CN109703220A - 一种复合印章及其制备方法与转印量子点的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合印章及其制备方法与转印量子点的方法，方法包括步骤：制备印章基架，所述印章基架的材料为形状记忆聚合物；将所述印章基架的支柱压制成第一变形态支柱；将压制后的印章基架的支柱与印章底板共中心轴贴合，得到复合印章。本发明利用复合基架式的印章，能有效调控印章粘附力，提高了薄膜的转印效率，减少了对工艺条件的需求。

Description

一种复合印章及其制备方法与转印量子点的方法

技术领域

本发明涉及量子点转印技术领域，尤其涉及一种复合印章及其制备方法与转印量子点的方法。

背景技术

量子点具有发光颜色易于调节、色彩饱和度高、可溶液加工、高稳定性等诸多优点，量子点发光被视为下一代显示技术的有力竞争者。在制备量子点薄膜时，旋涂法是最快捷简便且成膜质量好的溶液加工方式，但一般只能用于制备单色发光器件，而在制造全彩发光器件时，必须制备出图案化量子点薄膜。

目前，图案化量子点薄膜的方法主要有喷墨打印、转印等。其中转印法可以有效利用旋涂法制备均匀薄膜，然后利用粘弹性体印章作为转移载体，利用供体基底与薄膜、印章与薄膜、目标基底与薄膜之间的粘附力的差异来实现整个转印过程。由于转印法所使用的通常都是粘弹性体印章，其粘性性质与负载力、剥离速度有关。目前普遍使用的印章材料是聚二甲基硅氧烷（PDMS），在转印过程中通常是先加载很大的压力，然后以很快的剥离速度将薄膜从供体基底转印到PDMS印章上。然而这种依靠动力学控制来增加印章粘附力的方法一方面对转印设备提出了很高的要求，另一方面，由于剥离速度太快，在转印后的图案边缘经常会存在缺陷。因此，需要一种更方便、更高效的方式来实现印章粘附力的调控。

在转印的过程中，牵涉到的三层结构是“印章-量子点薄膜-基底”，由两个界面“印章-量子点薄膜”和“量子点薄膜-基底”组成。转印过程中实际发生的就是裂纹在两个界面间的扩展。在外界载荷（剥离力）的作用下，使界面上裂纹尖端能量释放率大于界面韧性时，界面分层，量子点薄膜就会实现转印。而分层的顺序由界面的裂纹尖端能量释放率及界面韧性决定。普通的印章（凸型结构）中，剥离力施加在印章背表面或是基底背表面时，“凸起部分”的边缘会发生应力集中，极大的增加了边缘的裂纹尖端能量释放率，致使裂纹从边缘向中间扩散，最终贯穿整个界面，导致量子点薄膜与印章的分离。

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复合印章及其制备方法与转印量子点的方法，旨在提供一种方便、高效的方式来实现量子点的转印。

本发明的技术方案如下：

一种复合印章的制备方法，其中，包括步骤：

制备印章基架，所述印章基架的材料为形状记忆聚合物；

将所述印章基架的支柱压制成第一变形态支柱；

将印章基架的第一变形态支柱与印章底板共中心轴贴合，得到复合印章。

所述的复合印章的制备方法，其中，所述形状记忆聚合物为环氧树脂基形状记忆聚合物。

所述的复合印章的制备方法，其中，所述制备印章基架的步骤，具体包括：

将双酚环氧树脂、聚氧化丙烯双胺环氧固化剂与癸胺混合均匀，得到印章基架前体溶液；

将所述印章基架前体溶液加入到制备印章基架的模具中，加热使所述印章基架前体溶液固化，固化后与所述制备印章基架的模具分离，得到印章基架。

所述的复合印章的制备方法，其中，将所述印章基架的支柱压制成第一变形态支柱的步骤，具体包括：

将所述印章基架放入挤压模具中，在加热条件下对所述印章基架的支柱进行挤压，然后保持压力，冷却到室温，得到第一变形态支柱。

所述的复合印章的制备方法，其中，所述第一变形态支柱的横截面积小于或等于所述印章底板面积的1/2。

所述的复合印章的制备方法，其中，将印章基架的第一变形态支柱与印章底板共中心轴贴合，并在温度为60~80℃下胶结1~3小时，得到复合印章。

所述的复合印章的制备方法，其中，所述印章底板的厚度为所述第一变形态支柱直径的1/10~1/20。

一种复合印章，其中，采用如上所述的复合印章的制备方法制备而成。

一种利用如上所述复合印章转印量子点的方法，其中，包括步骤：

当所述印章基架的支柱处于第一变形态时，将所述复合印章与供体基底上的量子点薄膜接触，使量子点薄膜转印到所述复合印章上；

当所述印章基架的支柱处于初始态时，将具有量子点薄膜的复合印章与目标基底接触，使量子点薄膜转印到目标基底上。

所述的复合印章转印量子点的方法，其中，当所述印章基架的支柱处于第一变形态时，对所述印章基架进行加热处理，使所述第一变形态支柱回到初始态。

有益效果：本发明设计了一种复合基架式结构的复合印章，这种结构能够有效利用应力集中来调控复合印章与量子点薄膜之间的粘附力大小，从而实现更高效率、更完整地图案转印。

附图说明

图1为本发明实施例1制备初始态SMP印章基架的示意图。

图2为本发明实施例1制备第一变形态SMP印章基架的示意图。

图3为本发明实施例1第一变形态SMP印章基架与PDMS印章平板贴合，制备复合印章的示意图。

图4为本发明实施例1量子点转印过程的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种复合印章及其制备方法与转印量子点的方法，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。

本发明提供一种复合印章的制备方法较佳实施例，其中，包括步骤：

制备印章基架，所述印章基架的材料为形状记忆聚合物；

将所述印章基架的支柱压制成第一变形态支柱；

将压制后的印章基架的支柱与印章底板共中心轴贴合，得到复合印章。

本发明使用形状记忆聚合物(SMP)制备印章基架，所述形状记忆聚合物优选为环氧树脂基形状记忆聚合物，其制备印章基架的步骤具体包括：

将双酚环氧树脂（EPON826）、聚氧化丙烯双胺环氧固化剂（JEFFAMINE D-230）与癸胺混合均匀，得到印章基架前体溶液；

将所述印章基架前体溶液加入到制备印章基架的模具中，加热使所述印章基架前体溶液固化，固化后与所述制备印章基架的模具分离，得到印章基架。

更优选地，本发明将双酚环氧树脂加热至完全熔融后、加入聚氧化丙烯双胺环氧固化剂与癸胺，然后搅拌至混合均匀，得到所述印章基架前体溶液；其中双酚环氧树脂、聚氧化丙烯双胺环氧固化剂、癸胺的摩尔比为8:4:1。

更优选地，将所述印章基架前体溶液加入到制备印章基架的模具中，在90~110摄氏度加热1.0~2.0小时固化，再在120~140摄氏度加热0.5~1.5小时使其后固化，固化后与所述制备印章基架的模具分离，得到支柱玻璃转化温度为80~90摄氏度的印章基架。

更优选地，本发明所述制备印章基架的模具的形状可以为但不限于四棱柱、圆柱、梯形柱中的一种。

本发明将所述印章基架的支柱压制成第一变形态支柱的步骤，具体包括：

将所述印章基架放入挤压模具中，在加热（80~100摄氏度）条件下对所述印章基架的支柱进行挤压，然后保持压力，冷却到室温，得到第一变形态支柱。

本发明所述第一变形态支柱是指在外界条件作用下，形状记忆聚合物改变其初始状态，且在外界条件刺激下又能恢复其初始形状的情况下，所能达到的形变状态。

本发明将印章基架的第一变形态支柱与印章底板共中心轴贴合，得到复合印章的步骤中，所述印章底板通过以下方法制备得到：

将印章底板预聚体与固化剂加入到制备印章底板的模具中，加热使所述印章底板预聚体固化，固化后与所述制备印章底板的模具分离，得到所述印章底板。其中，所述印章底板预聚体和固化剂的质量比为（5~20）:1。优选地，所述印章底板的材料为PDMS。

优选地，所述第一变形态的支柱的横截面积小于或等于所述印章底板面积的1/2。需说明的是，本发明印章基架的支柱的横截面积是变动的，上述优选支柱的横截面积小于或等于所述印章底板面积的1/2，其中支柱的横截面积指的是支柱挤压至第一变形态时的横截面积。

优选地，所述印章底板的厚度为所述第一变形态支柱直径的1/10~1/20。这是因为印章底板可以用于抵消和补偿应力集中，当印章底板的厚度过大，整个复合印章的结构在力学上等同于一个厚的平板，剥离时的应力集中仍然会在边缘产生，裂纹会优先在边缘扩展，减弱复合印章与薄膜间的粘附力。当印章底板的厚度过小，无法起到有效抵消应力集中，应力集中会在支柱边缘发生，裂纹会优先在支柱边缘扩展，同样减弱复合印章与薄膜间的粘附力。本发明初始态的支柱直径大小应大于第一变形态的支柱直径，小于或等于印章底板直径。最佳的是，初始态的支柱直径大小等于印章底板直径，这时候复合印章就等同一个“T”型结构，复合印章与薄膜的粘附力最小。

所述将压制后的印章基架的支柱与印章底板共中心轴贴合，并在温度为60~80℃下胶结1~3小时，得到复合印章。

本发明还提供一种复合印章，其中，采用如上所述的复合印章的制备方法制备而成。本发明提供的复合基架式结构的复合印章，这种结构能够有效利用应力集中来调控复合印章与量子点薄膜之间的粘附力大小，从而实现更高效率、更完整地图案转印。

本发明还提供一种利用如上所述复合印章转印量子点的方法，其中，包括步骤：

当所述印章基架的支柱处于第一变形态时，将所述复合印章与供体基底上的量子点薄膜接触，使量子点薄膜转印到所述复合印章上；

当所述印章基架的支柱处于初始态时，将具有量子点薄膜的复合印章与目标基底接触，使量子点薄膜转印到目标基底上。

当所述印章基架的支柱处于第一变形态时，将所述复合印章与供体基底上的量子点薄膜接触，保持一定施加压力（20kPa~50kPa）5s，之后以>20mm/s的速度（如25mm/s，50mm/s）将复合印章与供体基底剥离，使量子点薄膜转印到所述复合印章上。弹性体复合印章与量子点薄膜之间的粘附力可以通过剥离速度控制。当剥离速度较大时，弹性体复合印章与量子点薄膜之间的粘附力强，强的粘附力可以确保将量子点薄膜完整地转印到复合印章上。此处选择上述较大的剥离速度，可以确保量子点薄膜完整地转印到复合印章上。

量子点薄膜转印到所述复合印章上后，再将复合印章加热到一定温度，这个温度大于印章基架所用材料的玻璃化温度，小于其塑性变形温度，如90摄氏度、120摄氏度，使印章基架的支柱回到初始态，然后复合印章与目标基底接触，以<1mm/s的速度（如0.1mm/s，0.5mm/s，0.9mm/s）将复合印章与目标基底剥离，使量子点薄膜转印到目标基底上。弹性体复合印章与量子点薄膜之间的粘附力可以通过剥离速度控制。此处选择较小的剥离速度，使弹性体复合印章与量子点薄膜之间的粘附力弱，弱的粘附力可以确保量子点薄膜与复合印章完全分离。

本发明所述印章基架的支柱处于初始态时，在加热条件下对所述印章基架的支柱进行加压处理，可以使所述初始态支柱回到第一变形态支柱。而当所述印章基架的支柱处于第一变形态时，对所述印章基架进行加热处理，可以使所述第一变形态支柱回到初始态支柱。

本发明使用形状记忆聚合物(SMP)制作印章基架、印章底板（如PDMS印章底板）作为与量子点薄膜的接触面。通过设计初始态、变形态的印章基架，可以调控剥离过程中的应力集中区域，在将量子点薄膜从供体基底转移到复合印章的过程中，利用横截面积较小的印章基架，使剥离时的应力均匀分布在中间区域，消除应力奇点，减少印章底板边缘的应力集中分布，从而减弱复合印章与量子点薄膜间裂纹的萌生与扩展，提高复合印章与量子点薄膜间的粘附力；在将量子点薄膜从复合印章转移到目标基底前，利用印章基架的形状记忆特性，使印章基架的支柱回到初始态，使剥离时的应力集中分布在印章底板边缘，加速复合印章与量子点薄膜间裂纹的产生与扩展，减弱复合印章与量子点薄膜间的粘附力。本发明利用复合基架式的印章，能有效调控复合印章粘附力，提高了量子点薄膜的转印效率，减少了对工艺条件的需求。

下面通过实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例的一种调控印章粘附力的转印方法，包括以下步骤：

1. 制备四棱柱形SMP印章基架：将双酚环氧树脂EPON826加热至70摄氏度，完全熔融后，加入聚氧化丙烯双胺环氧固化剂 （JEFFAMINE D-230）与癸胺，其中环氧树脂、固化剂、癸胺的摩尔比为8:4:1，搅拌混合均匀，将混合后得到的前体溶液注入四棱柱型模具里，如图1，在100摄氏度下加热1.5小时使其固化，再在130摄氏度下加热1小时使其后固化。将形状记忆聚合物与四棱柱型模具分离，得到四棱柱型SMP印章基架，其支柱的玻璃转化温度为85摄氏度；然后将四棱柱型SMP印章基架放入挤压模具中，如图2，加热到90摄氏度以上，挤压到需要的支柱宽度（横截面积小于底板图案面积的1/2），然后保持压力，冷却到室温；

2. 制备PDMS印章平板：将PDMS预聚体与固化剂加入到制备印章平板的模具中，其中PDMS印章平板的厚度为四棱柱型SMP印章基架第一变形态支柱直径的1/15，其中预聚体和固化剂的质量比为12:1，在烤箱中60摄氏度下加热30分钟；

3. 复合印章：如图3，将步骤1后得到的SMP印章基架与PDMS印章平板共中心轴贴合，在70摄氏度下胶结2小时以上，得到复合印章；

4. 转印量子点薄膜：如图4，将复合印章与供体量子点薄膜接触，并在35kPa施加压力下保持5s，之后以30mm/s的速度将复合印章与供体量子点薄膜剥离，将量子点薄膜转印到复合印章上，再将复合印章加热到90摄氏度以上，使SMP印章基架的支柱回到初始态，然后复合印章与目标基底共接触，以0.8mm/s的速度将复合印章与目标基底剥离，在目标基底上得到图案化的量子点薄膜。

实施例2

本实施例的一种调控印章粘附力的转印方法，包括以下步骤：

1. 制备圆柱形SMP印章基架：将双酚环氧树脂EPON826加热至70摄氏度，完全熔融后，加入聚氧化丙烯双胺环氧固化剂 （JEFFAMINE D-230）与癸胺，其中环氧树脂、固化剂、癸胺的摩尔比为8:4:1，搅拌混合均匀，将混合后得到的前体溶液注入圆柱型模具里，在100摄氏度下加热1.5小时使其固化，再在130摄氏度下加热1小时使其后固化。将形状记忆聚合物(SMP)与圆柱型模具分离，得到圆柱型SMP印章基架，其支柱的玻璃转化温度为80摄氏度；然后将四棱柱型SMP印章基架放入挤压模具中，加热到90摄氏度以上，挤压到需要的支柱宽度（横截面积等于底板图案面积的1/2），然后保持压力，冷却到室温；

2. 制备PDMS印章平板：将PDMS预聚体与固化剂加入到制备印章平板的模具中，其中PDMS印章平板的厚度为SMP印章基架第一变形态支柱直径的1/10，其中PDMS预聚体和固化剂的质量比为5:1，在烤箱中60摄氏度加热30分钟；

3. 复合印章：将步骤1得到的SMP印章基架与PDMS印章平板共中心轴贴合，在70摄氏度下胶结2小时以上，得到复合印章；

4. 转印量子点薄膜：将复合印章与供体量子点薄膜接触，在20kPa施加压力下保持5s，之后以30mm/s的速度将复合印章与供体量子点薄膜剥离，将量子点薄膜转印到复合印章上，再将复合印章加热到90摄氏度以上，使SMP印章基架的支柱回到初始态，然后复合印章与目标基底共接触，以0.5mm/s的速度将复合印章与目标基底剥离，在目标基底上得到图案化的量子点薄膜。

实施例3

本实施例的一种调控印章粘附力的转印方法，包括以下步骤：

1. 制备梯形柱SMP印章基架：将双酚环氧树脂EPON826加热至70摄氏度，完全熔融后，加入聚氧化丙烯双胺环氧固化剂 （JEFFAMINE D-230）与癸胺，其中环氧树脂、固化剂、癸胺的摩尔比为8:4:1，搅拌混合均匀，将混合均匀的前体溶液注入梯形柱模具里，在100摄氏度加热1.5小时固化，再在130摄氏度加热1小时使其后固化。将形状记忆聚合物与梯形柱模具分离，得到梯形柱SMP印章基架，其支柱的玻璃转化温度为90摄氏度；然后将SMP印章基架放入挤压模具中，加热到90摄氏度以上，挤压到需要的支柱宽度（横截面积小于底板图案面积的1/2），然后保持压力，冷却到室温；

2. 制备PDMS印章平板：将PDMS预聚体与固化剂加入到制备印章平板的模具中，其中PDMS印章平板的厚度为SMP印章基架第一变形态支柱直径的1/20，其中PDMS预聚体和固化剂的质量比为20:1，在烤箱中60摄氏度加热30分钟；

3. 复合印章：将步骤1后得到的SMP印章基架与PDMS印章平板共中心轴贴合，在70摄氏度下胶结2小时以上，得到复合印章；

4. 转印量子点薄膜：将复合印章与供体量子点薄膜接触，在 50kPa施加压力下保持5s，之后以40mm/s的速度将复合印章与供体量子点薄膜剥离，将量子点薄膜转印到复合印章上，再将复合印章加热到90摄氏度以上，使SMP印章基架支柱回到初始态，然后复合印章与目标基底共接触，以0.6mm/s的速度将复合印章与目标基底剥离，在目标基底上得到图案化的量子点薄膜。

综上所述，本发明提供的一种复合印章及其制备方法与转印量子点的方法，本发明使用形状记忆聚合物(SMP)制作印章基架、印章底板作为与量子点薄膜的接触面。通过设计初始态、变形态的印章基架，可以调控剥离过程中的应力集中区域，在将量子点薄膜从供体基底转移到印章的过程中，利用横截面积较小的印章基架，使剥离时的应力均匀分布在中间区域，消除应力奇点，减少印章平板边缘的应力集中分布，从而减弱复合印章与量子点薄膜间裂纹的萌生与扩展，提高复合印章与量子点薄膜间的粘附力；在将量子点薄膜从复合印章转移到目标基底前，利用印章基架的形状记忆特性，使印章基架的支柱回到初始态，使剥离时的应力集中分布在印章平板边缘，加速复合印章与量子点薄膜间裂纹的产生与扩展，减弱复合印章与量子点薄膜间的粘附力。本发明利用复合基架式的印章，能有效调控印章粘附力，提高了量子点薄膜的转印效率，减少了对工艺条件的需求。

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)

1.一种复合印章的制备方法，其特征在于，包括步骤：

制备印章基架，所述印章基架的材料为形状记忆聚合物；

将所述印章基架的支柱压制成第一变形态支柱；

将印章基架的第一变形态支柱与印章底板共中心轴贴合，得到复合印章。

2.根据权利要求1所述的复合印章的制备方法，其特征在于，所述形状记忆聚合物为环氧树脂基形状记忆聚合物。

3.根据权利要求1所述的复合印章的制备方法，其特征在于，所述制备印章基架的步骤，具体包括：

将双酚环氧树脂、聚氧化丙烯双胺环氧固化剂与癸胺混合均匀，得到印章基架前体溶液；

将所述印章基架前体溶液加入到制备印章基架的模具中，加热使所述印章基架前体溶液固化，固化后与所述制备印章基架的模具分离，得到印章基架。

4.根据权利要求1所述的复合印章的制备方法，其特征在于，将所述印章基架的支柱压制成第一变形态支柱的步骤，具体包括：

将所述印章基架放入挤压模具中，在加热条件下对所述印章基架的支柱进行挤压，然后保持压力，冷却到室温，得到第一变形态支柱。

5.根据权利要求1所述的复合印章的制备方法，其特征在于，所述第一变形态支柱的横截面积小于或等于所述印章底板面积的1/2。

6.根据权利要求1所述的复合印章的制备方法，其特征在于，将印章基架的第一变形态支柱与印章底板共中心轴贴合，并在温度为60~80℃下胶结1~3小时，得到复合印章。

7.根据权利要求1所述的复合印章的制备方法，其特征在于，所述印章底板的厚度为所述第一变形态支柱直径的1/10~1/20。

8.一种复合印章，其特征在于，采用权利要求1~7任一项所述的复合印章的制备方法制备而成。

9.一种利用权利要求8所述复合印章转印量子点的方法，其特征在于，包括步骤：

当所述印章基架的支柱处于第一变形态时，将所述复合印章与供体基底上的量子点薄膜接触，使量子点薄膜转印到所述复合印章上；

当所述印章基架的支柱处于初始态时，将具有量子点薄膜的复合印章与目标基底接触，使量子点薄膜转印到目标基底上。

10.根据权利要求9所述的复合印章转印量子点的方法，其特征在于，当所述印章基架的支柱处于第一变形态时，对所述印章基架进行加热处理，使所述第一变形态支柱回到初始态。