Pelajari tentang film penghalang tinggi!

Baru-baru ini, dengan fermentasi layar OLED yang berkelanjutan, bahan OLED menjadi populer, danfilm penghalang tinggimenjadi incaran industri modal. Jadi apa sebenarnya film penghalang tinggi itu? "Penghalang tinggi" tidak diragukan lagi merupakan atribut yang sangat diinginkan dan merupakan salah satu karakteristik yang dibutuhkan oleh banyak bahan kemasan polimer. Dalam istilah profesional, penghalang tinggi mengacu pada permeabilitas yang sangat rendah terhadap bahan kimia dengan berat molekul rendah, seperti gas dan senyawa organik.

Bahan kemasan dengan penghalang tinggi dapat secara efektif mempertahankan kinerja asli produk dan memperpanjang umurnya.

Bahan penghalang tinggi yang umum

Saat ini, bahan penghalang yang umum digunakan dalam bahan polimer terutama meliputi:

1. Polivinilidena klorida (PVDC)

PVDC memiliki sifat penghalang yang sangat baik terhadap oksigen dan uap air.

Kristalinitas yang tinggi, kepadatan yang tinggi, dan adanya gugus hidrofobik PVDC membuat permeabilitas oksigen dan permeabilitas uap air menjadi sangat rendah, yang menjadikan PVDC memiliki sifat penghalang gas yang sangat baik dan dapat memperpanjang umur simpan barang yang dikemas dengan lebih baik dibandingkan dengan bahan lainnya. Selain itu, memiliki kemampuan beradaptasi pencetakan yang baik dan mudah untuk disegel dengan panas, sehingga banyak digunakan dalam bidang kemasan makanan dan farmasi.

2. Kopolimer etilen-vinil alkohol (EVOH)

EVOH adalah kopolimer etilen dan vinil alkohol dengan sifat penghalang yang sangat baik. Hal ini karena rantai molekul EVOH mengandung gugus hidroksil, dan ikatan hidrogen mudah terbentuk antara gugus hidroksil pada rantai molekul, yang memperkuat gaya antarmolekul dan membuat rantai molekul semakin rapat, menjadikan EVOH lebih kristalin sehingga memiliki sifat penghalang yang sangat baik. . pertunjukan. Namun, Coating Online mengetahui bahwa struktur EVOH mengandung sejumlah besar gugus hidroksil hidrofilik, yang membuat EVOH mudah menyerap kelembapan, sehingga sangat mengurangi kinerja penghalang; selain itu, kohesi yang besar dan kristalinitas yang tinggi di dalam dan antar molekul menyebabkan termalnya. Kinerja penyegelannya buruk.

3. Poliamida (PA)

Secara umum, nilon memiliki sifat penghalang gas yang baik, tetapi memiliki sifat penghalang uap air yang buruk dan daya serap air yang kuat. Ini membengkak seiring dengan peningkatan penyerapan air, menyebabkan sifat penghalang gas dan kelembaban menurun tajam. Kekuatan dan ukuran kemasannya bervariasi. Stabilitas juga akan terpengaruh.

Selain itu, nilon memiliki sifat mekanik yang sangat baik, kuat dan tahan aus, memiliki ketahanan dingin dan panas yang baik, stabilitas kimia yang baik, pemrosesan yang mudah, dan kemampuan cetak yang baik, tetapi memiliki kemampuan penyegelan panas yang buruk.

Resin PA memiliki sifat penghalang tertentu, namun tingkat penyerapan airnya yang tinggi mempengaruhi sifat penghalangnya, sehingga umumnya tidak dapat digunakan sebagai lapisan luar.

4. Poliester (PET, PEN)

Bahan penghalang yang paling umum dan banyak digunakan di antara poliester adalah PET. PET memiliki struktur kimia yang simetris, planaritas rantai molekul yang baik, susunan rantai molekul yang rapat, dan orientasi kristalisasi yang mudah. Karakteristik ini membuatnya memiliki sifat penghalang yang sangat baik.

Dalam beberapa tahun terakhir, penerapan PEN telah berkembang pesat, yang memiliki ketahanan hidrolisis, ketahanan kimia, dan ketahanan ultraviolet yang baik. Struktur PEN mirip dengan PET. Bedanya, rantai utama PET mengandung cincin benzena, sedangkan rantai utama PEN mengandung cincin naftalena.

Karena cincin naftalena memiliki efek konjugasi yang lebih besar daripada cincin benzena, rantai molekulnya lebih kaku, dan strukturnya lebih planar, PEN memiliki sifat keseluruhan yang lebih baik daripada PET. Teknologi Penghalang Bahan Penghalang Tinggi Untuk meningkatkan sifat penghalang bahan penghalang, cara teknis berikut biasanya digunakan:

1. Komposit multi-lapisan

Laminasi multi-layer mengacu pada laminasi dua atau lebih film dengan sifat penghalang berbeda melalui proses tertentu. Dengan cara ini, molekul permeasi harus melewati beberapa lapisan membran untuk mencapai bagian dalam kemasan, yang sangat memperpanjang jalur permeasi dan dengan demikian meningkatkan kinerja penghalang. Metode ini menggabungkan keunggulan berbagai membran untuk membuat film komposit dengan kinerja komprehensif yang sangat baik, dan prosesnya sederhana.

Namun, dibandingkan dengan bahan penghalang tinggi intrinsik, film yang dibuat dengan metode ini lebih tebal dan rentan terhadap masalah seperti gelembung atau kerutan retak yang mempengaruhi sifat penghalang. Persyaratan peralatannya relatif rumit dan biayanya tinggi.

2. Lapisan permukaan

Pelapisan permukaan menggunakan deposisi uap fisik (PVD), deposisi uap kimia (CVD), deposisi lapisan atom (ALD), deposisi lapisan molekul (MLD), perakitan mandiri lapis demi lapis (LBL) atau deposisi sputtering magnetron dalam polimerisasi. Bahan seperti oksida logam atau nitrida diendapkan pada permukaan benda untuk membentuk lapisan padat dengan sifat penghalang yang sangat baik pada permukaan film. Namun, metode ini memiliki permasalahan seperti proses yang memakan waktu, peralatan yang mahal dan proses yang rumit, serta pelapisan dapat menghasilkan cacat seperti lubang kecil dan retakan selama servis.

3. Nanokomposit

Nanokomposit adalah nanokomposit yang dibuat dengan metode komposit interkalasi, metode polimerisasi in-situ, atau metode sol-gel menggunakan nanopartikel berbentuk lembaran kedap air dengan rasio aspek yang besar. Penambahan nanopartikel serpihan tidak hanya dapat mengurangi fraksi volume matriks polimer dalam sistem untuk mengurangi kelarutan molekul penetrasi, tetapi juga memperluas jalur penetrasi molekul penetrasi, mengurangi laju difusi molekul penetrasi, dan meningkatkan sifat penghalang. .

4. Modifikasi permukaan

Karena permukaan polimer sering bersentuhan dengan lingkungan luar, maka mudah untuk mempengaruhi adsorpsi permukaan, sifat penghalang dan pencetakan polimer.

Agar polimer dapat digunakan dengan lebih baik dalam kehidupan sehari-hari, permukaan polimer biasanya diberi perlakuan. Terutama meliputi: perawatan kimia permukaan, modifikasi cangkok permukaan dan perawatan permukaan plasma.

Persyaratan teknis dari metode jenis ini mudah dipenuhi, peralatannya relatif sederhana, dan biaya investasi satu kali rendah, namun tidak dapat mencapai efek stabil jangka panjang. Setelah permukaan rusak, kinerja penghalang akan sangat terpengaruh.

5. Peregangan dua arah

Melalui peregangan biaksial, film polimer dapat diorientasikan pada arah memanjang dan melintang, sehingga urutan susunan rantai molekul ditingkatkan dan susunannya lebih rapat, sehingga lebih sulit bagi molekul kecil untuk melewatinya, sehingga meningkatkan sifat penghalang. . Metode ini membuat film Proses pembuatan film polimer penghalang tinggi yang khas rumit, dan sulit untuk meningkatkan sifat penghalang secara signifikan.

Penerapan material penghalang tinggi:

Film berhalangan tinggi sebenarnya sudah lama muncul dalam kehidupan sehari-hari. Bahan polimer penghalang tinggi saat ini terutama digunakan dalam kemasan makanan dan obat-obatan, kemasan perangkat elektronik, kemasan sel surya, dan kemasan OLED.

Kemasan makanan dan farmasi:

EVOH tujuh lapis film penghalang tinggi yang diekstrusi bersama

Kemasan makanan dan farmasi saat ini merupakan area yang paling banyak digunakan untuk bahan dengan penghalang tinggi. Tujuan utamanya adalah untuk mencegah oksigen dan uap air di udara masuk ke dalam kemasan dan menyebabkan kerusakan makanan dan obat-obatan, sehingga sangat mengurangi umur simpannya.

Menurut Coating Online, persyaratan penghalang untuk kemasan makanan dan farmasi umumnya tidak terlalu tinggi. Laju transmisi uap air (WVTR) dan laju transmisi oksigen (OTR) dari bahan penghalang masing-masing harus kurang dari 10g/m2/hari dan 10g/m2/hari. 100cm3/m2/hari.

Kemasan perangkat elektronik:

Dengan pesatnya perkembangan informasi elektronik modern, masyarakat telah mengajukan persyaratan yang lebih tinggi untuk komponen elektronik dan berkembang menuju portabilitas dan multi-fungsi. Hal ini menimbulkan persyaratan yang lebih tinggi untuk bahan kemasan perangkat elektronik. Mereka harus memiliki insulasi yang baik, melindunginya dari korosi oleh oksigen eksternal dan uap air, dan memiliki kekuatan tertentu, yang memerlukan penggunaan bahan penghalang polimer.

Secara umum, sifat penghalang bahan kemasan yang diperlukan untuk perangkat elektronik adalah laju transmisi uap air (WVTR) dan laju transmisi oksigen (OTR) harus lebih rendah masing-masing dari 10-1g/m2/hari dan 1cm3/m2/hari.

Kemasan sel surya:

Karena energi matahari terpapar ke udara sepanjang tahun, oksigen dan uap air di udara dapat dengan mudah menimbulkan korosi pada lapisan logam di luar sel surya, sehingga sangat mempengaruhi penggunaan sel surya. Oleh karena itu, komponen sel surya perlu dienkapsulasi dengan bahan penghalang tinggi, yang tidak hanya menjamin masa pakai sel surya, tetapi juga meningkatkan kekuatan ketahanan sel.

Menurut Coating Online, sifat penghalang sel surya untuk bahan kemasan adalah transmisi uap air (WVTR) dan transmisi oksigen (OTR) masing-masing harus lebih rendah dari 10-2g/m2/hari dan 10-1cm3/m2/hari. .

Paket OLED:

OLED telah dipercayakan dengan tugas penting layar generasi berikutnya sejak tahap awal pengembangannya, namun masa pakainya yang pendek selalu menjadi masalah utama yang membatasi penerapan komersialnya. Alasan utama yang mempengaruhi masa pakai OLED adalah bahan elektroda dan bahan luminescent berbahaya bagi oksigen, air, dan kotoran. Semuanya sangat sensitif dan mudah terkontaminasi, sehingga mengakibatkan penurunan kinerja perangkat, sehingga mengurangi efisiensi cahaya dan memperpendek masa pakai.

Untuk memastikan efisiensi cahaya produk dan memperpanjang masa pakainya, perangkat harus diisolasi dari oksigen dan air saat dikemas. Untuk memastikan masa pakai layar OLED fleksibel lebih dari 10.000 jam, transmisi uap air (WVTR) dan transmisi oksigen (OTR) dari bahan penghalang harus lebih rendah dari 10-6g/m2/hari dan 10- 5cm3/ masing-masing. m2/hari, standarnya jauh lebih tinggi daripada persyaratan kinerja penghalang di bidang fotovoltaik organik, pengemasan sel surya, makanan, obat-obatan, dan teknologi pengemasan perangkat elektronik. Oleh karena itu, bahan substrat fleksibel dengan sifat penghalang yang sangat baik harus digunakan untuk mengemas perangkat. , untuk memenuhi persyaratan ketat kehidupan produk.