CN106590176A - 一种量子点墨水及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种量子点墨水及其制备方法，量子点墨水包括量子点材料和至少一种醇醚类溶剂，其中，所述量子点材料占量子点墨水的重量百分比为0.01‑20%，醇醚类溶剂占量子点墨水的重量百分比为80‑99.99%。本发明的量子点墨水，所采用的溶剂具有较高的沸点，室温下不易挥发，可避免因溶剂挥发而导致喷嘴堵塞；同时墨水粘度、表面张力等参数也适合喷墨打印要求，另外溶剂可采用加热或真空干燥等方法去除。

Description

一种量子点墨水及其制备方法

技术领域

本发明涉及量子点材料领域，尤其涉及一种量子点墨水及其制备方法。

背景技术

量子点具有光色纯度高、发光量子效率高、发光颜色可调、使用寿命长等优良特性。这些特点使得以量子点材料作为发光层的量子点发光二极管（QLED）在固态照明、平板显示等领域具有广泛的应用前景，受到了学术界以及产业界的广泛关注。

量子点可分散于溶剂中配制成量子点墨水等印刷材料，适用于溶液法制备，可采用打印、移印、旋涂等方法制造量子点薄膜。根据量子点配体的差异，量子点可分为油溶性量子点和水溶性量子点。

喷墨打印（Ink-jet printing）技术近年来在光电子器件制造领域得到广泛的研究和应用，特别是用作平板显示器件例如OLED和QLED显示制造技术中，被认为是解决高成本和实现大面积的有效途径，这种技术可结合基于溶液的功能性材料和先进的喷墨打印设备来制作OLED或QLED显示屏，可提高材料的利用率和生产效率，降低制造成本，提高产能。

用于光电子器件的电子墨水，通常要求高纯度，且用于配制墨水的溶剂是易于去除的，以保证打印到光电子器件后最终得到高纯度的溶质材料薄膜，因此电子墨水配制过程中应尽量避免采用过多组分的溶剂或引入难以去除的添加剂。另外喷墨打印设备对墨水要求较高，例如合适的沸点、粘度、表面张力、以及分散均匀稳定的溶质等，给墨水配制带来较大的困难。

目前，已有数家公司报道了用于打印的量子点墨水：

英国纳米技术有限公司(Nanoco Technologies Ltd)公开了一种包含纳米粒子的可印刷的墨水制剂的方法(CN101878535B)。通过选用合适的墨水溶剂，比如甲苯和十二烷醇，得到了可印刷的纳米粒子墨水及相应的包含纳米粒子的薄膜。

三星(Samsung Electronics) 公开了一种用于喷墨打印的量子点墨水(US8765014B2)。这种墨水包含一定浓度的量子点材料、有机溶剂和具有高粘度的醇类聚合物添加剂。通过打印该墨水得到了量子点薄膜，并制备了量子点电致发光器件。

美国QD Vision，Inc.公开了一种量子点的墨水制剂，包含一种主体材料、一种量子点材料和一种添加剂(US2010264371A1)。

诸如此类，在这些已公开的报道中，为了调控墨水的物理参数，这些量子点墨水都包含有其它的添加剂，如醇类聚合物，但具有绝缘性质的聚合物添加剂不易去除，且引入这类聚合物往往会降低薄膜的电荷传输能力，对器件的光电性能具有负面影响，限制了其光电子器件的应用，因此适用于喷墨打印设备和打印工艺条件的量子点墨水有待改善。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种量子点墨水及其制备方法，旨在解决现有的量子点墨水会降低器件光电其性能的问题。

本发明的技术方案如下：

一种量子点墨水，其中，包括量子点材料和至少一种醇醚类溶剂，其中，所述量子点材料占量子点墨水的重量百分比为0.01-20%，醇醚类溶剂占量子点墨水的重量百分比为80-99.99%。

所述的量子点墨水，其中，室温条件下，所述量子点墨水的粘度范围为2-35cP。

所述的量子点墨水，其中，室温条件下，所述量子点墨水的表面张力为24-45mN/m。

所述的量子点墨水，其中，所述醇醚类溶剂为二元醇醚类溶剂或多元醇醚类溶剂。

所述的量子点墨水，其中，所述醇醚类溶剂为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇正丙醚、丙二醇异丙醚、丙二醇正丁醚、丙二醇叔丁醚、二乙二醇醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇二丁醚、二乙二醇己醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇丁醚、三乙二醇乙醚、三丙二醇甲醚或三丙二醇丁醚。

所述的量子点墨水，其中，所述量子点材料为II-VI族量子点材料、III-V族量子点材料或IV-VI族量子点材料。

所述的量子点墨水，其中，所述量子点材料为水溶性量子点材料。

所述的量子点墨水，其中，所述醇醚类溶剂的沸点范围在120℃-280℃之间。

所述的量子点墨水，其中，所述量子点的配体为巯基酸类或巯基醇类材料。

一种量子点墨水的制备方法，其中，包括：将量子点材料和至少一种醇醚类溶剂搅拌混合，得到量子点墨水，所述量子点材料占量子点墨水的重量百分比为0.01-20%，醇醚类溶剂占量子点墨水的重量百分比为80-99.99%。

有益效果：本发明提供的量子点油墨，溶剂种类单一，墨水粘度易于调节，得到的量子点墨水具有合适的参数，能够满足喷墨打印技术对量子点墨水的要求，应用在喷墨打印工艺过程中制备能够稳定出墨；同时醇醚类溶剂具有较高的沸点，在室温条件下挥发性较小，可以降低打印头在非工作状态下溶剂挥发造成喷嘴堵塞的概率。另外，溶剂可以通过真空蒸发或加热蒸发等方式去除，以形成量子点材料的薄膜，避免影响器件的光电性能。

具体实施方式

本发明提供一种量子点墨水及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所提供的一种量子点墨水，其包括量子点材料和至少一种醇醚类溶剂，其中，所述量子点材料占量子点墨水的重量百分比为0.01-20%，醇醚类溶剂占量子点墨水的重量百分比为80-99.99%。

本发明所采用的溶剂为醇醚类溶剂，其具有较高的沸点，室温下不易挥发，可避免因溶剂挥发而导致喷嘴堵塞；同时采用醇醚类溶剂配制的量子点墨水粘度、表面张力等参数也适合喷墨打印要求，此外，醇醚类溶剂可采用加热或真空干燥等方法去除。

优选的，所述量子点材料占量子点墨水的重量百分比为0.8-6%，即醇醚类溶剂占量子点墨水的重量百分比为94-99.2%。上述比例下，量子点墨水具有较佳的粘度和表面张力。

采用上述配方的量子点墨水，其室温条件下的粘度范围为2-35cP，优选的粘度范围为3-20cP，例如15 cP。此粘度范围的量子点墨水更适合于喷墨打印制备器件。

采用上述配方的量子点墨水，其室温条件下的的表面张力为24-45mN/m，优选的表面张力为26-36mN/m，例如30mN/m。此表面张力范围的量子点墨水更适合于喷墨打印制备器件。

优选的，所述的醇醚类溶剂中至少有一个醚键-O-和一个醇羟基-OH，其可以为二元醇醚类溶剂或多元醇醚类溶剂。

进一步，所述醇醚类溶剂为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇正丙醚、丙二醇异丙醚、丙二醇正丁醚、丙二醇叔丁醚、二乙二醇醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇二丁醚、二乙二醇己醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇丁醚、三乙二醇乙醚、三丙二醇甲醚或三丙二醇丁醚。本发明的量子点墨水中的醇醚类溶剂可以是上述中的一种，也可以是两种或两种以上的混合物。

所述醇醚类溶剂的沸点范围优选为120℃-280℃之间，优选的沸点范围为150℃-250℃，例如200℃，上述沸点条件下，可避免在室温条件下挥发，同时又容易在真空或加热条件下蒸发去除，从而形成较纯的量子点薄膜。

所述量子点材料为II-VI族量子点材料、III-V族量子点材料或IV-VI族量子点材料。

例如所述量子点材料为II-VI族的CdSe、CdS、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdSeSTe、ZnSeSTe或CdZnSeSTe中的一种或几种；或者为III-V族的InP、InAs或InAsP中的一种或几种；或者为IV-VI族的PbS、PbSe、PbTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe中的一种或几种。

本发明的量子点材料为量子点均一二元组分单核结构、量子点均一多元合金组分单核结构、量子点多元合金组分渐变单核结构、量子点二元组分分立核壳结构、量子点多元合金组分立核壳结构或量子点多元合金组分渐变核壳结构。

进一步，所述量子点材料为水溶性量子点材料，其配体为巯基酸类或巯基醇类材料。所述的巯基酸类材料为巯基乙酸、2-巯基丙酸、3-巯基丙酸、3-巯基苯甲酸、4-巯基苯甲酸、6-巯基己酸、巯基丁二酸、11-巯基十一烷酸、12-巯基十二酸、16-巯基十六酸中的一种或几种；所述的巯基醇类材料为2-巯基乙醇、1-硫代甘油、2-巯基-3-丁醇、4-巯基-1-丁醇、6-巯基-1-己醇、8-巯基-1-辛醇、9-巯基-1-壬醇、11-巯基-1-十一醇中的一种或几种。

本发明还提供一种量子点墨水的制备方法，其包括：将量子点材料和至少一种醇醚类溶剂搅拌混合，得到量子点墨水，所述量子点材料占量子点墨水的重量百分比为0.01-20%，醇醚类溶剂占量子点墨水的重量百分比为80-99.99%。

下面通过具体实施例来对本发明的量子点墨水及制备方法进行进一步说明。

实施例一

量子点墨水中，量子点为CdSe/ZnS水溶性量子点，量子点的配体为PEG，溶剂为二乙二醇甲醚。其中量子点材料（量子点加上配体）的重量百分比为5%，二乙二醇甲醚的重量百分比为95%。

其制备过程包括：将以下组分添加到500mL 单口烧瓶中，添加顺序为：10克的CdSe/ZnS水溶性量子点、186.27毫升即190克的二乙二醇甲醚溶剂，振荡搅拌混合物30 分钟，得到200克量子点墨水组合物。

实施例二

量子点墨水中，量子点为InP/ZnS水溶性量子点，量子点的配体为PEG，溶剂为乙二醇一丁醚和二乙二醇乙醚组成的二元混合溶剂。其中量子点材料（量子点加上配体）的重量百分比为2%，乙二醇一丁醚的重量百分比为48%、二乙二醇乙醚的重量百分比为50%。

其制备过程包括：将以下组分添加到500mL 单口烧瓶中，添加顺序为：4克的InP/ZnS水溶性量子点、106.35毫升即96克乙二醇一丁醚、101.52毫升即100克的二乙二醇乙醚溶剂，振荡搅拌混合物30 分钟，得到200克量子点墨水组合物。

综上所述，本发明提供的量子点油墨，溶剂种类单一，墨水粘度易于调节，得到的量子点墨水具有合适的参数，能够满足喷墨打印技术对量子点墨水的要求，应用在喷墨打印工艺过程中制备能够稳定出墨；同时醇醚类溶剂具有较高的沸点，在室温条件下挥发性较小，可以降低打印头在非工作状态下溶剂挥发造成喷嘴堵塞的概率。另外，溶剂可以通过真空蒸发或加热蒸发等方式去除，以形成量子点材料的薄膜，避免影响器件的光电性能。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种量子点墨水，其特征在于，包括量子点材料和至少一种醇醚类溶剂，其中，所述量子点材料占量子点墨水的重量百分比为0.01-20%，醇醚类溶剂占量子点墨水的重量百分比为80-99.99%。

2.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，室温条件下，所述量子点墨水的粘度范围为2-35cP。

3.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，室温条件下，所述量子点墨水的表面张力为24-45mN/m。

4.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述醇醚类溶剂为二元醇醚类溶剂或多元醇醚类溶剂。

5.根据权利要求4所述的量子点墨水，其特征在于，所述醇醚类溶剂为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇正丙醚、丙二醇异丙醚、丙二醇正丁醚、丙二醇叔丁醚、二乙二醇醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇二丁醚、二乙二醇己醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇丁醚、三乙二醇乙醚、三丙二醇甲醚或三丙二醇丁醚。

6.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述量子点材料为II-VI族量子点材料、III-V族量子点材料或IV-VI族量子点材料。

7.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述量子点材料为水溶性量子点材料。

8.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述醇醚类溶剂的沸点范围在120℃-280℃之间。

9.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述量子点材料的配体为巯基酸类或巯基醇类材料。

10.一种量子点墨水的制备方法，其特征在于，包括：将量子点材料和至少一种醇醚类溶剂搅拌混合，得到量子点墨水，所述量子点材料占量子点墨水的重量百分比为0.01-20%，醇醚类溶剂占量子点墨水的重量百分比为80-99.99%。