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功能薄膜行业发展(功能薄膜行业发展趋势)

2024-04-27 19082 0 评论 行业动态


  

本文目录

  

  1. 包装薄膜材料目前都有哪些发展趋势
  2. 1.新型塑料薄膜的发展趋势
  3. 光学薄膜的制备技术及发展前景

飞秒检测发现包装薄膜材料种类繁多,发展以高阻隔,表面好印刷的材料为方向,具体介绍如下:

  

热封性PE材料,已由单层吹塑薄膜发展为多层共挤出薄膜,这样内、中、外层的配方可以进行差异化设计,不同类型聚乙烯树脂的共混配方设计可制得不同起封温度、不同热封温度范围、不同的抗封口污染性、不同热粘强度、不同抗静电效果等,满足具体的产品包装要求、功能性质各异的PE薄膜材料。近年来,还发展了双向拉伸聚乙烯(BOPE)薄膜,提高了聚乙烯薄膜的拉伸强度,且具有较高的热封强度。

  

CPP材料常用于BOPP//CPP这种防潮轻包装结构中,但不同CPP树脂配方也可制得不同功能性质的薄膜,如改善了耐低温性、耐高温蒸煮、较低封合温度、高耐穿刺强度、耐腐蚀性等功能性质各异的热封性材料。近年来,行业内还研制了CPP消光薄膜,增加了单层CPP薄膜包装袋的视觉展示效果。

  

轻包装复合膜最常用的是普通BOPP光膜和BOPP消光膜,也有BOPP热封膜(单面或双面热封)、BOPP珠光膜。BOPP最大特点是拉伸强度高(适合于多色套印),优异的水蒸气阻隔性能,广泛用于防潮轻包装的面层印刷材料。BOPP消光薄膜具有类似于纸张的消光装饰效果。BOPP热封膜可用作单层包装材料使用,例如用于包裹糖果的内包装用。BOPP珠光膜多用于冰糕包装的热封层材料,可省去白墨印刷,其密度低,2~3N/15mm的封合强度使包装袋易于开启取出内容物。另外,如BOPP防雾膜、全息OPP镭射膜、PP合成纸、可降解BOPP薄膜等BOPP系列功能性薄膜也在特定范围得到推广应用。

  

普通12μmPET光膜在复合软包装应用广泛,其复合产品的机械强度远高于BOPP双层复合产品(略低于BOPA双层复合产品),且阻氧能力较BOPP//PE(CPP)复合膜降低20~30倍。PET材料的耐热性很好,可制得平整度好的包装袋。PET热收缩薄膜、消光PET薄膜、高阻隔聚酯薄膜、PET扭结膜、直线撕裂性PET薄膜等功能性产品也有应用。

  

双向拉伸尼龙薄膜以其高强度、高抗穿刺性、耐高温性、较好的阻氧性,广泛用于抽真空、水煮、蒸煮包装袋中。多数1.7kg以上的大容量包装,为获得良好的耐跌落性能,也采用了BOPA//PE结构。

  

流延尼龙薄膜,在日本广泛用于冷冻食品的包装,其具有很好的耐低温性,减少了低温贮运过程中包装袋的破损率。

  

另外,如尤龙吉可还开发了易粘合型(ONM)、直线拉断型(NC)、气体阻隔型(DCR、M、E)、双面电晕(ONBC)等系列产品,拓展了标准型BOPA薄膜的应用范围。

  

真空镀铝是在薄膜(如PET、BOPP、CPP、PE、PVC等)的表面形成一层致密的铝层,从而极大地增加了薄膜对水蒸气、氧气、光线的阻隔能力,复合软包装中应用最多的是VMPET、VMCPP材料,VMPET用于三层复合、VMCPP用于两层复合。OPP//VMPET//PE结构现在已成熟应用于榨菜、芽菜产品的抽真空水煮包装中,为克服普通镀铝产品铝层易迁移、不耐水煮的缺点,开发了带底涂型的VMPET产品,其水煮前后的剥离强度可达到1.5N/15mm以上,且铝层不出现迁移,增强了包装袋的整体阻隔性能。

  

软包装用铝箔一般为6.5μm或9μm厚度,铝箔是理论上的高阻隔性材料,透水、透氧、透光均为“0”,但实际上铝箔存在针孔及耐折耐针孔性差,存在一些实际阻隔包装效果不理想的情况。铝箔材料应用的关键是避免其在加工、包装、运输过程中产生针孔,从而降低实际阻隔能力。近年来,在铝箔材料的传统应用领域有被更经济的包装材料替代的趋势。

  

8.常用包装材料:涂布型高阻隔薄膜

  

主要是PVDC涂布薄膜(K涂层膜)、PVA涂布薄膜(A涂层膜)。

  

PVDC具有优良的阻氧性与防潮性,并具有优良的透明性,涂布型PVDC薄膜所使用的基膜主要是BOPP、BOPET、BOPA、CPP等,也可以是PE、PVC、玻璃纸等薄膜,在复合软包装中应用最多的是KOPP、KPET、KPA薄膜。

  

高皂化度的聚乙烯醇(PVA)分子结构具有很高的规整性和高的极性,容易结晶,因而对氧气等非极性气体具有很高的阻隔性。在干燥条件下,透氧系数仅6.2×10-17ml·cm/(cm2·S·cmHg),明显低于包装材料中常用的PVDC、PET、PE等树脂,PVDC、PET、PE的透氧系数分别为5.3×10-13、2.0×10-12、2.5×10-10ml·cm/(cm2·s·cmHg)。PVA涂布薄膜已实现工业化生产。

  

9.常用包装材料:共挤出高阻隔薄膜

  

共挤出是将两种或两种以上的不同塑料,通过两台或两台以上的挤出机,分别使各种塑料熔融塑化后供入一副模头中,制备复合薄膜的一种成型方法。共挤出阻隔性复合薄膜通常由阻隔性塑料、聚烯烃类塑料以及黏合性树脂三大类物料组合而成,阻隔性树脂主要有PA、EVOH、PVDC等。

  

1值得关注的新品种(或老产品的改进和创新)

  

(1)力学性-力学性能好,且可热封,热封强度较高;

  

(2)安全性-避免使用者直接接触被包装物,可用于对人体有害物品的包装;

  

(3)环保性-降解彻底,降解的最终产物是CO2和H2O,可彻底解决

  

(4)防伪性-具有防伪功能,可作为优质产品防伪的最佳武器,延长优质产品的寿命周期。

  

(2)阻氧性-具有独特的避光阻氧功能;

  

我国市场出现鲜奶黑白膜将是未来几年内鲜奶包装的发展方向。目前中国乳品公司使用的鲜奶包装黑白膜依赖进口。

  

保鲜包装黑白膜一般由三四层不同的聚乙烯加黑白母料共挤复合而成。其热封层一般使用支化程度高而且均匀,且分子量分布较窄的茂金属线型低密度聚乙烯(MLLDPE)以提高黑白膜包装的热封性能。

  

(1)透气性-让产生的二氧化碳和氧气透过,使易腐烂的产品保持睡眠状态;

  

(2)杀霉菌性-薄膜中含有微量缓慢释放的杀霉菌剂,还能阻止霉菌的生长,包装果蔬的保鲜期可延长1倍以上;

  

(3)保鲜性-能吸收对果蔬成熟起促进作用的乙烯,并使易腐烂产品的周围保持潮湿。能使被包装的新鲜水果、蔬菜和花朵等易腐烂的产品,维持其新鲜度达数个星期之久,较好地解决了这些产品的长途运输问题。

  

(1)使用安全性-在薄膜中减少一次性防腐剂,使消费者减少防腐剂的摄入量;

  

(2)保质性-能延长食品保质期。含有抗微生物的塑料薄膜,可以在一定期限内逐渐向食品内释放防腐剂,这样不仅有效地保证了食品质量。

  

多姿多彩的塑料软包装以其优良的综合性能,合理的价格和有利于环境而成为包装业中发展最快的制品,不断取代其他包装,用途日益扩大,预计未来几年仍将保持良好的增长势头。为提高市场竞争力,塑料软包装向薄壁化、高性能化方向发展,多层复合膜需求增长速度快于普通单层膜。聚乙烯薄膜和聚丙烯复合流延膜与其他多层复合膜在包装上的应用前景最为看好。

  

(1)材料减量化———为适应包装减量、环保的要求,包装材料的薄型化、轻量化;

  

(2)使用安全化———重视人类自身的健康,材料要安全化;

  

(3)产品智能化———具有保鲜、防腐、抗菌、防伪、延长保质期等多种功能;

  

(4)设备高效化———包装设备正在向大型化、快速化、高效化、自动化方向发展。

  

绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。绿色化学是近10年才产生和发展起来的一个“新化学婴儿”。1984年,美国环保局(EPA)提出“废物最小化”,这是绿色化学的最初思想。1989年,美国环保局又提出了“污染预防”的概念。1990年,美联邦政府通过了“防止污染行动”的法令,将防止污染确立为国策,该法案条文中首次出现了“绿色化学”一词。1992年,美国环保局又发布了“污染预防战略”。1995年,美国政府设立了“总统绿色化学挑战奖”。1999年英国皇家化学会创办了第一份国际性《绿色化学》杂志,标志着绿色化学的正式产生。我国也紧跟世界化学发展的前沿,在1995年,中国科学院化学部确定了《绿色化学与技术》的院士咨询课题。

  

绿色化学的核心内容之一是“原子经济性”,即充分利用反应物中的各个原子,因而既能充分利用资源,又能防止污染。原子经济性的概念是1991年美国著名有机化学家Trost(为此他曾获得了1998年度的总统绿色化学挑战奖的学术奖)提出的,用原子利用率衡量反应的原子经济性,在有机合成中最大限度地利用原料分子的每一个原子,使之结合到目标分子中,达到零排放。

  

为了简述绿色化学的主要观点,P.T.Anastas和J.C.Waner提出了绿色化学的12项原则:

  

1.防止——防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。

  

2.原子经济——设计这样的合成程序,使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。

  

3.较少有危害性的合成反应——设计合成工艺只选用或产出对人体或环境毒性小、最好是无毒的物质。

  

4.生成的化学产品是安全的——设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能,还应具有最小的毒性。

  

5.溶剂和辅料是较安全的——尽量不用辅料(如溶剂或析出剂)当不得以使用时,尽可能是无害的。

  

6.能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量,还应考虑对环境的影响和经济效益。合成过程尽可能在大气环境的温度和压强下进行。

  

7.用可以回收的原料——只要技术上、经济上是可行的,原料应能回收而不是使之废弃。

  

8.尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应(用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程),因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。

  

9.催化作用——催化剂(尽可能是具选择性的)比符合化学计量数的反应物更占优势。

  

10.要设计降解——按设计生产的生成物,当其有效作用完成后,可以分解为无害的降解产物,在环境中不继续存在。

  

11.防止污染进程能进行实时分析——需要不断发展分析方法,在实时分析、进程中监测,特别是对形成危害物质的控制上。

  

12.防止事故发生——在化学过程中,反应物(包括其特定形态)的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。资源使用的5R理论。

  

近年来生物技术领域有了突破性进展,如公共基因数据库(GenBank)和蛋白质数据库(PDB)中序列的指数增长,高效基因克隆和表达平台的建立,可有效改进生物催化剂专一性、选择性和稳定性的酶定向进化技术的应用。这些进展使生物催化在化学合成中日趋重要。本文综述了生物催化在如下领域的成功应用:在药物生产中用于开发经济的化学酶法合成工艺,在绿色化学领域中最大程度地减少废物的产生和危险试剂的应用,在天然化学领域中对天然产物进行修饰以发现具有更好生物活性的新药物。

  

随着包装材料的大量使用,一些废弃包装材料的处理是目前需要解决的难题。通常对废弃包装材料的处理主要有填埋、焚烧和回收再利用等3种方法。填埋法不但对土地造成污染,而且浪费了大量的土地;焚烧法释放大量有毒气体,对大气造成污染;回收再利用法收集、分拣麻烦,实际应用困难。因此,开发合适的包装材料方法是十分必要的。

  

生物降解法是一种很好解决废弃包装材料的新方法。它具有储存运输方便、应用范围广等特点,在生物降解包装材料中,生物降解包装塑料是一种常见的包装材料。

  

1生物降解塑料及其分类生物降解塑料是指当存在水和营养成分的条件下,可以被微生物降解的塑料。生物降解塑料根据其机理和破坏形式,分为完全生物降解和生物破坏性降解两类。

  

1. 1完全生物降解塑料完全生物降解塑料是指其分子结构可以被微生物或酶完全分解成简单化合物的塑料材料。这类材料目前主要有天然高分子型、人工合成型、微生物合成型和植物转基因型材料。

  

1. 2生物破坏性降解塑料生物破坏性降解塑料主要是天然高分子与合成高分子复合而成的降解塑料。目前,有望在包装领域中得到应用的复合方法仍以共混为主,其首选基材也是淀粉和纤维素等。

  

2生物降解包装材料的降解机理2. 1完全生物降解机理完全生物降解其机理是生物降解材料在自然界微生物,如细菌、霉菌和藻类的作用下,可完全分解为CO2、H2O或氨等低分子化合物。它具有储存运输方便、应用范围广等特点。其降解过程大致有3种作用方式。

  

1)生物的物理作用由于生物细胞的增长而使物质发生机械性破坏;2)生物的化学作用微生物对聚合物的作用而产生新的质;3)酶的直接作用微生物侵蚀导致部分材料分裂或氧化裂解。

  

2. 2生物破坏性降解机理是指利用天然聚合物(淀粉、纤维素等)的微生物可降解性,采用合成塑料改性(共聚),克服天然聚合物的强度差的缺点,得到可生物降解的塑料。

  

3生物降解包装塑料研究生物降解包装塑料可在短时间内,在自然环境条件下即能分解的可降解的包装塑料,它是替代目前的常规塑料,解决“白色污染”的新方法,也是国内外学者研究的热点。

  

生物降解材料的研究国内外已有研究报道。生物降解包装塑料有淀粉基生物降解塑料、微生物发酵合成生物降解材料、纤维素基完全生物降解塑料、光/生物降解塑料和人工合成生物降解材料等。

  

3. 1淀粉基生物降解塑料有关淀粉基生物降解塑料已有研究报道。滕立军等以淀粉-聚乙烯生物降解膜和通用塑料膜聚乙烯(PE)、聚丙烯(CPP)为试材,从物理性能、力学性能方面进行了研究。研究表明:试验所用降解材料在20~30d内的降解率大于20%;吸水率、渗透性高于通用薄膜PP、CPP;力学性能指标能满足使用要求。同时,分析了生物降解薄膜在包装领域的应用前景。淀粉塑料泛指其组成中含有淀粉或其衍生物的塑料,以天然淀粉为填充剂和以天然淀粉或其衍生物共混体系为主要组成的塑料都属于此类,其中淀粉比例可高达60%。淀粉基塑料是降解塑料中的一大类。

  

因原淀粉与PE、苯乙烯(PS)等通用型塑料相容性较差,常需引入乙烯醋酸乙烯等相容剂制备共混物。国外,尤其是意大利、美国和日本对淀粉基聚乙烯醇塑料的研究方兴未艾,在技术上各有特色,并达到了一定的高度,其制品的生产形成了一定的规模和影响,美国对淀粉进行改性,制成高淀粉含量(90%以上)的生物降解塑料,它为不透明灰色树脂,熔点约为175~200℃,用双螺杆挤出机于130℃下挤出造粒,以水作为增塑剂成型加工,其注塑品性能与PS相似,但拉伸强度优于PS,在需氧和厌氧条件下均易生物降解,适用于快餐包装材料等。国外已批量生产共混型淀粉基塑料,而且也有利用糊化淀粉和PVA共混研制生产降解塑料。近年来,国外又开发出一种新型淀粉复合材料,由于不包含非降解大分子或小分子组分,所以在环境中可完全生物降解,可用于一次性塑料制品。

  

淀粉基塑料之所以易降解,主要原因是制品中淀粉成分分解后,制品表面直至内部出现了众多微孔,增大了化学的、生物的和其它侵蚀作用的表面积,加快了残余部分的降解。其中淀粉含量越高,生物降解速度就越快。

  

3. 2微生物发酵合成生物降解塑料以蜜糖、油脂为原料制得的生物降解包装材料,既具有热塑加工性,又具有完全生物降解性。其主要产品有英国ICI公司的3-羟基丁酯和3-羟基戊酯(0%~30%)的共聚酯“Biopol”、日本东京工业大学资源研究所开发的聚羟基丁酸酯(PHB)以及美国麻省理工学院(MTI)开发的脂肪族共聚酯等。其中取得较大进展的是“Biopol”,它是英国ICI公司于1976年开始研究,利用微生物淀粉发酵制得的,于1990年开始工业化。该产品热分解温度为200℃,在堆肥场地中1年可完全分解,无二次公害。另外PHB是细菌体内为应付食物紧张而储存原料的物质,可被许多细菌激活,导致快速降解,这方面的研究有很大发展前途。

  

3. 3人工合成生物降解塑料利用化学合成法制造生物降解包装材料较微生物合成法具有较大的灵活性,产品容易控制。研究开发工作是合成具有类似于天然高分子结构的物质或含有容易生物降解官能团的聚合物。目前的主要产品有聚乳酸(PLA)和聚已内酯(PCL)等PLA是一种聚羟基酸,它作为一种生物原制品,具有很好的生物降解性能,且具有良好的生物相溶性和生物可吸收性[11],在降解后不会遗留任何环保问题。其生产厂家主要有日本的岛津制作所和三井东亚化学公司、美国的Cargill公司和Ecochem公司等。1998年,德国的Danone和CargillDow公司合作,采用聚乳酸为原料,开发出快速降解型DANONE酸奶杯。日本钟纺合纤公司以从玉米中提取的聚乳酸为原料,制造出了生物降解型发泡塑料。这种材料的一些物理和化学性质与聚苯乙烯相同,因此现有的塑料发泡材料设备仍可对其进行加工PCL是由E-己内酯在催化剂作用下开链聚合而形成的,在泥土中会慢慢分解,一年可分解去95%。

  

降解塑料是解决塑料包装一次性制品环境污染问题的有效途径之一,可谓之绿色塑料包装材料。近年来产业化进程迅速,据报道,美国2000年降解高分子材料的应用可达到100万吨;欧洲每年也以40~50万吨的速度增加;我国降解塑料的开发及生产也已形成热点,部分品种已走进市场,前景方兴未艾。

  

目前,已产业化的降解塑料品种有光降解、光生物降解、生物降解、转基因生物降解等。其中光降解技术虽较成熟,但其降解行为的环境影响因素十分复杂,限制了它在包装领域中的应用。

  

3. 4纤维素基完全生物降解塑料天然高分子纤维素与淀粉一样,非热塑性材料,不能用常规加工方法加工。采用共混或化学改性方法破坏纤维素的氢键,使纤维素分子上的羟基发生反应,得到纤维素的衍生物,再与未经改性的纤维素或原淀粉等共混,制得性能各异的降解塑料,加工成力学性能好、生产成本低、降解速度快的各种制品或膜材。有人研究发现采用30%~85%可降解纤维素衍生物与30%~70%未改性纤维素或原淀粉共混制成的降解塑料,可用注塑和流延等成型手段,制成各种制品或膜材,其性能、降解速度、生产成本均有在包装领域中推广应用的潜力,可用于食品、日用品的包装。

  

3. 5光/生物降解塑料在生物降解塑料中,材料的降解行为必须在具有生物活性的环境介质中才能进行。添加适量的光敏剂,可以使塑料同时具有光和生物双重降解性能,在一定条件下,明显提高了降解速度的可控性。因此,光生物降解塑料的开发受到国内外普遍关注。已成为降解塑料的重要研究开发方向之一。近年来,在降解速度、降解的控制、降解的完全性、降解产物的环境安全性及降解材料的评价方法等方面都广泛地进行了研究,并取得一定突破,这类材料在包装领域应用将具有广阔的发展前景。

  

中新社北京十一月十日电(记者闫晓虹)记者自今日召开的“有机食品和绿色食品发展高层论坛”上了解到,中国有机食品和绿色食品产业发展前景广阔。

  

经商务部批准,由中华人民共和国商务部外贸发展事务局、中国粮油食品集团等共同主办的首届中国国际有机食品和绿色食品博览会今日在北京举行。作为该展会的主题活动之一,“有机食品和绿色食品发展高层论坛”,就有机农业在中国农业发展中的作用以及加强国

  

际合作与培育绿色食品国际市场的对策等话题进行深层次研讨。

  

论坛透露,二十世纪七十年代以来,以生态环境保护和安全农产品生产为主要目的的有机农业/生态农业在欧、美、日以及部分发展中国家得到快速发展。同时,中国有机食品产业发展虽仍处于初级阶段,同发达国家相比所占市场份额还很小,但发展速度很快,目前,中国有机食品生产认证的基地面积约为三十万公顷。

  

同时,全球有机食品的消费出现了大幅度的增长。尽管目前有机食品零售额在整个食品行业中的份额很小,但增长潜力巨大。据预测,二00八年全球有机食品零售额将达到八百亿美元。在国家把解决三农问题摆在经济工作重中之重的政策背景下,中国有机食品和绿色食品产业发展前景无限广阔。2005年3月14日讯:据估算,全球纳米技术的年产值已达到500亿美元。目前,发达国家政府和大的企业纷纷启动了发展纳米技术和纳米计划的研究计划。美国将纳米技术视为下一次工业革命的核心,2001年年初把纳米技术列为国家战略目标,在纳米科技基础研究方面的投资,从1997年的1亿多美元增加到2001年近5亿美元,准备像微电子技术那样在这一领域独占领先地位。日本也设立了纳米材料中心,把纳米技术列入新五年科技基本计划的研究开发重点,将以纳米技术为代表的新材料技术与生命科学、信息通信、环境保护等并列为四大重点发展领域。德国也把纳米材料列入21世纪科研的战略领域,全国有19家机构专门建立了纳米技术研究网。在人类进入21世纪之际,纳米科学技术的发展,对社会的发展和生存环境改善及人体健康的保障都将做出更大的贡献。从某种意义上说,21世纪将是一个纳米世纪。

  

由于表面纳米技术运用面广、产业化周期短、附加值高,所形成的高新技术和高技术产品、以及对传统产业和产品的改造升级,产业化市场前景极好。

  

在纳米功能和结构材料方面,将充分利用纳米材料的异常光学特性、电学特性、磁学特性、力学特性、敏感特性、催化与化学特性等开发高技术新产品,以及对传统材料改性;将重点突破各类纳米功能和结构材料的产业化关键技术、检测技术和表征技术。多功能的纳米复合材料、高性能的纳米硬质合金等为化工、建材、轻工、冶金等行业的跨越式发展提供了广泛的机遇。预期'十五'期间,各类纳米材料的产业化可能形成一批大型企业或企业集团,将对国民经济产生重要影响;纳米技术的应用逐渐渗透到涉及国计民生的各个领域,将产生新的经济增长点。

  

纳米技术在涂料行业的应用和发展,促使涂料更新换代,为涂料成为真正的绿色环保产品开创了突破性的新纪元。

  

我国每年房屋竣工面积约为18亿平方米,年增长速度大约为3%。18亿平方米的建筑若全部采用建筑涂料装饰则总共需建筑涂料近300万吨,约200~300亿元的市场。目前,我国建筑涂料年产量仅60多万吨,世界现在涂料年总产量为2500万吨,每人每年消耗4千克,为发达国家的1/10,中国人年均涂料消费只有1.5千克。因而,建筑涂料具有十分广阔的发展前景。

  

纳米涂料已被认定为北京奥运村建筑工程的专用产品,展示出该涂料在建筑领域里的应用价值。它利用独特的光催化技术对空气中有毒气体有强烈的分解,消除作用。对甲醛、氨气等有害气体有吸收和消除的功能,使室内空气更加清新。经测试,对各种霉菌的杀抑率达99%以上,有长期的防霉防藻效果。纳米改性内墙涂料,实际上是高级的卫生型涂料,适合于家庭、医院、宾馆和学校的涂装。纳米改性外墙涂料,利用纳米材料二元协同的荷叶双疏机理,较低的表面张力,具有高强的附着力,漆膜硬度高且有韧性,优良的自洁功能,强劲的抗粉尘和抗脏物的粘附能力,疏水性极佳,容易清洗污物的性能。耐洗性大于15000次,具有良好的保光保色性能,抗紫外线能力极强。使用寿命达15年以上。颗粒径细小,能深入墙体,与墙面的硅酸盐类物质配位反应,使其牢牢结合成一体,附着力强,不起皮,不剥落,抗老化。其纳米抗冻性功能涂料,除具备纳米型涂料各种优良性之外,可在-10℃到-25℃之内正常施工。突破了建筑涂料要求墙体湿度在10%以下的规定,使建筑行业施工缩短了工期,提高了功效,又创造出高质量,一举三得,所以备受建筑施工单位的欢迎。

  

由于目前应用纳米材料对涂料进行改性尚处在初级阶段,技术、工艺还不太成熟,需要探索和改进。但涂料的各种性能得到某些改进的试验结果足以证明,纳米改性涂料的市场前景是非常好的。合成橡胶以其独特性能,在国防、汽车、医药及环保等领域起着重要的作用。目前我国新型合成橡胶的基本现状是规模、生产技术水平、产品牌号及性能上与国外品种相比还有一定的差距,产品品种少,生产没有形成规模,产品没有形成系列化,部分品种需要依赖进口。这在相当程度上限制和影响下游制品向高性能方向发展。中国汽车工业的快速发展对橡胶制品在质量、性能和数量方面提出了更高的要求,已将进一步拉动和刺激国内新型合成橡胶工业的发展。建立完整的新型合成橡胶上下游产业链,对我国合成橡胶行业发展定将起到促进作用。

  

光学薄膜技术是一门交叉性很强的学科,它涉及到光电技术、真空技术、材料科学、精密机械制造、计算机技术、自动控制技术等领域。光学薄膜是一类重要的光学元件,它广泛地应用于现代光学光电子学、光学工程以及其他相关的科学技术领域。它不仅能改善系统性能(如减反、滤波),而且是满足设计目标的必要手段。光学薄膜可分光透射,分光反射,分光吸收以及改变光的偏振状态或相位,用作各种反射膜,增透膜和干涉滤光片,它们赋予光学元件各种使用性能,对光学仪器的质量起着重要或决定性的作用。

  

科学家曾经预言21世纪是光子世纪。21世纪初光电子技术迅速发展,光学薄膜器件的应用向着性能要求和技术难度更高、应用范围和知识领域更广、器件种类和需求数量更多的方向迅猛发展。光学薄膜技术的发展对促进和推动科学技术现代化和仪器微型化起着十分重要的作用,光学薄膜在各个新兴科学技术中都得到了广泛的应用。

  

光学薄膜可以采用物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和化学液相沉积(CLD)三种技术来制备。

  

PVD需要使用真空镀膜机,制造成本高,但膜层厚度可以精确控制,膜层强度好,目前已被广泛采用。在PVD法中,根据膜料气化方式的不同,又分为热蒸发、溅射、离子镀及离子辅助镀技术。其中,光学薄膜主要采用热蒸发及离子辅助镀技术制造,溅射及离子镀技术用于光学薄膜制造的工艺是近几年才开始的。

  

光学薄膜器件主要采用真空环境下的热蒸发方法制造,此方法简单、经济、操作方便。尽管光学薄膜制备技术得到长足发展,但是真空热蒸发依然是最主要的沉积手段,当然热蒸发技术本身也随着科学技术的发展与时俱进。在真空室中,加热蒸发容器中待形成膜的原材料,使其原子或分子从表面气化逸出,形成蒸汽流,入射到固体(称为衬底或基片)表面,凝结形成固态薄膜的方法。

  

热蒸发的三种基本过程:由凝聚相转变为气相的相变过程;气化原子或分子在蒸发源与基片之间的运输,即这些粒子在环境气氛中的飞行过程;蒸发原子或分子在基片表面的沉积过程。

  

溅射指用高速正离子轰击膜料表面,通过动量传递,使其分子或原子获得足

  

够的动能而从靶表面逸出(溅射),在被镀件表面凝聚成膜。

  

与蒸发镀膜相比,其优点是:膜层在基片上的附着力强,膜层纯度高,可同时溅射不同成分的合金膜或化合物;缺点是:需制备专用膜料靶,靶利用率低。

  

溅射的方式有三种:二级溅射、三级/四级溅射、射频溅射。

  

离子镀兼有热蒸发的高成膜速率和溅射高能离子轰击获得致密膜层的双优效果,离子镀膜层附着力强、致密。离子镀常见类型:蒸发源和离化方式。

  

a、膜附着力强。这是由注入和溅射所致。

  

b、绕镀性好。原理上,电力线所到之处皆可镀上膜层,有利于面形复杂零件膜层的镀制。

  

c、膜层致密。溅射破坏了膜层柱状结构的形成。

  

d、成膜速率高。与热蒸发的成膜速率相当。

  

e、可在任何材料的工作上镀膜。绝缘体可施加高频电场。

  

在热蒸发镀膜技术中增设离子发生器—离子源,产生离子束,在热蒸发进行的同时,用离子束轰击正在生长的膜层,形成致密均匀结构(聚集密度接近于1),使膜层的稳定性提高,达到改善膜层光学和机械性能。

  

离子辅助镀技术与离子镀技术相比,薄膜的光学性能更佳,膜层的吸收减少,波长漂移极小,牢固度好,该技术适合室温基底和二氧化锆、二氧化钛等高熔点氧化物薄膜的镀制,也适合变密度薄膜、优质分光镜和高性能滤光片的镀制。

  

化学气相沉积就是利用气态先驱反应物,通过原子、分子间化学反应的途径来生成固态薄膜的技术。

  

CVD一般需要较高的沉积温度,而且在薄膜制备前需要特定的先驱反应物,在薄膜制备过程中也会产生可燃、有毒等一些副产物。但CVD技术制备薄膜的沉积速率一般较高。

  

CLD工艺简单,制造成本低,但膜层厚度不能精确控制,膜层强度差,较难获得多层膜,还存在废水废气造成的污染问题,已很少使用。

  

用光学功能薄膜制成的种类繁多的光学薄膜器件,已成为光学系统、光学仪器中不可缺少的重要部件。其应用已从传统的光学仪器发展到天文物理、航天、激光、电工、通信、材料、建筑、生物医学、红外物理、农业等诸多技术领域。

  

分为:基本光学薄膜、控光薄膜、光学薄膜材料

  

基本光学薄膜是指能够实现分光透射、分光反射、分光吸收和改变光的偏振状态或相位,可用于各种反射膜、增透膜和干涉滤波片的薄膜,它赋予光学元件各种使用性能,对保证光学仪器的质量起到决定性的作。

  

减反膜是用来减少光学元件表面反射损失的一种功能薄膜。它可以有单层和多层膜系构成。单层膜能使某一波长的反射率为零,多层膜在某一波段具有实际为零的反射率。在应用中,由于条件和应用对象不同,其所用的减反膜的类型与诸多因素有关,例如基片材料、波长领域、所需特征及成本等。

  

为减少光的反射消耗,增大光线的透射率,常在玻璃的表面上沉积一层减反膜。其原理是光的干涉现象。只要膜的折射率小于玻璃基片的折射率,就能都实现光的减反射作用。

  

多层减反膜主要是为了改进单层减反膜的不足,进一步提高减反膜的效果,因而采用增加膜层层数的措施。

  

反射膜的作用与减反膜相反,它是要求把大部分或几乎是全部入射光反射回去。如光学仪器、激光器、波导管、汽车、灯具的反射镜,都需要沉积镀制反射薄膜。反射膜有金属膜和介质膜两种

  

金属反射膜具有很高的反射率和一定的吸收能力。金属高反射膜仅用于对膜的吸收损耗没有特殊要求的场合。

  

金属高反射膜的吸收损失较大,在某些应用中,如多光束干涉仪、高质量激光器的反射膜,就要求沉积低吸收、高反射的全介质高反射膜。

  

控光薄膜分为阳光控制膜、低辐射率膜、光学性能可变换膜三种。

  

在玻璃上镀上一层光学薄膜,使玻璃对太阳光中的可见光部分有较高的透射率,而对太阳光中的红外部分有较高的反射率,并对太阳光中的紫外线部分有很高的吸收率。将它制成阳光镀膜幕墙玻璃,就能保证白天建筑物内有足够的亮度等等

  

在玻璃的表面镀制一层低辐射系数的薄膜,称为低辐射率膜,俗称隔热膜,它对红外线有较高的反射率。

  

光学性能可变换膜是指物质在外界环境影响下产生一种对光反应的改变,在一定外界条件(热、光、电)下,使它改变颜色并能复原,这种变色膜是一类有广阔应用前景的光学功能材料。

  

金属和合金是较为广泛的薄膜,具有反射率高、截止带宽、中性好、偏振效应小以及吸收可以改变等特点,在一些特殊用途的膜系中,它们有特别重要的作用。

  

化合物是有重要用途并广泛应用的光学薄膜,主要有:卤化物、氧化物、硫化物和硒化物。

  

半导体材料在近红外和远红外区透明,是一类重要的光学薄膜材料。在光学薄膜中使用最普遍的半导体材料是硅和锗。

  

综合国内外光学及光学薄膜的研究现状,光学薄膜的研究呈现以下几个发展趋势:

  

1、继续重视对传统光学仪器中光学薄膜应用的研究和开发,提高薄膜的光学质量,研究大面积镀膜技术及其应用;

  

2、开发与新型精密光学仪器及光电子器件要求相适应的光学薄膜及其材料的制备方法,以满足现代光学、空间技术、军事技术和全光网络技术日益迫切的需要;

  

3、开发极端光谱条件下的光学薄膜,如超窄带密集型波分复用滤波片,软X射线膜,高功率激光膜等的制备技术;

  

4、开发与环境保护息息相关的“绿色光学薄膜”,实现光能与人类健康需要的相互协调;

  

5、研究光学薄膜的材料物理、成膜过程的原位观察,实现镀膜过程的自动控制和超快速低温镀膜。

  

时至今日,光学薄膜已获得很大的发展,光学薄膜的生产已逐步走向系列化、程序化和专业化,但是,在光学薄膜的研究中还有不少问题有待进一步解决,光学薄膜现有的水平还需要进一步提高。科学家曾预言21世纪是光子世纪,而光学薄膜作为传输光子并实现其各种功能的重要载体,必然会在光学、光电子学及光子学获得突破性发展的同时,得到进一步的繁荣和发展。

  

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