entanto, estes métodos apresentam alguns problemas, tais como processo demorado, equipamento caro e processo complicado, e o revestimento pode produzir defeitos, tais como furos e rachaduras durante o serviço.

3Materiais nanocompostos

Os nanocompositos são preparados por intercalação, polimerização in situ ou método sol-gel utilizando nanopartículas de folha impenetráveis com grande relação de aspecto.A adição de nanopartículas de folha não só pode reduzir a fração de volume da matriz do polímero no sistema para reduzir a solubilidade de moléculas permeáveis, mas também estender o caminho permeável das moléculas permeáveis e reduzir a taxa de difusão das moléculas permeáveis, de modo que o desempenho da barreira é melhorado.

4Modificação da superfície

Como a superfície do polímero está frequentemente em contacto com o ambiente externo, é fácil afetar a adsorção da superfície, a propriedade de barreira e a impressão do polímero.

Para que o polímero possa ser melhor utilizado na vida diária, a superfície do polímero é geralmente tratada.modificação do enxerto de superfície e tratamento de superfície por 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 pode alcançar o efeito de estabilidade a longo prazo,Uma vez que a superfície está danificada, o desempenho da barreira será seriamente afectado.

5- Estiramento de dois lados.

Por alongamento bidireccional, o filme de polímero pode ser orientado em direções verticais e horizontais, melhorar a ordem do arranjo da cadeia molecular, empilhar mais apertadamente,para que as moléculas pequenas sejam mais difíceis de passarEste método complica o processo de preparação da película de polímero de alta barreira intrínseca,e o desempenho da barreira é difícil de melhorar significativamente.

A aplicação de materiais de alta barreira

O filme de alta barreira já apareceu na vida cotidiana, os materiais de alta barreira do polímero atual são usados principalmente em embalagens de alimentos e medicamentos, embalagens de dispositivos eletrônicos, embalagens de células solares,Embalagens OLED.

1Embalagens de alimentos e medicamentos

A embalagem de alimentos e medicamentos é o campo mais amplamente utilizado de materiais de alta barreira.que reduz muito a sua vida útil.

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

2. Embalagens de dispositivos eletrónicos

Com o rápido desenvolvimento da informação eletrônica moderna, as pessoas apresentaram requisitos mais elevados para componentes eletrônicos e evoluíram para a portabilidade e multifunção.Isto impõe requisitos mais elevados aos materiais de embalagem dos dispositivos electrónicos, que deve ter um bom isolamento, mas também ser capaz de protegê-lo da corrosão externa do oxigénio e do vapor de água, e também ter uma certa resistência,que requerem a utilização de materiais de barreira de polímeros.

Dispositivos eletrónicos gerais para material de embalagem Os requisitos de barreira para a transmissão do vapor de água (WVTR) e a transmissão do oxigénio (OTR) devem ser inferiores a 10 g/m2/dia e 1 cm3/m2/dia, respectivamente.

3Embalagens de células solares

Como a energia solar é exposta ao ar durante todo o ano, o oxigénio e o vapor de água no ar corroem facilmente a camada metalizada fora da célula solar.que afeta seriamente a utilização de células solaresPortanto, é necessário embalar o módulo de célula solar com materiais de alta barreira, que não só podem garantir a vida útil da célula solar, mas também aumentar a resistência da bateria..

Os requisitos de barreira das células solares para materiais de embalagem são a transmissão do vapor de água (WVTR) e a transmissão do oxigénio (OTR), que devem ser inferiores a 10-2 g/m2/dia e a 10-1 cm3/m2/dia, respectivamente.

4Embalagens OLED

Película de embalagem OLED

O OLED desde o início do desenvolvimento foi colocado na tarefa da próxima geração de ecrãs, mas a curta vida útil tem sido um grande problema que limita a sua aplicação comercial,A principal razão para afetar a vida dos materiais de elétrodos OLED e materiais luminosos são muito sensíveis ao oxigênio, água, impurezas, é fácil de ser poluído, resultando em um declínio no desempenho do dispositivo, reduzindo assim a eficiência luminosa, encurtar a vida útil.

Para assegurar a eficiência luminosa do produto e prolongar a sua vida útil, o dispositivo deve ser isolado do oxigénio e da água durante a embalagem.

E para garantir que a vida útil do ecrã OLED flexível seja superior a 10000h,A transmissão do vapor de água (WVTR) e a transmissão do oxigénio (OTR) do material de bloqueio devem ser inferiores a 10-6 g/m2/dia e a 10-5 cm3/m2/dia.Os seus padrões são muito mais elevados do que os requisitos de desempenho de barreira nos domínios da energia fotovoltaica orgânica, embalagens de células solares, alimentos,Tecnologia de embalagem de medicamentos e dispositivos eletrónicos, por conseguinte, é necessário escolher materiais de substrato flexíveis com excelente desempenho de barreira para embalar o dispositivo, a fim de satisfazer os rigorosos requisitos da vida útil do produto.