CN108929597A - 量子点导电墨水及量子点膜 - Google Patents

量子点导电墨水及量子点膜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种量子点导电墨水，包含量子点及第一溶剂，还包含第二溶剂和第三溶剂，所述第二溶剂是具有2,6‑二甲基辛烷碳骨架结构的萜醇及其衍生物，卤代萘，卤代苯，C1～C13烷烃基苯中的任意一种，所述第三溶剂是高沸点的饱和烃类溶剂。在墨水中加入第二溶剂和第三溶剂，促进了量子点在体系中的溶解，提高了墨水的稳定性。将该量子点导电墨水应用于电流体打印机时，无需配体交换，过程简单，并且打印效果好。

Description

量子点导电墨水及量子点膜
技术领域
本申请属于打印技术领域，具体涉及一种量子点导电墨水及量子点膜。
背景技术
在打印技术领域中，电流体打印技术是利用电场诱导产生流体流动，以拉伸微细喷嘴内部的墨液，使墨液形成墨滴并喷射到基板上，获取高分辨率图案或制造微纳米级别电子器件的技术。与传统喷墨打印技术相比，电流体喷墨打印具有墨点形状可控、定位准确、分辨率高等优点，在众多领域具有广阔的应用前景。
由于量子点具有色域宽、色纯度高、发光波长可调、易合成加工等优异性能，常被用作喷墨打印材料。然而，现有量子点导电墨水稳定性差，打印效果不好。
发明内容
针对上述技术问题，本申请提供一种量子点导电墨水。
根据本申请的一个方面，提供了一种量子点导电墨水，包含量子点及第一溶剂，还包含第二溶剂，第二溶剂是具有2,6-二甲基辛烷碳骨架结构的萜醇及其衍生物，卤代萘，卤代苯，C1～C13烷烃基苯中的任意一种。本申请的量子点导电墨水中，量子点能均匀分散，长时间保持分散稳定性，墨水长久放置后仍保持澄清透明，没有出现分层或者团聚现象，并且量子点不需要进行配体交换即可应用于打印，打印过程流畅。
进一步地，上述具有2,6-二甲基辛烷碳骨架结构的萜醇及其衍生物包括芳樟醇，香叶醇，橙花醇，四氢芳樟醇，香茅醇，月桂烯醇，松油醇，二氢松油醇。发明人发现，量子点在第一溶剂中的溶解性较低，量子点容易从墨水中析出，稳定性较差。当加入第二溶剂后，量子点可以在墨水中较好地分散，提高了墨水稳定性。
进一步地，以重量分数计，第二溶剂占墨水总重的25～45％。
进一步地，第一溶剂包括苯乙腈、苯甲腈、邻甲苯乙腈、间氯苯胺、间硝基甲苯、对乙基苯甲酰氯。发明人发现，选用沸点低的第一溶剂时，溶剂挥发较快，在进行打印时，由于墨滴边缘和中心干燥速度不同，会产生较为严重的咖啡环现象，并且容易造成墨滴干燥，造成喷嘴堵塞。当选用沸点较高的苯乙腈，苯甲腈，邻甲苯乙腈，间氯苯胺，间硝基甲苯或对乙基苯甲酰氯时，溶剂挥发较慢，使得打印时墨滴边缘和中心干燥速度相近，有效抑制了咖啡环效应，避免了打印时由于墨滴干燥而喷嘴堵塞的问题。同时，这些溶剂的电导率高、导电性能好，满足电流体打印机的要求。
进一步地，以重量分数计，第一溶剂占墨水总重的20～40％。
进一步地，量子点导电墨水还包含第三溶剂，第三溶剂选自癸烷、环癸烷、十一烷、2-甲基十一烷、3-甲基十一烷、2,6-二甲基十一烷、十二烷、十三烷、十四烷中的一种或多种。第三溶剂选用沸点较高烷烃类溶剂，挥发慢，避免了打印时由于墨滴干燥而喷嘴堵塞的问题。发明人发现，第三溶剂的加入，促进了量子点在墨水中的溶解，提高了墨水的稳定性。第二溶剂不仅与第一溶剂如苯乙腈、苯甲腈、邻甲苯乙腈、间氯苯胺、间硝基甲苯或对乙基苯甲酰氯混溶效果好，与第三溶剂癸烷、环癸烷、十一烷、2-甲基十一烷、3-甲基十一烷、2,6-二甲基十一烷、十二烷、十三烷或十四烷等饱和烃类的混溶效果也较好，进而促进了量子点在墨水中的溶解，避免了量子点发生团聚或沉淀，提高了墨水体系的稳定性。
进一步地，以重量分数计，第三溶剂占墨水总重的30～50％。
进一步地，量子点在墨水的浓度为10～400mg/mL。量子点选自红色量子点、绿色量子点和蓝色量子点中的任意一种或多种，包括II-VIA族化合物、IV-VIA族化合物、III-VA族化合物、I-VIA族化合物中的至少一种。量子点的结构包括具有单核结构、核-单层壳结构和核-多层壳结构中的一种，包括CdS、CdSe、CdSeS、CdZnSeS、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnS、InP、InP/ZnS或者ZnSe/ZnS。量子点的组成形式不受限制，可以为掺杂或非掺杂的量子点。
进一步地，量子点具有表面配体，所述表面配体为硫醇配体、酸配体或胺配体中的一种或多种。硫醇配体包括辛硫醇、十二硫醇和十八硫醇。酸配体包括十一烯酸、十四酸、油酸和硬脂酸。胺配体包括油胺、正辛胺和其它烷基胺。发明人发现，上述量子点表面配体与第一溶剂和第二溶剂均适配，特别是，量子点在体系中能均匀分散，量子点墨水长时间放置后，量子点也不会发生沉淀，墨水仍保持澄清透明，没有出现分层或者团聚现象。进一步地，量子点导电墨水的电导率为10-8～10μS/cm，满足电流体打印机的要求。将该量子点导电墨水应用于电流体打印机时，打印过程顺畅。
进一步地，量子点导电墨水的粘度为5～15mPa·s，表面张力为25～30mN/m。
根据本申请的另一方面，提供了一种量子点膜，该量子点膜由上述量子点导电墨水制作而成。本发明中的量子点导电墨水表面张力，粘度等参数合适，进而在打印时过程流畅，所制备的量子点膜的成膜性好，出光均匀。
有益效果：利用电导率较高的导电溶剂作为墨水的第一溶剂，如苯乙腈，满足了打印机的导电要求。在墨水中加入第二溶剂和第三溶剂，促进了量子点在体系中的溶解，提高了墨水的稳定性，长时间放置后，量子点也不会发生沉淀或出现分层现象。将本申请的量子点导电墨水应用于电流体打印机时，有效地抑制了咖啡环效应，打印过程流畅，所制备的量子点膜的成膜性好，出光均匀。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式，对本申请实施例中的技术方案进行详细地描述。应注意的是，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部实施方式。
实施例1
量子点导电墨水，包括：
(1)红光InP量子点，在墨水中的浓度为10mg/mL；
(2)第一溶剂为苯乙腈，占墨水总重量的20％；
(3)第二溶剂为芳樟醇，占墨水总重量的35％；
(4)第三溶剂为十三烷，占墨水总重量的43％。
对上述墨水进行表征，电导率为0.2μS/cm，粘度为6.5mPa·s，表面张力为25mN/m，这些参数均满足电流体打印机的要求。该量子点墨水静置1080小时后仍保持澄清透明，没有出现分层或者团聚现象。将该墨水应用于电流体打印机进行打印时，过程流畅，得到的量子点膜的膜面光滑平整，成膜均匀。
实施例2
量子点导电墨水，包括：
(1)红光CdSe量子点，在墨水中的浓度为50mg/mL；
(2)第一溶剂为苯甲腈，占墨水总重量的30％；
(3)第二溶剂为溴代萘，占墨水总重量的35％；
(4)第三溶剂为癸烷与十三烷的混合溶剂，占墨水总重量的33％。
对上述墨水进行表征，电导率为0.25μS/cm，粘度为7.2mPa·s，表面张力为26mN/m，这些参数均满足电流体打印机的要求。该量子点墨水静置1020小时后仍保持澄清透明，没有出现分层或者团聚现象。将该墨水应用于电流体打印机进行打印时，过程流畅，得到的量子点膜的膜面光滑平整，成膜均匀。
实施例3
量子点导电墨水，包括：
(1)蓝光CdSeS量子点，在墨水中的浓度为100mg/mL；
(2)第一溶剂为间氯苯胺，混合溶剂占墨水总重量的34％；
(3)第二溶剂为溴代苯，占墨水总重量的32％；
(4)第三溶剂为癸烷与十三烷的混合溶剂，占墨水总重量的30％。
对上述墨水进行表征，电导率为0.42μS/cm，粘度为9.5mPa·s，表面张力为26.3mN/m，这些参数均满足电流体打印机的要求。该量子点墨水静置1104小时后仍保持澄清透明，没有出现分层或者团聚现象。将该墨水应用于电流体打印机进行打印时，过程流畅，得到的量子点膜的膜面光滑平整，成膜均匀。
实施例4
量子点导电墨水，包括：
(1)绿光CdZnSeS量子点，在墨水中的浓度为80mg/mL；
(2)第一溶剂为邻甲苯乙腈，占墨水总重量的26％；
(3)第二溶剂为乙基苯，占墨水总重量的35％；
(4)第三溶剂为环癸烷与十四烷的混合溶剂，占墨水总重量的36％。
对上述墨水进行表征，电导率为0.27μS/cm，粘度为7.8mPa·s，表面张力为26.7mN/m，这些参数均满足电流体打印机的要求。该量子点墨水静置1136小时后仍保持澄清透明，没有出现分层或者团聚现象。将该墨水应用于电流体打印机进行打印时，过程流畅，得到的量子点膜的膜面光滑平整，成膜均匀。
实施例5
量子点导电墨水，包括：
(1)绿光CdS/ZnS量子点，在墨水中的浓度为120mg/mL；
(2)第一溶剂为间硝基甲苯，占墨水总重量的24％；
(3)第二溶剂为四氢芳樟醇，占墨水总重量的32％；
(4)第三溶剂为2,6-二甲基十一烷，占墨水总重量的40％。
对上述墨水进行表征，电导率为0.45μS/cm，粘度为9.8mPa·s，表面张力为28.3mN/m，这些参数均满足电流体打印机的要求。该量子点墨水静置1282小时后仍保持澄清透明，没有出现分层或者团聚现象。将该墨水应用于电流体打印机进行打印时，过程流畅，得到的量子点膜的膜面光滑平整，成膜均匀。
实施例6
量子点导电墨水，包括：
(1)绿光CdSe/ZnS量子点，在墨水中的浓度为150mg/mL；
(2)第一溶剂为对乙基苯甲酰氯，占墨水总重量的28％；
(3)第二溶剂为二氢松油醇，占墨水总重量的34％；
(4)第三溶剂为十一烷与十三烷的混合溶剂，占墨水总重量的33％。
对上述墨水进行表征，电导率为0.39μS/cm，粘度为9mPa·s，表面张力为27.5mN/m，这些参数均满足电流体打印机的要求。该量子点墨水静置1320小时后仍保持澄清透明，没有出现分层或者团聚现象。将该墨水应用于电流体打印机进行打印时，过程流畅，得到的量子点膜的膜面光滑平整，成膜均匀。
由上述实施例可知，本申请通过在墨水体系中加入第二溶剂和第三溶剂，促进了量子点在体系中的溶解，提高了墨水的稳定性，使墨水在长时间放置下也不会发生沉淀或分层现象，仍然澄清透明。利用电流体打印机进行喷墨打印时，过程流畅，成膜性好。
尽管发明人已经对本申请的技术方案做了较详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例作出修改和/或变通或者采用等同的替代方案是显然的，都不能脱离本申请精神的实质，本申请中出现的术语用于对本申请技术方案的阐述和理解，并不能构成对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种量子点导电墨水，包含量子点及第一溶剂，其特征在于，所述量子点导电墨水还包含第二溶剂，
所述第二溶剂是具有2,6-二甲基辛烷碳骨架结构的萜醇及其衍生物，卤代萘，卤代苯，C1～C13烷烃基苯中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的量子点导电墨水，其特征在于，以重量分数计，所述第二溶剂占墨水总重的25～45％。
3.根据权利要求1所述的量子点导电墨水，其特征在于，所述第一溶剂包括苯乙腈、苯甲腈、邻甲苯乙腈、间氯苯胺、间硝基甲苯、对乙基苯甲酰氯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的量子点导电墨水，其特征在于，以重量分数计，所述第一溶剂占墨水总重的20～40％。
5.根据权利要求1所述的量子点导电墨水，其特征在于，所述量子点导电墨水还包含第三溶剂，所述第三溶剂包括癸烷、环癸烷、十一烷、2-甲基十一烷、3-甲基十一烷、2,6-二甲基十一烷、十二烷、十三烷、十四烷中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的量子点导电墨水，其特征在于，以重量分数计，所述第三溶剂占墨水总重的30～50％。
7.根据权利要求1所述的量子点导电墨水，其特征在于，所述量子点在墨水中的浓度为10～400mg/mL。
8.根据权利要求1所述的量子点导电墨水，其特征在于，所述量子点具有表面配体，所述表面配体为硫醇配体、酸配体或胺配体中的一种或多种。
9.根据权利要求1～8所述的任意一种量子点导电墨水，其特征在于，所述量子点导电墨水的电导率为10-8～10μS/cm。
10.一种量子点膜，其特征在于，所述量子点膜由权利要求1～9中任一项所述的量子点导电墨水制作而成。
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