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华为5G柔性屏面世,背后的材料高端碳酸钙行业被看好!

   日期:2019-04-02     浏览:263    评论:0    
       2月24日,西班牙巴塞罗那,华为发布了首款5G折叠屏手机—— 华为Mate X,机身尺寸为8英寸,不对称外翻折叠
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这款国产黑科技一出现,立刻引发围观,登上热搜,成为全民讨论的热点.

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那它究竟有啥特别的?我们一起来看看,在此之前,三星、LG也各自发布一款双屏折叠手机,另外,进入2019年之后,A股开启狂奔模式,短短33个交易日中,沪指大涨12.44%,录得周线七连阳,创下自1992年以来的连阳新纪录,OLED指数更是大涨33.93%,OLED概念股国风塑业股价,已连续9个交易日涨停,暴涨135%。

华为5G柔性屏面世,背后的材料高端碳酸钙行业被看好!

 

在业内人士看来,随着越来越多手机厂商推折叠屏手机,柔性OLED产业链将受益,国内面板厂商也将迎来发展契机,可见柔性屏的时代已经到籁,据上海证券机构预测,在华为、三星等公司智能终端采用,可弯曲屏幕的推动下,预计到2020年底,AMOLED市场规模有望达到670亿美元,年复合增长率将超过45%

京东方、TCL、维信诺、深天马为首的柔性OLED产业巨头经过十余年的自主研发,已经处于下游应用爆发前夜,除了制造本身,其上游材料和设备产业链将迎来历史机遇

那么,大热的柔性屏背后,都有哪些技术?

柔性屏幕,一般指柔性OLED。相较于传统屏幕,柔性屏幕优势明显,不仅体积更加轻薄,而且功耗低于原有器件,有助于提升设备的续航能力,同时基于其可弯曲、柔韧性佳的特性,其耐用程度也大大高于传统的屏幕和降低设备意外损伤的概率。

而早在1974 年,施乐帕洛阿尔托研究中心的Gyricon电子纸,让柔性显示屏的概念自此诞生。这种可以像纸一样弯曲,又能直接显示图像的材料自提出后一直都很吸引人,只是由于技术成本等问题,在很长一段时间都不能从实验室走出。在功能机时代,NEC、京瓷、索尼等厂商推出了类似折叠屏幕的电子产品。这种折叠屏手机更像是翻盖手机的变种,利用超窄边框+铰链设计,简单地将两块硬屏叠加在一起,其实这并不算真正的柔性折叠屏幕。

到2012年,柔性屏取得突破性进展,屏幕制造商 Plastic Logic制造出完全有塑料材料生产的柔性显示屏,并2013 年展示了和英特尔共同打造出的柔性屏手机 MorePhone。

2013年,手机厂商索尼、三星几乎在同一时间对柔性屏幕投入相关技术研发。时隔五年时间折叠屏手机终于有突破性的实体展示在大众面前。历经几番周折,2018年10月,柔宇发布全球第一款折叠屏手机柔派,2019年,将有更多的手机厂商加入到柔性屏手机的研发和推广。

那么柔性显示对于我们薄膜从业人员来看,涉及哪些种类的薄膜及材料呢?我们一起盘点。

华为5G柔性屏面世,背后的材料高端碳酸钙行业被看好!

 

1.聚酰亚胺薄膜(PI薄膜)

柔性屏虽然可以实现弯曲,但如果频繁弯曲,就会出现如同金属纸张一样的疲劳问题。柔性屏幕如果多次弯曲加上长时间的使用,受到多次的压缩和拉伸应力后,屏幕中间可能会出现折痕损坏。此外,电路板、元器件在经受大量弯曲和非弯曲后,也可能导致折叠时受损或发生其他事故。现有的玻璃面板无法满足其高频率要求,手机厂商主要是用聚酰亚胺薄膜(透明PI膜)去替代现有玻璃盖板,CPI本身具有不错的可折叠性,但是PI材料无法满足硬度要求,需要在PI膜表面增加涂层来增强硬度。

透明聚酰亚胺薄膜全球专利申请量仅占全球聚酰亚胺薄膜专利申请量的9%左右,透明聚酰亚胺薄膜中国专利申请量也仅占中国聚酰亚胺薄膜专利申请量的2.6%左右。总体而言,透明聚酰亚胺薄膜领域的专利技术储备量偏低。全球范围内,具备CPI膜技术能力的厂家有Kolon,SKC和住友化学,国内参与透明聚酰亚胺薄膜研发的企业也陆续兴起。

2.聚酯薄膜(BOPET薄膜)

聚酯薄膜(BOPET薄膜)是很多柔性显示屏中多种功能膜的基膜或底膜,其中最常用的手机面板屏幕触控核心ITO薄膜(铟锡氧化物半导体透明导电膜),就是以BOPET薄膜为基材,在膜表面涂布导电材料铟锡氧化物制备,但是ITO的脆性不适用于柔性屏幕的应用。业内提出采用具有七项全能的纳米银线AgNWs来替代ITO做触控核心导电材料,但是纳米银线难做窄边框、蚀刻痕明显这些问题还需进一步改善。替代ITO的核心导电材料以纳米银导电膜为主,但纳米银导电膜的基材也是以BOPET薄膜为主。

在OLED弯曲过程中,为了防止屏幕的破损和折弯,一般需要在面板的底部黏贴一层保护膜,该保护膜具有较好的刚性,其基础材料也是BOPET薄膜。

3.环烯烃聚合物薄膜(COP薄膜)

由日本瑞翁公司开发生产一种早期应用于医疗的树脂,因其具备 高透明、低双折射率、低吸水、高刚性、高耐热、水蒸汽气密性好等特点,在一些特殊的高透明度和抗紫外线导电膜需求领域,采用COP薄膜替代BOPET作为基材。

4.液晶聚合物薄膜(LCP薄膜)

LCP塑胶原料全称Liquid CrystalPolymer,中文名称液晶聚合物,它是一种新型的高分子材料,在熔融态时一般呈现液晶性。LCP薄膜具备良好的高强度、高刚性、耐高温、电绝缘性等性能,同时相比PI薄膜具备更好的耐水性,因此是一种比PI膜更优异的薄膜类型。目前被广泛应用于柔性屏的排线、柔性手机的天线,扬声器的震膜等。

5.PE保护膜

除了防止面板弯折破损的保护膜外,在柔性屏的生产和运输流转过程中,需要一次性消耗较大量的聚乙烯作为基材的自粘保护膜,用于保护电子屏幕被异物刮花或中间环节污损等。常见的自粘性材料包括 EVA、超低密度聚乙烯、聚烯烃塑性体树脂。自粘保护膜的特点:加工流程简单;长时间使用无遗胶现象;材料成本较低;产品品种较少,应用于高档电子设备。

6.聚二甲基硅氧烷薄膜(PDMS薄膜)

PDMS薄膜属于一种高分子弹性聚合物薄膜,以聚二甲基硅氧烷为原料经特殊工艺制备。由于聚二甲基硅氧烷材料的特性,赋予了PDMS薄膜一定特异性能。弹性、低杨氏模量、优异的气体透过性、化学稳定性、热稳定性、低温柔韧性(-60~200℃保持优异性能)、全透明性、生物相容性。目前PDMS薄膜在疤痕贴、电子柔性器件、微流控芯片、、气体分离技术、智能能穿戴产品等中高端产品中均有不同程度的应用。

在这些薄膜的背后,碳酸钙将迎来历史机遇!

碳酸钙价格低廉、色泽洁白、性能良好,是橡胶、塑料、薄膜中广泛使用的无机填料,添加比例可达40%。经过表面活化处理后的轻钙,可广泛应用于薄膜行业中,只不过轻钙所需改性剂的量要比同等目数的重钙大,因而生产成本要高一些。碳酸钙在薄膜中的应用相当广泛,聚合物中加入适当的碳酸钙既可以降低成本,又可以改善某些方面的性能,增加其附加值。


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1、碳酸钙作为塑料薄膜填料的特点

作为高分子材料的填充物,碳酸钙可增加材料的尺寸稳定性、刚度、耐热性能,并降低成本。但同样会使其密度增加,若使用不当,会导致材料强度、抗冲击、韧性等力学性能和光泽度下降。

碳酸钙粉体作为薄膜材料的填料,是亲水性无机化合物,其表面有亲水性的羟基,呈现较强的碱性。这种亲水疏油的性质使得碳酸钙与有机高聚物的亲和性差,容易团聚,在高聚物内部分散不均匀,造成两材料间界面缺陷,直接应用效果不好。随着填充量的增加,这些缺点更加明显,如过量填充甚至使制品无法使用。为此我们需要对碳酸钙进行改性处理。

2、碳酸钙薄膜的制备方法

(1)填充法制膜

在膜的开发应用中,无机碳酸钙粉体是高分子材料最有效且常用的填料。填充法制膜工艺简单,是目前应用最广泛的方法。但由于碳酸钙与高分子相容性差,如果直接添加,填料难以分散均匀,导致填充体系加工困难、制品性能差、填料用量受限制。为了解决这些问题,通常将碳酸钙进行表面处理。

(2)原位沉析法制膜

在成膜前加入钙离子并加入碳酸根离子或通入二氧化碳,原位生成的碳酸钙颗粒沉积于高聚物表面。原位沉积法制备的复合膜,通过观察其断面发现碳酸钙与高分子间不是以简单的物理方式共混,而是发生化学吸附络合作用,从而也解决了碳酸钙与高分子的相容性问题,所得的膜质地均匀,性能较好。此方法较为新颖,有巨大的发展潜力,但目前应用不多。

3、碳酸钙对薄膜性能的影响

聚乙烯的成膜效果较好,不同的品种制成的膜性能不同,添加碳酸钙的聚乙烯膜在诸多方面性能都有所改善。

(1)力学性能方面

采用超细重质碳酸钙对LLDPE/mPE进行改性。结果表明,添加5%碳酸钙使薄膜的落镖冲击强度提高13.2%,断裂伸长率提高约5%,拉伸强度也略有提高。

(2)热性能方面

加入填充料后,由于碳酸钙的热稳定性好,可使制品的热膨胀系数、收缩率下降,制品的热稳定性随着填充料的增加而提高。

(3)其他性能

采用碳酸钙、滑石粉等材料改性的聚乙烯(LDPE、LLDPE)防雾滴膜,碳酸钙改性聚乙烯膜的无滴持效期较长,与防雾滴剂预混合可提高膜的防雾滴性能。相对于空白膜而言,碳酸钙改性的聚乙烯膜阻隔红外线和紫外线的能力有了一定的提高。添加碳酸钙的薄膜还可促进薄膜降解,在环境保护方面可起到积极的作用。

此外,添加碳酸钙后还可提高聚乙烯膜的透湿保鲜性和透气性等。

4、碳酸钙在薄膜中的应用

很多高聚物都可制膜,膜的应用范围很广,主要用作包装材料、保护性的农膜、地膜等。

(1)在聚乙烯膜中的应用

添加碳酸钙的聚乙烯成膜效果较好,是目前应用最广泛、用量最大的一种塑料包装薄膜,约占塑料包装薄膜耗用量的40%以上。

(2)在聚丙烯膜中的应用

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,多数采用双向拉伸技术制得高度取向的膜。双向拉伸的聚丙烯薄膜以其无毒性,优良的机械强度,广泛应用于印刷、复合、胶黏带等方面。

(3)在聚氯乙烯及其相关品种膜中的应用

碳酸钙可以用于聚氯乙烯膜,当其用量在规定范围内增加时,可提高膜的拉伸强度和断裂伸长率,究其原因是因为碳酸钙粒子本身有阻止银纹发展的作用。碳酸钙也可用于聚偏氯乙烯膜,碳酸钙的加入除了可以调节膜的阻隔性能之外,还可以改善聚偏氯乙烯的加工性能和薄膜的力学性能。

(4)在天然胶乳膜中的应用

碳酸钙是橡胶的优良填充剂,活性微细碳酸钙填充橡胶可显示出一定的补强性,可减少生胶用量,降低成本。将胶乳级专用碳酸钙和改性后的纳米碳酸钙分别加入到天然胶乳中并制成薄膜,此两种碳酸钙在橡胶基体中分散都较为均匀,加过碳酸钙的天然胶乳胶膜硬度略有提高,拉伸强度增大,耐热老化性能改善。

(5)在聚氨酯膜中的应用

碳酸钙可以用于制备碳酸钙/聚氨酯复合膜材料,在制备的膜中碳酸钙颗粒大小均匀,分散良好,聚氨酯和碳酸钙实现有效复合,结合强度较高,复合膜的硬度有了明显的提高。

(6)在壳聚糖膜中的应用

碳酸钙/壳聚糖复合膜往往不是将碳酸钙作为填料直接加入到壳聚糖中,而是将壳聚糖/钙盐通过与碳酸盐的相互作用利用原位沉析法得到高强度的碳酸钙/壳聚糖复合膜。实验表明,用此种方法制得的碳酸钙/壳聚糖膜具有较高的拉伸强度、较好的耐水性和热稳定性,在工业和医药等方面有潜在的应用。

5、应用展望

(1)碳酸钙在膜中的使用较为广泛,如何增大碳酸钙的用量,以进一步降低成本并能改善膜的综合性能,已成为大部分企业最关心的问题。

(2)同时,部分专家正在进一步研究碳酸钙在其他膜材料中的应用,扩大碳酸钙的使用范围,增强其综合性能,降低成本。

(3)制备碳酸钙膜的方法主要为填充碳酸钙法和原位沉淀法制膜,两种方法各有优点。填充碳酸钙法应用较为普遍,但仍然需要提高性能、降低成本;原位沉析法制得的膜性能较好,目前应用不多,有待进一步发展。

 
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