تعرف على الأفلام عالية الحاجز!

في الآونة الأخيرة، مع التخمير المستمر لشاشات OLED، أصبحت مواد OLED شائعة، وأفلام عالية الحاجزأصبحت أهدافا لصناعة رأس المال. إذن ما هو بالضبط فيلم الحاجز العالي؟ "الحاجز العالي" هو بلا شك سمة مرغوبة للغاية وهي إحدى الخصائص التي تتطلبها العديد من مواد التعبئة والتغليف البوليمرية. من الناحية المهنية، يشير الحاجز العالي إلى نفاذية منخفضة جدًا للمواد الكيميائية ذات الوزن الجزيئي المنخفض، مثل الغازات والمركبات العضوية.

يمكن لمواد التغليف ذات الحاجز العالي أن تحافظ بشكل فعال على الأداء الأصلي للمنتج وتطيل عمره.

مواد عازلة عالية مشتركة

في الوقت الحاضر، تشمل المواد العازلة شائعة الاستخدام في مواد البوليمر بشكل رئيسي ما يلي:

1. كلوريد البولي فينيلدين (PVDC)

يتمتع PVDC بخصائص حاجزة ممتازة ضد الأكسجين وبخار الماء.

إن التبلور العالي والكثافة العالية ووجود مجموعات كارهة للماء من PVDC تجعل نفاذية الأكسجين ونفاذية بخار الماء منخفضة للغاية، مما يجعل PVDC يتمتع بخصائص حاجز غاز ممتازة ويمكنه إطالة العمر الافتراضي للمواد المعبأة بشكل أفضل مقارنة بالمواد الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، فهي تتمتع بقدرة جيدة على التكيف في الطباعة وسهلة الختم الحراري، لذلك يتم استخدامها على نطاق واسع في مجال تعبئة المواد الغذائية والأدوية.

2. كوبوليمر كحول فينيل الإيثيلين (EVOH)

EVOH عبارة عن بوليمر مشترك من الإيثيلين وكحول الفينيل مع خصائص حاجزة جيدة جدًا. وذلك لأن السلسلة الجزيئية لـ EVOH تحتوي على مجموعات هيدروكسيل، وتتشكل الروابط الهيدروجينية بسهولة بين مجموعات الهيدروكسيل في السلسلة الجزيئية، مما يقوي القوة بين الجزيئات ويجعل السلاسل الجزيئية متقاربة، مما يجعل EVOH أكثر تبلورًا وبالتالي يتمتع بخصائص حاجز ممتازة. . أداء. ومع ذلك، علمت شركة Coating Online أن هيكل EVOH يحتوي على عدد كبير من مجموعات الهيدروكسيل المحبة للماء، مما يجعل EVOH سهل امتصاص الرطوبة، وبالتالي يقلل بشكل كبير من أداء الحاجز؛ بالإضافة إلى ذلك، فإن التماسك الكبير والبلورة العالية داخل الجزيئات وفيما بينها يتسببان في ضعف أداء الختم الحراري.

3. مادة البولي أميد (PA)

بشكل عام، يتمتع النايلون بخصائص حاجز غاز جيدة، ولكنه يتميز بخصائص حاجز بخار الماء الضعيفة وامتصاص قوي للماء. وتتضخم مع زيادة امتصاص الماء، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في خصائص حاجز الغاز والرطوبة. قوتها وحجم التعبئة والتغليف تختلف. وسوف يتأثر الاستقرار أيضا.

بالإضافة إلى ذلك، يتمتع النايلون بخصائص ميكانيكية ممتازة، وهو قوي ومقاوم للاهتراء، ولديه مقاومة جيدة للبرد والحرارة، واستقرار كيميائي جيد، ومعالجة سهلة، وقابلية طباعة جيدة، ولكن لديه قدرة ضعيفة على الختم الحراري.

يحتوي راتينج PA على خصائص حاجزة معينة، لكن معدل امتصاص الرطوبة العالي يؤثر على خصائص الحاجز، لذلك لا يمكن استخدامه بشكل عام كطبقة خارجية.

4. البوليستر (PET، القلم)

المادة العازلة الأكثر شيوعًا والأكثر استخدامًا بين البوليستر هي PET. يحتوي PET على بنية كيميائية متناظرة، واستواء سلسلة جزيئية جيدة، وتراص سلسلة جزيئية محكم، واتجاه تبلور سهل. هذه الخصائص تجعلها تتمتع بخصائص حاجزة ممتازة.

في السنوات الأخيرة، تم تطوير تطبيق PEN بسرعة، والذي يتمتع بمقاومة جيدة للتحلل المائي، والمقاومة الكيميائية، ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية. هيكل PEN مشابه لهيكل PET. الفرق هو أن السلسلة الرئيسية من PET تحتوي على حلقات بنزين، بينما السلسلة الرئيسية من PEN تحتوي على حلقات النفثالين.

نظرًا لأن حلقة النفثالين لها تأثير اقتران أكبر من حلقة البنزين، فإن السلسلة الجزيئية أكثر صلابة، والهيكل أكثر استواءً، ويتمتع PEN بخصائص عامة أفضل من PET. تكنولوجيا الحاجز للمواد ذات الحاجز العالي من أجل تحسين خصائص الحاجز للمواد الحاجزة، يتم استخدام الوسائل التقنية التالية بشكل شائع:

1. مركب متعدد الطبقات

يشير التصفيح متعدد الطبقات إلى تصفيح فيلمين أو أكثر بخصائص حاجز مختلفة من خلال عملية معينة. بهذه الطريقة، يجب أن تمر الجزيئات المتخللة عبر عدة طبقات من الأغشية للوصول إلى داخل العبوة، مما يؤدي إلى إطالة مسار التخلل بشكل كبير وبالتالي تحسين أداء الحاجز. تجمع هذه الطريقة بين مزايا الأغشية المختلفة لتحضير فيلم مركب بأداء شامل ممتاز، كما أن عمليته بسيطة.

ومع ذلك، بالمقارنة مع المواد الجوهرية ذات الحاجز العالي، فإن الأفلام المحضرة بهذه الطريقة تكون أكثر سمكًا وعرضة لمشاكل مثل الفقاعات أو التجاعيد المتشققة التي تؤثر على خصائص الحاجز. متطلبات المعدات معقدة نسبيًا والتكلفة مرتفعة.

2. طلاء السطح

يستخدم الطلاء السطحي ترسيب البخار الفيزيائي (PVD)، أو ترسيب البخار الكيميائي (CVD)، أو ترسيب الطبقة الذرية (ALD)، أو ترسيب الطبقة الجزيئية (MLD)، أو التجميع الذاتي طبقة بطبقة (LBL) أو ترسيب الرش المغنطروني في البلمرة. يتم ترسيب مواد مثل أكاسيد المعادن أو النتريدات على سطح الجسم لتكوين طبقة كثيفة ذات خصائص حاجزة ممتازة على سطح الفيلم. ومع ذلك، فإن هذه الطرق بها مشاكل مثل العملية التي تستغرق وقتًا طويلاً، والمعدات باهظة الثمن والعملية المعقدة، وقد يؤدي الطلاء إلى حدوث عيوب مثل الثقوب والشقوق أثناء الخدمة.

3. المركبات النانوية

المركبات النانوية هي مركبات نانوية يتم تحضيرها بطريقة مركب الإقحام أو طريقة البلمرة في الموقع أو طريقة سول-جل باستخدام جسيمات نانوية تشبه الصفائح غير منفذة مع نسبة عرض إلى ارتفاع كبيرة. إن إضافة الجسيمات النانوية المتقشرة لا يمكن أن تؤدي فقط إلى تقليل الجزء الحجمي لمصفوفة البوليمر في النظام لتقليل قابلية ذوبان الجزيئات المخترقة، بل يمكنها أيضًا توسيع مسار اختراق الجزيئات المخترقة، وتقليل معدل انتشار الجزيئات المخترقة، وتحسين خصائص الحاجز. .

4. تعديل السطح

نظرًا لأن سطح البوليمر غالبًا ما يكون على اتصال بالبيئة الخارجية، فمن السهل التأثير على امتصاص السطح وخصائص الحاجز وطباعة البوليمر.

من أجل استخدام البوليمرات بشكل أفضل في الحياة اليومية، عادة ما تتم معالجة سطح البوليمرات. تشمل بشكل رئيسي: المعالجة الكيميائية السطحية، وتعديل الكسب غير المشروع السطحي، والمعالجة السطحية بالبلازما.

من السهل تلبية المتطلبات الفنية لهذا النوع من الأساليب، والمعدات بسيطة نسبيًا، وتكلفة الاستثمار لمرة واحدة منخفضة، ولكنها لا تستطيع تحقيق تأثيرات مستقرة طويلة المدى. بمجرد تلف السطح، سوف يتأثر أداء الحاجز بشكل خطير.

5. تمتد ثنائي الاتجاه

من خلال التمدد ثنائي المحور، يمكن توجيه فيلم البوليمر في كلا الاتجاهين الطولي والعرضي، بحيث يتم تحسين ترتيب ترتيب السلسلة الجزيئية ويكون التراص أكثر إحكامًا، مما يزيد من صعوبة مرور الجزيئات الصغيرة من خلاله، وبالتالي تحسين خصائص الحاجز . هذه الطريقة تجعل الفيلم عملية تحضير أفلام البوليمر عالية الحاجز النموذجية معقدة، ومن الصعب تحسين خصائص الحاجز بشكل كبير.

تطبيقات المواد العازلة العالية:

لقد ظهرت الأفلام ذات العوائق العالية في الحياة اليومية لفترة طويلة. تُستخدم مواد البوليمر عالية الحاجز الحالية بشكل أساسي في تغليف المواد الغذائية والأدوية وتغليف الأجهزة الإلكترونية وتغليف الخلايا الشمسية وتغليف OLED.

تعبئة المواد الغذائية والأدوية:

فيلم EVOH ذو سبع طبقات ذو حاجز عالي البثق المشترك

تعد تعبئة المواد الغذائية والأدوية حاليًا أكثر المجالات استخدامًا للمواد ذات الحاجز العالي. والغرض الرئيسي هو منع الأكسجين وبخار الماء الموجود في الهواء من الدخول إلى العبوة والتسبب في تدهور الأغذية والأدوية، وبالتالي تقليل مدة صلاحيتها بشكل كبير.

وفقًا لشركة Coating Online، فإن متطلبات الحواجز الخاصة بتغليف المواد الغذائية والأدوية ليست عالية بشكل عام. يجب أن يكون معدل انتقال بخار الماء (WVTR) ومعدل انتقال الأكسجين (OTR) للمواد الحاجزة أقل من 10 جم/م2/يوم و10 جم/م2/يوم على التوالي. 100سم3/م2/يوم.

تغليف الأجهزة الإلكترونية:

مع التطور السريع للمعلومات الإلكترونية الحديثة، طرح الناس متطلبات أعلى للمكونات الإلكترونية ويتطورون نحو قابلية النقل والوظائف المتعددة. وهذا يضع متطلبات أعلى لمواد تغليف الأجهزة الإلكترونية. يجب أن تتمتع بعزل جيد، وحمايتها من التآكل الناتج عن الأكسجين الخارجي وبخار الماء، وأن تتمتع بقوة معينة، الأمر الذي يتطلب استخدام مواد عازلة من البوليمر.

بشكل عام، فإن خصائص الحاجز لمواد التعبئة والتغليف المطلوبة للأجهزة الإلكترونية هي أن معدل نقل بخار الماء (WVTR) ومعدل نقل الأكسجين (OTR) يجب أن يكون أقل من 10-1 جم / م 2 / يوم و1 سم 3 / م 2 / يوم على التوالي.

تعبئة الخلايا الشمسية:

نظرًا لأن الطاقة الشمسية تتعرض للهواء على مدار العام، فإن الأكسجين وبخار الماء الموجود في الهواء يمكن أن يؤدي بسهولة إلى تآكل الطبقة المعدنية خارج الخلية الشمسية، مما يؤثر بشكل خطير على استخدام الخلية الشمسية. لذلك، من الضروري تغليف مكونات الخلايا الشمسية بمواد عالية الحاجز، والتي لا تضمن عمر خدمة الخلايا الشمسية فحسب، بل تعزز أيضًا قوة مقاومة الخلايا.

وفقًا لموقع Coating Online، فإن خصائص حاجز الخلايا الشمسية لمواد التعبئة والتغليف هي أن نفاذية بخار الماء (WVTR) ونفاذية الأكسجين (OTR) يجب أن تكون أقل من 10-2 جم / م 2 / يوم و10-1 سم 3 / م 2 / يوم على التوالي. .

حزمة OLED:

لقد تم تكليف تقنية OLED بالمهمة الهامة للجيل القادم من شاشات العرض منذ المراحل الأولى من تطويرها، ولكن عمرها القصير كان دائمًا يمثل مشكلة كبيرة تقيد تطبيقها التجاري. السبب الرئيسي الذي يؤثر على عمر خدمة OLED هو أن مواد القطب الكهربائي والمواد المضيئة ضارة بالأكسجين والماء والشوائب. جميعها حساسة للغاية ويمكن أن تتلوث بسهولة، مما يؤدي إلى انخفاض أداء الجهاز، وبالتالي تقليل كفاءة الإضاءة وتقصير عمر الخدمة.

من أجل ضمان كفاءة الإضاءة للمنتج وإطالة عمر الخدمة، يجب عزل الجهاز عن الأكسجين والماء عند تعبئته. من أجل ضمان عمر خدمة شاشة OLED المرنة أكبر من 10000 ساعة، يجب أن يكون نفاذية بخار الماء (WVTR) ونفاذية الأكسجين (OTR) للمادة الحاجزة أقل من 10-6 جم / م 2 / يوم و10-6 جم / م 2 / يوم. 5سم3/ على التوالي. م2/يوم، فإن معاييرها أعلى بكثير من متطلبات أداء الحاجز في مجالات الخلايا الكهروضوئية العضوية وتغليف الخلايا الشمسية والأغذية والأدوية وتكنولوجيا تغليف الأجهزة الإلكترونية. لذلك، يجب استخدام مواد ركيزة مرنة ذات خصائص حاجزة ممتازة لتعبئة الأجهزة. ، من أجل تلبية المتطلبات الصارمة لحياة المنتج.