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華為5G柔性屏面世,背后的材料高端碳酸鈣行業被看好!

   日期:2019-04-02     瀏覽:326    
       2月24日,西班牙巴塞羅那,華為發布了首款5G折疊屏手機—— 華為Mate X,機身尺寸為8英寸,不對稱外翻折疊
華為5G柔性屏面世,背后的材料高端碳酸鈣行業被看好!

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這款國產黑科技一出現,立刻引發圍觀,登上熱搜,成為全民討論的熱點.

華為5G柔性屏面世,背后的材料高端碳酸鈣行業被看好!

 

那它究竟有啥特別的?我們一起來看看,在此之前,三星、LG也各自發布一款雙屏折疊手機,另外,進入2019年之后,A股開啟狂奔模式,短短33個交易日中,滬指大漲12.44%,錄得周線七連陽,創下自1992年以來的連陽新紀錄,OLED指數更是大漲33.93%,OLED概念股國風塑業股價,已連續9個交易日漲停,暴漲135%。

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在業內人士看來,隨著越來越多手機廠商推折疊屏手機,柔性OLED產業鏈將受益,國內面板廠商也將迎來發展契機,可見柔性屏的時代已經到籟,據上海證券機構預測,在華為、三星等公司智能終端采用,可彎曲屏幕的推動下,預計到2020年底,AMOLED市場規模有望達到670億美元,年復合增長率將超過45%

京東方、TCL、維信諾、深天馬為首的柔性OLED產業巨頭經過十余年的自主研發,已經處于下游應用爆發前夜,除了制造本身,其上游材料和設備產業鏈將迎來歷史機遇。

那么,大熱的柔性屏背后,都有哪些技術?

柔性屏幕,一般指柔性OLED。相較于傳統屏幕,柔性屏幕優勢明顯,不僅體積更加輕薄,而且功耗低于原有器件,有助于提升設備的續航能力,同時基于其可彎曲、柔韌性佳的特性,其耐用程度也大大高于傳統的屏幕和降低設備意外損傷的概率。

而早在1974 年,施樂帕洛阿爾托研究中心的Gyricon電子紙,讓柔性顯示屏的概念自此誕生。這種可以像紙一樣彎曲,又能直接顯示圖像的材料自提出后一直都很吸引人,只是由于技術成本等問題,在很長一段時間都不能從實驗室走出。在功能機時代,NEC、京瓷、索尼等廠商推出了類似折疊屏幕的電子產品。這種折疊屏手機更像是翻蓋手機的變種,利用超窄邊框+鉸鏈設計,簡單地將兩塊硬屏疊加在一起,其實這并不算真正的柔性折疊屏幕。

到2012年,柔性屏取得突破性進展,屏幕制造商 Plastic Logic制造出完全有塑料材料生產的柔性顯示屏,并2013 年展示了和英特爾共同打造出的柔性屏手機 MorePhone。

2013年,手機廠商索尼、三星幾乎在同一時間對柔性屏幕投入相關技術研發。時隔五年時間折疊屏手機終于有突破性的實體展示在大眾面前。歷經幾番周折,2018年10月,柔宇發布全球第一款折疊屏手機柔派,2019年,將有更多的手機廠商加入到柔性屏手機的研發和推廣。

那么柔性顯示對于我們薄膜從業人員來看,涉及哪些種類的薄膜及材料呢?我們一起盤點。

華為5G柔性屏面世,背后的材料高端碳酸鈣行業被看好!

 

1.聚酰亞胺薄膜(PI薄膜)

柔性屏雖然可以實現彎曲,但如果頻繁彎曲,就會出現如同金屬紙張一樣的疲勞問題。柔性屏幕如果多次彎曲加上長時間的使用,受到多次的壓縮和拉伸應力后,屏幕中間可能會出現折痕損壞。此外,電路板、元器件在經受大量彎曲和非彎曲后,也可能導致折疊時受損或發生其他事故?,F有的玻璃面板無法滿足其高頻率要求,手機廠商主要是用聚酰亞胺薄膜(透明PI膜)去替代現有玻璃蓋板,CPI本身具有不錯的可折疊性,但是PI材料無法滿足硬度要求,需要在PI膜表面增加涂層來增強硬度。

透明聚酰亞胺薄膜全球專利申請量僅占全球聚酰亞胺薄膜專利申請量的9%左右,透明聚酰亞胺薄膜中國專利申請量也僅占中國聚酰亞胺薄膜專利申請量的2.6%左右??傮w而言,透明聚酰亞胺薄膜領域的專利技術儲備量偏低。全球范圍內,具備CPI膜技術能力的廠家有Kolon,SKC和住友化學,國內參與透明聚酰亞胺薄膜研發的企業也陸續興起。

2.聚酯薄膜(BOPET薄膜)

聚酯薄膜(BOPET薄膜)是很多柔性顯示屏中多種功能膜的基膜或底膜,其中最常用的手機面板屏幕觸控核心ITO薄膜(銦錫氧化物半導體透明導電膜),就是以BOPET薄膜為基材,在膜表面涂布導電材料銦錫氧化物制備,但是ITO的脆性不適用于柔性屏幕的應用。業內提出采用具有七項全能的納米銀線AgNWs來替代ITO做觸控核心導電材料,但是納米銀線難做窄邊框、蝕刻痕明顯這些問題還需進一步改善。替代ITO的核心導電材料以納米銀導電膜為主,但納米銀導電膜的基材也是以BOPET薄膜為主。

在OLED彎曲過程中,為了防止屏幕的破損和折彎,一般需要在面板的底部黏貼一層保護膜,該保護膜具有較好的剛性,其基礎材料也是BOPET薄膜。

3.環烯烴聚合物薄膜(COP薄膜)

由日本瑞翁公司開發生產一種早期應用于醫療的樹脂,因其具備 高透明、低雙折射率、低吸水、高剛性、高耐熱、水蒸汽氣密性好等特點,在一些特殊的高透明度和抗紫外線導電膜需求領域,采用COP薄膜替代BOPET作為基材。

4.液晶聚合物薄膜(LCP薄膜)

LCP塑膠原料全稱Liquid CrystalPolymer,中文名稱液晶聚合物,它是一種新型的高分子材料,在熔融態時一般呈現液晶性。LCP薄膜具備良好的高強度、高剛性、耐高溫、電絕緣性等性能,同時相比PI薄膜具備更好的耐水性,因此是一種比PI膜更優異的薄膜類型。目前被廣泛應用于柔性屏的排線、柔性手機的天線,揚聲器的震膜等。

5.PE保護膜

除了防止面板彎折破損的保護膜外,在柔性屏的生產和運輸流轉過程中,需要一次性消耗較大量的聚乙烯作為基材的自粘保護膜,用于保護電子屏幕被異物刮花或中間環節污損等。常見的自粘性材料包括 EVA、超低密度聚乙烯、聚烯烴塑性體樹脂。自粘保護膜的特點:加工流程簡單;長時間使用無遺膠現象;材料成本較低;產品品種較少,應用于高檔電子設備。

6.聚二甲基硅氧烷薄膜(PDMS薄膜)

PDMS薄膜屬于一種高分子彈性聚合物薄膜,以聚二甲基硅氧烷為原料經特殊工藝制備。由于聚二甲基硅氧烷材料的特性,賦予了PDMS薄膜一定特異性能。彈性、低楊氏模量、優異的氣體透過性、化學穩定性、熱穩定性、低溫柔韌性(-60~200℃保持優異性能)、全透明性、生物相容性。目前PDMS薄膜在疤痕貼、電子柔性器件、微流控芯片、、氣體分離技術、智能能穿戴產品等中高端產品中均有不同程度的應用。

在這些薄膜的背后,碳酸鈣將迎來歷史機遇!

碳酸鈣價格低廉、色澤潔白、性能良好,是橡膠、塑料、薄膜中廣泛使用的無機填料,添加比例可達40%。經過表面活化處理后的輕鈣,可廣泛應用于薄膜行業中,只不過輕鈣所需改性劑的量要比同等目數的重鈣大,因而生產成本要高一些。碳酸鈣在薄膜中的應用相當廣泛,聚合物中加入適當的碳酸鈣既可以降低成本,又可以改善某些方面的性能,增加其附加值。


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1、碳酸鈣作為塑料薄膜填料的特點

作為高分子材料的填充物,碳酸鈣可增加材料的尺寸穩定性、剛度、耐熱性能,并降低成本。但同樣會使其密度增加,若使用不當,會導致材料強度、抗沖擊、韌性等力學性能和光澤度下降。

碳酸鈣粉體作為薄膜材料的填料,是親水性無機化合物,其表面有親水性的羥基,呈現較強的堿性。這種親水疏油的性質使得碳酸鈣與有機高聚物的親和性差,容易團聚,在高聚物內部分散不均勻,造成兩材料間界面缺陷,直接應用效果不好。隨著填充量的增加,這些缺點更加明顯,如過量填充甚至使制品無法使用。為此我們需要對碳酸鈣進行改性處理。

2、碳酸鈣薄膜的制備方法

(1)填充法制膜

在膜的開發應用中,無機碳酸鈣粉體是高分子材料最有效且常用的填料。填充法制膜工藝簡單,是目前應用最廣泛的方法。但由于碳酸鈣與高分子相容性差,如果直接添加,填料難以分散均勻,導致填充體系加工困難、制品性能差、填料用量受限制。為了解決這些問題,通常將碳酸鈣進行表面處理。

(2)原位沉析法制膜

在成膜前加入鈣離子并加入碳酸根離子或通入二氧化碳,原位生成的碳酸鈣顆粒沉積于高聚物表面。原位沉積法制備的復合膜,通過觀察其斷面發現碳酸鈣與高分子間不是以簡單的物理方式共混,而是發生化學吸附絡合作用,從而也解決了碳酸鈣與高分子的相容性問題,所得的膜質地均勻,性能較好。此方法較為新穎,有巨大的發展潛力,但目前應用不多。

3、碳酸鈣對薄膜性能的影響

聚乙烯的成膜效果較好,不同的品種制成的膜性能不同,添加碳酸鈣的聚乙烯膜在諸多方面性能都有所改善。

(1)力學性能方面

采用超細重質碳酸鈣對LLDPE/mPE進行改性。結果表明,添加5%碳酸鈣使薄膜的落鏢沖擊強度提高13.2%,斷裂伸長率提高約5%,拉伸強度也略有提高。

(2)熱性能方面

加入填充料后,由于碳酸鈣的熱穩定性好,可使制品的熱膨脹系數、收縮率下降,制品的熱穩定性隨著填充料的增加而提高。

(3)其他性能

采用碳酸鈣、滑石粉等材料改性的聚乙烯(LDPE、LLDPE)防霧滴膜,碳酸鈣改性聚乙烯膜的無滴持效期較長,與防霧滴劑預混合可提高膜的防霧滴性能。相對于空白膜而言,碳酸鈣改性的聚乙烯膜阻隔紅外線和紫外線的能力有了一定的提高。添加碳酸鈣的薄膜還可促進薄膜降解,在環境保護方面可起到積極的作用。

此外,添加碳酸鈣后還可提高聚乙烯膜的透濕保鮮性和透氣性等。

4、碳酸鈣在薄膜中的應用

很多高聚物都可制膜,膜的應用范圍很廣,主要用作包裝材料、保護性的農膜、地膜等。

(1)在聚乙烯膜中的應用

添加碳酸鈣的聚乙烯成膜效果較好,是目前應用最廣泛、用量最大的一種塑料包裝薄膜,約占塑料包裝薄膜耗用量的40%以上。

(2)在聚丙烯膜中的應用

由聚丙烯材料制成的薄膜有良好性能,除了少量的聚丙烯膜采用吹塑法外,多數采用雙向拉伸技術制得高度取向的膜。雙向拉伸的聚丙烯薄膜以其無毒性,優良的機械強度,廣泛應用于印刷、復合、膠黏帶等方面。

(3)在聚氯乙烯及其相關品種膜中的應用

碳酸鈣可以用于聚氯乙烯膜,當其用量在規定范圍內增加時,可提高膜的拉伸強度和斷裂伸長率,究其原因是因為碳酸鈣粒子本身有阻止銀紋發展的作用。碳酸鈣也可用于聚偏氯乙烯膜,碳酸鈣的加入除了可以調節膜的阻隔性能之外,還可以改善聚偏氯乙烯的加工性能和薄膜的力學性能。

(4)在天然膠乳膜中的應用

碳酸鈣是橡膠的優良填充劑,活性微細碳酸鈣填充橡膠可顯示出一定的補強性,可減少生膠用量,降低成本。將膠乳級專用碳酸鈣和改性后的納米碳酸鈣分別加入到天然膠乳中并制成薄膜,此兩種碳酸鈣在橡膠基體中分散都較為均勻,加過碳酸鈣的天然膠乳膠膜硬度略有提高,拉伸強度增大,耐熱老化性能改善。

(5)在聚氨酯膜中的應用

碳酸鈣可以用于制備碳酸鈣/聚氨酯復合膜材料,在制備的膜中碳酸鈣顆粒大小均勻,分散良好,聚氨酯和碳酸鈣實現有效復合,結合強度較高,復合膜的硬度有了明顯的提高。

(6)在殼聚糖膜中的應用

碳酸鈣/殼聚糖復合膜往往不是將碳酸鈣作為填料直接加入到殼聚糖中,而是將殼聚糖/鈣鹽通過與碳酸鹽的相互作用利用原位沉析法得到高強度的碳酸鈣/殼聚糖復合膜。實驗表明,用此種方法制得的碳酸鈣/殼聚糖膜具有較高的拉伸強度、較好的耐水性和熱穩定性,在工業和醫藥等方面有潛在的應用。

5、應用展望

(1)碳酸鈣在膜中的使用較為廣泛,如何增大碳酸鈣的用量,以進一步降低成本并能改善膜的綜合性能,已成為大部分企業最關心的問題。

(2)同時,部分專家正在進一步研究碳酸鈣在其他膜材料中的應用,擴大碳酸鈣的使用范圍,增強其綜合性能,降低成本。

(3)制備碳酸鈣膜的方法主要為填充碳酸鈣法和原位沉淀法制膜,兩種方法各有優點。填充碳酸鈣法應用較為普遍,但仍然需要提高性能、降低成本;原位沉析法制得的膜性能較好,目前應用不多,有待進一步發展。

 
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