CN104830160A - 一种黑矩阵用改性黑色颜料液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种黑矩阵用改性黑色颜料液及其制备方法。根据本发明黑矩阵用改性黑色颜料液，在黑色颜料液中添加了聚多巴胺纳米颗粒，聚多巴胺纳米颗粒占黑色颜料液以重量百分比计的1～4％。根据本发明改性黑色颜料液的制备方法，该方法包括黑色颜料液的改性步骤：将聚多巴胺纳米颗粒添加至黑色颜料液中，搅拌1～3h得改性黑色颜料液。根据本发明方法制备得到的改性黑色颜料液以及用其制备得到的黑矩阵均具有良好的遮光性、极高的热稳定性和高阻抗值。
Description
技术领域
本发明涉及黑矩阵用黑色颜料液，尤其涉及一种黑矩阵用改性黑色颜料液及其制备方法。
背景技术
液晶显示领域，通常使用黑矩阵抑制红、绿、蓝单色光间混色，同时防止漏光提高对比度，因此需要使用高遮光性材料。
采用铬金属蒸镀膜方法虽然具有较高遮光性，但其形成工序复杂且成本高。目前主要采用颜料法实现上述目的，即用含黑色颜料的黑色颜料液制备黑矩阵。目前使用的黑色颜料一般为炭黑，为了提高遮光性需提高黑色颜料的浓度，但黑色颜料浓度越高黑色颜料液的显影性、粘合性、稳定性越低，因此需要具有更高遮光性的黑色颜料液，提高其遮光性能。
另外，现有黑色颜料液还存在热稳定性低、阻抗值低的问题，在提高黑色颜料液的遮光性能的同时，提高其热稳定性和阻抗值也是急需解决的问题。
发明内容
本发明提供一种黑矩阵用改性黑色颜料液及其制备方法，用以解决现有技术用于制备黑矩阵的黑色颜料液存在遮光性低、热稳定性低和阻抗性低的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种黑矩阵用改性黑色颜料液，在黑色颜料液中添加了聚多巴胺纳米颗粒，所述聚多巴胺纳米颗粒占所述黑色颜料液以重量百分比计的1～4％。
可选地，根据本发明的改性黑色颜料液，所述聚多巴胺纳米颗粒粒径为50～200nm。
可选地，根据本发明的改性黑色颜料液，所述黑色颜料液中含有以重量份计的：100份黑色颜料、含有20～50份固形份的分散剂、含有5～35份固形份的树脂。
根据本发明的另一方面，提供了一种改性黑色颜料液的制备方法，该方法包括黑色颜料液的改性步骤：
将所述聚多巴胺纳米颗粒添加至所述黑色颜料液中，搅拌1～3h得改性黑色颜料液。
可选地，根据本发明的制备方法，其中所述聚多巴胺纳米颗粒粒径为50～200nm。
可选地，根据本发明的制备方法，该方法包括黑色颜料液的制备步骤：
提供以重量份计的原料：100份黑色颜料、含有20～50份固形份的分散剂、含有5～35份固形份的树脂；
将所述原料混合均匀得黑色颜料液。
可选地，根据本发明的制备方法，所述分散剂的固形份浓度为40％。
可选地，根据本发明的制备方法，所述树脂的固形份浓度为40％。
可选地，根据本发明的制备方法，所述黑色颜料选自下述中的一种：炭黑颗粒、碳和有机黑。
可选地，根据本发明的制备方法，所述有机黑为二萘嵌苯或苯胺黑。
本发明有益效果如下：
本发明方法制备得到的改性黑色颜料液，由于添加了聚多巴胺纳米颗粒，具有良好的遮光性、热稳定性和阻抗性。用其制备得到的黑矩阵同样具备良好的遮光性、热稳定和和阻抗性。
附图说明
图1为聚多巴胺纳米颗粒的SEM图；
图2为干燥聚多巴胺纳米颗粒热重分析图；
图3为黑色颜料液动态光散射曲线。
具体实施方式
具体的实施方式仅为对本发明的说明，而不构成对本发明内容的限制，下面将结合附图和具体的实施方式对本发明进行进一步说明和描述。
根据本发明的黑矩阵用改性黑色颜料液，在黑色颜料液中添加了聚多巴胺纳米颗粒，聚多巴胺纳米颗粒占黑色颜料液以重量百分比计的1～4％。
聚多巴胺是人体真黑色素的主要构成成分，具有极强的吸光性能，可以保护机体细胞免受阳光伤害。聚多巴胺纳米颗粒作为一种新型有机复合物，作为黑色颜料粉添加到黑色颜料液中，提高了黑矩阵的遮光性能；聚多巴胺纳米颗粒具有极强的热稳定性和较低的导电性，添加聚多巴胺的黑色颜料液用于制备黑矩阵提高了黑矩阵的热稳定性和阻抗性能。使用根据本发明的改性黑色颜料液制备得到的黑矩阵的表面阻抗值范围可达到1013Ω/cm2～1016Ω/cm2，光密度值范围达4.2-4.4。
根据本发明的改性黑色颜料液，聚多巴胺纳米颗粒的粒径50～200nm。
根据本发明的改性黑色颜料液中添加的聚多巴胺纳米颗粒的粒径与黑色颜料液的粒径类似，效果才能达到最佳。而此粒径范围与黑色颜料液中黑色颜料(如炭黑)的粒径最为接近，分散效果最佳。
根据本发明的改性黑色颜料液中使用的聚多巴胺纳米颗粒采用如下方法制备得到：将多巴胺固体溶于水中，在溶液中加入NaOH调PH值至碱性(8.5～9.5)，室温搅拌22～26小时后，离心和水洗后在300℃下烘干即可得到聚多巴胺的纳米颗粒。其中通过调节多巴胺溶液的浓度可获得不同尺寸的聚多巴胺纳米颗粒。其中聚多巴胺纳米颗粒的粒径与多巴胺溶液的浓度满足如下线性关系式：d＝453.6c-10.3，其中d表示聚多巴胺纳米颗粒的粒径，单位为nm，c表示多巴胺溶液的浓度，当c的浓度范围为0.05mg/ml～0.5mg/ml时，得到的聚多巴胺纳米颗粒可以满足本发明的需求。图1示出了浓度为0.3mg/mL的多巴胺水溶液反应24h后所得聚多巴胺纳米颗粒的SEM结果，从图片1可以看出，其粒径约为125～140nm。图2示出了将0.3mg/mL浓度下制备得到的干燥的聚多巴胺纳米颗粒在空气气氛下的热重分析结果，从图2可以看出，干燥的聚多巴胺纳米颗粒经热重处理时不会有明显分解，在250℃时分解率不足2％，具有良好的热稳定性。图3示出了根据本发明一种实施方式的改性前黑色颜料液的动态光散射结果，直径为140.5nm，因此其粒径类似，适合将该聚多巴胺纳米颗粒加入进行改性。
根据本发明的改性黑色颜料液，黑色颜料液中含有以重量份计的：100份黑色颜料、含有20～50份固形份的分散剂和含有5～35份固形份的树脂。分散剂的固形份浓度优选40％；树脂的固形份浓度优选40％；黑色颜料选自下述中的一种：炭黑颗粒子、碳和有机黑。有机黑优选二萘嵌苯或苯胺黑。
在本发明中黑色颜料优选炭黑颗粒、碳和有机黑，所述黑色颜料用于制备黑色颜料液，在黑色颜料液中加入聚多巴胺纳米颗粒得到改性黑色颜料液。
分散剂一般为含有固形份的液态，固形份浓度优选40％。可用于本发明的分散剂较多，优选阳离子型分散剂。主要有BYK化学公司(德国)的商品名为DISPER BYK-160、DISPER BYK-161、DISPER BYK-162、DISPER BYK-163、DISPER BYK-164、DISPER BYK-165、DISPER BYK-166、DISPER BYK-171、DISPER BYK-182、DISPER BYK-184、DISPER BYK-2000、DISPER BYK-2001、DISPER BYK-2070、DISPER BYK-2150的产品；EFKA公司(荷兰)的商品名为EFKA-44、EFKA-46、EFKA-47、EFKA-48、EFKA-4010、EFKA-4050、EFKA-4055、EFKA-4020、EFKA-4015、EFKA-4060、EFKA-4300、EFKA-4330、EFKA-4400、EFKA-4406、EFKA-4510、EFKA-4800的产品；味之素株式会社的商品名为AJISPURPS-821、AJISPURPS-822、AJISPURPS-823的产品；Avecia公司(英国)的商品名为HINOACT T-6000、HINOACT T-7000、HINOACTT-8000的产品等。树脂一般为含有固形份的液态，固形份浓度优选40％。
根据本发明的改性黑色颜料液的制备方法，该方法包括黑色颜料液制备步骤：提供以重量份计的原料：100份黑色颜料、含有20～50份固形份的分散剂、含有5～35份固形份的树脂；将原料混合均匀得黑色颜料液。该方法包括黑色颜料液的改性步骤：将聚多巴胺纳米颗粒添加至所述黑色颜料液中，搅拌1～3h得改性黑色颜料液。
根据本发明制备方法得到的改性黑色颜料具有高遮光性、高阻抗和良好的热稳定性。
根据本发明改性黑色颜料液及其制备方法提供的可选因素较多，根据本发明的权利要求可以组合出不同的实施例，实施例仅用于对本发明进行进一步描述，并不对本发明构成限制。下面将结合实施例对本发明进行进一步地说明。
实施例1
根据本发明改性黑色颜料液的制备方法，首先进行黑色颜料液制备步骤：提供原料：100份黑色颜料、含有20份固形份的分散剂、含有5份固形份的树脂；将原料混合均匀即得黑色颜料液。其中，分散剂的固形份浓度为40％，树脂的固形份浓度为40％；黑色颜料为炭黑颗粒；之后进入改性步骤：将占黑色颜料液以重量百分比计的1％聚多巴胺纳米颗粒加入黑色颜料液中，搅拌1h即得到改性黑色颜料液。聚多巴胺纳米颗粒的粒径为50nm。
实施例2
根据本发明的改性黑色颜料液的制备方法，首先进行黑色颜料液制备步骤：提供原料：100份黑色颜料、含有50份固形份的分散剂、含有35份固形份的树脂；将原料混合均匀即得黑色颜料液。其中，分散剂的固形份浓度优选40％，树脂的固形份浓度为40％，黑色颜料为碳；之后进入改性步骤：将占黑色颜料液以重量百分比计的4％聚多巴胺纳米颗粒加入黑色颜料液中，搅拌3h即得到改性黑色颜料液，聚多巴胺纳米颗粒的粒径为200nm。
实施例3
根据本发明的改性黑色颜料液的制备方法，首先进行黑色颜料液制备步骤：提供原料：100份黑色颜料、含有35份固形份的分散剂、含有25份固形份的树脂；将原料混合均匀即得黑色颜料液。其中，分散剂的固形份浓度为40％，树脂的固形份浓度为40％；黑色颜料为炭黑颗粒；之后进入改性步骤：将占黑色颜料液以重量百分比计的3％聚多巴胺纳米颗粒加入黑色颜料液中，搅拌2h即得到改性黑色颜料液。聚多巴胺纳米颗粒的粒径为100nm。
实施例4
根据本发明的改性黑色颜料液的制备方法，首先进行黑色颜料液制备步骤：提供原料：100份黑色颜料、含有45份固形份的分散剂、含有30份固形份的树脂；将原料混合均匀即得黑色颜料液。其中，分散剂的固形份浓度为40％，树脂的固形份浓度为40％；黑色颜料为有机黑；之后进入改性步骤：将占黑色颜料液以重量百分比计的3％聚多巴胺纳米颗粒加入黑色颜料液中，搅拌2h即得到改性黑色颜料液。聚多巴胺纳米颗粒的粒径为125nm。
实施例5
根据本发明的改性黑色颜料液的制备方法，首先进行黑色颜料液制备步骤：提供原料：100份黑色颜料、含有38份固形份的分散剂、含有25份固形份的树脂；将原料混合均匀即得黑色颜料液。其中，分散剂的固形份浓度为40％，树脂的固形份浓度为40％；黑色颜料为炭黑颗粒；之后进入改性步骤：将占黑色颜料液以重量百分比计的2％聚多巴胺纳米颗粒加入黑色颜料液中，搅拌1.5h即得改性黑色颜料液。聚多巴胺纳米颗粒的粒径为120nm。
实施例6
根据本发明改性黑色颜料液的制备方法，首先进行黑色颜料液制备步骤：提供原料：100份黑色颜料、含有25份固形份的分散剂、含有15份固形份的树脂；将原料混合均匀即得黑色颜料液。其中，分散剂的固形份浓度为40％，树脂的固形份浓度为40％；黑色颜料为炭黑颗粒；之后进入改性步骤：将占黑色颜料液以重量百分比计的1.5％聚多巴胺纳米颗粒加入黑色颜料液中，搅拌2.5h即得改性黑色颜料液。聚多巴胺纳米颗粒的粒径为150nm。
根据本发明实施例1～6制备得到的改性黑色颜料液具有良好的遮光性能、极高的热稳定性和高阻抗值。用实施例1～6制备得到的改性黑色颜料液根据常规制备方法得到的黑矩阵，表面阻抗值范围达1013Ω/cm2～1016Ω/cm2，光密度值范围达4.2-4.4，说明具有良好的阻抗性能和遮光性。
另外，将根据本发明的实施例1-6制备得到的改性黑色颜料液用常规制备方法制备得到的黑矩阵，分别在250℃加热30min、60min、90min以及120min测试黑矩阵的阻抗值和光密度值以检测其热稳定性，阻抗值(Ω/cm2)的检测结果如表1所示，光密度值的检测结果如表2所示。
表1
| 时间(min) | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| 30 | 1016 | 1013 | 1014 | 1016 | 1015 | 1013 |
| 60 | 1015 | 1013 | 1014 | 1016 | 1015 | 1013 |
| 90 | 1015 | 1013 | 1014 | 1016 | 1015 | 1013 |
| 120 | 1015 | 1013 | 1014 | 1016 | 1014 | 1013 |
根据表1的数据可以看出，由实施例1-6制备得到的改性黑色颜料液用常规方法制备得到的黑矩阵，经加热处理后其阻抗值基本上未发生变化，保持在在1013Ω/cm2～1016Ω/cm2之间。
表2
| 时间(min) | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| 30 | 4.1 | 4.2 | 4.3 | 4.2 | 4.2 | 4.3 |
| 60 | 4.1 | 4.2 | 4.3 | 4.2 | 4.2 | 4.3 |
| 90 | 4.1 | 4.2 | 4.3 | 4.2 | 4.2 | 4.3 |
| 120 | 4.1 | 4.2 | 4.3 | 4.2 | 4.2 | 4.2 |
根据表2的数据可以看出，由实施例1-6制备得到的改性黑色颜料液用常规方法制备得到的黑矩阵，经加热处理后其光密度值保持在4.1-4.3之间，基本未发生变化。
根据表1和表2的数据可以看出，由根据本发明的改性黑色颜料液用常规制备方法得到的黑矩阵具有高阻抗值和极高的热稳定性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种黑矩阵用改性黑色颜料液，其特征在于，在黑色颜料液中添加了聚多巴胺纳米颗粒，所述聚多巴胺纳米颗粒占所述黑色颜料液以重量百分比计的1～4％。
2.如权利要求1所述的改性黑色颜料液，其特征在于，所述聚多巴胺纳米颗粒粒径为50～200nm。
3.如权利要求1所述的改性黑色颜料液，其特征在于，所述黑色颜料液中含有以重量份计的：100份黑色颜料、含有20～50份固形份的分散剂、含有5～35份固形份的树脂。
4.一种如权利要求1-3任一所述改性黑色颜料液的制备方法，其特征在于，该方法包括黑色颜料液的改性步骤：
将所述聚多巴胺纳米颗粒添加至所述黑色颜料液中，搅拌1～3h得改性黑色颜料液。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，其中所述聚多巴胺纳米颗粒粒径为50～200nm。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，该方法包括黑色颜料液的制备步骤：
提供以重量份计的原料：100份黑色颜料、含有20～50份固形份的分散剂、含有5～35份固形份的树脂；
将所述原料混合均匀得黑色颜料液。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂的固形份浓度为40％。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述树脂的固形份浓度为40％。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述黑色颜料选自下述中的一种：炭黑颗粒、碳和有机黑。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述有机黑为二萘嵌苯或苯胺黑。
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- 2015-04-17 CN CN201510184925.0A patent/CN104830160B/zh active Active
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| CN110154186A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-08-23 | 中国林业科学研究院林业新技术研究所 | 一种水性木材着色剂及着色方法 |
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