CN111370557A - 一种多层共挤制备光学基片的方法以及一种光学基片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学材料技术领域，提供了一种多层共挤制备光学基片的方法以及一种光学基片。本发明提供的方法包括以下步骤：将发光层材料和保护层材料进行多层共挤成型，得到光学基片。本发明利用多层共挤技术制备光学基片，可以实现一次成型，工艺步骤简单，可大批量生产，且生产成本低；进一步的，本发明可以根据所需发光性质进行色彩调整，可以方便的设置多层发光层，无需增加其他步骤；本发明制备得到的光学基片结构紧凑，发光性能好，且本发明以热塑性树脂为发光层和保护层的基础材料，所得光学基片性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及光学材料技术领域，尤其涉及一种多层共挤制备光学基片的方法以及一种光学基片。
背景技术
光信号处理与传输技术在各个领域中均有应用，应用最广泛的是在LED显示屏中，随着电子技术的发展，LED显示屏已经全面普及，其中最重要的基础部件为光学基片。
目前，量子点膜是最成熟、应用广泛的光学基片，市面上大部分的量子点电视和显示设备均采用量子点膜。量子点膜采用“三明治”结构，在量子点层的上下两个表面覆盖有水氧阻隔膜。由于量子点材料具有极高的活性，易与空气中的水汽和氧气发生反应而造成性能显著衰退，传统的量子点膜将量子点配胶后夹在中间，虽然上下覆盖阻隔层，但量子点夹层还是容易裸露出来，目前本领域中使用的量子点膜都需要边封才可阻止氧化，而封边工艺非常复杂，难以操作，量子点膜的制备成本也较高。
此外，本领域常见的光学基片还有量子点扩散板，量子点扩散板包括板体和涂覆在板体外表面的水氧阻隔层，量子点和光扩散剂均匀分散在板体内。这种光学基片制备方法复杂，步骤较多，不能一次成型，难以大批量生产。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种多层共挤制备光学基片的方法以及一种光学基片。本发明利用多层共挤制备光学基片，可以实现一次成型，工艺简单可大批量生产，生产成本低，且所得光学基片结构紧凑，性能优异。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种多层共挤制备光学基片的方法，包括以下步骤：
将发光层材料和保护层材料进行多层共挤成型，得到光学基片；所述光学基片具有夹芯结构，所述夹芯结构的芯层为发光层，芯层两侧为保护层；
所述保护层材料为热塑性树脂；所述发光层材料由热塑性树脂和发光材料混合得到，所述发光材料粘结在热塑性树脂表面。
优选的，所述发光层的层数≥1层；所述芯层单侧的保护层的层数为2～5层。
优选的，所述发光层的单层厚度为0.05～0.5mm；所述保护层的单层厚度为0.01～0.15mm。
优选的，所述发光层材料的制备方法包括以下步骤：在热塑性树脂表面涂覆胶粘剂，然后裹上发光材料，固化后得到所述发光层材料。
优选的，所述发光材料包括水相量子点微晶、水相量子点改性微晶、钙钛矿发光材料、硅酸盐荧光粉、铝酸盐荧光粉、硅铝酸盐荧光粉、氮化物荧光粉、钨酸盐荧光粉、钼酸盐荧光粉、硫化物荧光粉、氟化物荧光粉、磷酸盐荧光粉和稀土氧化物荧光粉中的一种或几种。
优选的，所述发光材料的粒径为300目以上。
优选的，所述热塑性树脂包括聚乙烯、乙烯和乙烯醇共聚物、聚酰胺、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲醛和聚碳酸酯中的一种或几种。
优选的，所述多层共挤成型的温度为145～200℃，挤出速度为0.1～2m/min。
本发明还提供了上述方案所述方法制备得到的光学基片。
本发明提供了一种多层共挤制备光学基片的方法，包括以下步骤：将发光层材料和保护层材料进行多层共挤成型，得到光学基片。本发明利用多层共挤技术制备光学基片，可以实现一次成型，工艺步骤简单，可大批量生产，且生产成本低；进一步的，本发明可以根据所需发光性质进行色彩调整，可以方便的设置多层发光层，无需增加其他步骤；本发明制备得到的光学基片结构紧凑，发光性能好，且本发明以热塑性树脂为发光层和保护层的材料，所得光学基片性能稳定。
具体实施方式
本发明提供了一种多层共挤制备光学基片的方法，包括以下步骤：
将发光层材料和保护层材料进行多层共挤成型，得到光学基片；所述光学基片具有夹芯结构，所述夹芯结构的芯层为发光层，芯层两侧为保护层。
在本发明中，所述光学基片中发光层的层数≥1层，更优选为1～5层，进一步优选为1层、2层或3层，单层发光层的厚度优选为0.05～0.5mm，更优选为0.1～0.3mm；所述芯层单侧的保护层的层数优选为2～5层，更优选为3～4层，所述芯层两侧的保护层的层数优选相同；单层保护层的厚度优选为0.01～0.15mm，更优选为0.05～0.1mm；本发明在发光层两侧设置多层保护层，能够起到阻水、阻汽、抗刮擦并保持其透光性，有利于分切，包装、运输、储存和安装使用。
在本发明中，所述保护层材料为热塑性树脂；所述热塑性树脂包括(PE)聚乙烯、(EOVH)乙烯和乙烯醇共聚物、(PA)聚酰胺、(PP)聚丙烯、(PVC)聚氯乙烯、(POM)聚甲醛和(PC)聚碳酸酯中的一种或几种；在本发明中，当保护层包括多层时，各个保护层选择的热塑性树脂种类可以相同，也可以不同，不做特殊要求。
在本发明中，所述发光层材料由热塑性树脂和发光材料混合得到，所述发光材料粘结在热塑性树脂表面；所述热塑性树脂的可选种类和上述方案一致，在此不再赘述；在本发明的具体实施例中，所述发光材料中使用的热塑性树脂优选由聚乙烯与乙烯和乙烯醇共聚物以质量比2：1混合得到；所述发光材料优选包括水相量子点微晶、水相量子点改性微晶、钙钛矿发光材料、硅酸盐荧光粉、铝酸盐荧光粉、硅铝酸盐荧光粉、氮化物荧光粉、钨酸盐荧光粉、钼酸盐荧光粉、硫化物荧光粉、氟化物荧光粉、磷酸盐荧光粉和稀土氧化物荧光粉中的一种或几种；本发明对所述水相量子点改性微晶没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的水相量子点改性微晶即可。在本领域中，传统的光学基片一般以油相量子点为发光材料，油相量子点在温度超过120℃时热衰减严重，多层共挤成型需要较高的温度，传统的油相量子点无法达到要求，而本发明选择的上述种类的发光材料均具有较好的耐高温性能，尤其是水相量子点微晶耐温可达200℃，从而确保后续的共挤成型能够实现。
在本发明中，所述发光材料的粒径优选为300目以上，更优选为300～2000目。
在本发明的具体实施例中，优选根据所需发光性质选择发光材料和设置发光层的层数，可以在不同的发光层中复合不同波长的发光材料，也可以在同一发光层中复合多种发光材料，具体根据实际需要进行选择即可。
在本发明中，所述发光层材料的制备方法优选包括以下步骤：在热塑性树脂表面涂覆胶粘剂，然后裹上发光材料，固化后得到所述发光层材料。本发明对所述发光材料和热塑性树脂的质量比不做固定要求，视产品用途设计发光材料含量即可；本发明对所述胶粘剂没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的热塑性胶粘剂即可；本发明对所述胶粘剂的用量不做特殊要求，在本发明的具体实施例中，使用少量胶粘剂，能够将发光材料粘结即可。在本发明中，所述固化的温度优选为70～90℃，更优选为75～85℃；固化后，发光材料即可牢固在包裹在热塑性树脂表面，完成热塑性树脂和发光材料的粘结。
在本发明中，所述多层共挤成型的温度优选为145～200℃，挤出速度优选为0.1～2m/min，更优选为0.5～1.5m/min。本发明优选使用多台单螺杆挤出机进行共挤成型，所用单螺杆挤出机的数量根据光学基片的总层数进行确定即可，具体如：当所述光学基片的总层数为7层时，使用7台单螺杆挤出机将各层材料通过模具同时挤出，在经滚压轮滚压拉出冷却定型，模切后即可得到光学基片。在本发明中，所述单螺杆挤出机的螺杆直径优选为75mm，所述单螺杆挤出机的螺杆转速优选根据挤出速度进行确定，在本发明的具体实施例中，所述螺杆转速按需进行无级调速即可。
本发明的方案利用发光材料和热塑性树脂的混合，然后再通过多层共挤制备光学基片，热塑性树脂性能稳定，具有独特阻水阻气性能和化学稳定性，能牢牢固定住发光材料，对发光材料起到很好的保护作用，避免其被氧化；并且本发明的方法无需传统的量子点膜中的封边工艺，步骤简单，成本更低。
本发明还提供了上述方案所述方法制备得到的光学基片。本发明提供的光学基片结构紧凑，发光性能好，且本发明以热塑性树脂为发光层和保护层的基础材料，所得光学基片性能稳定，发光材料不易被氧化；此外，本发明提供的光学基片还可以根据所需发光性质调整发光层色彩和层数，可以满足不同的发光需求。在本发明中，所述光学基片可在LED蓝光或紫外光激发下发光。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
本实施例制备的光学基片在发光层上下各包括三层保护层，以单侧为例，保护层材料如下：里层为EVOH(乙烯和乙烯醇共聚物)，二层为PA(聚酰胺)，外层为PP(聚丙烯)；另一侧的保护层材料相同。
发光层材料由热塑性树脂((PE)聚乙烯、(EOVH)乙烯和乙烯醇共聚2：1混合)和发光材料水相量子点微晶粘结得到，发光层材料中水相量子点微晶的质量百分含量为13％；发光层材料制备方法为：在热塑性树脂颗粒上涂覆热固胶粘剂，然后裹上发光材料，70℃烘干固化。
光学基片共包括7层，中间1层为发光层，加热温度为145℃，采用1台螺杆直径为75毫米的单螺杆挤出机，螺杆转速为27转/分钟；上下各为3层保护层，加热温度为165℃，采用6台螺杆直径为75毫米的单螺杆挤出机，螺杆转速为27转/分钟；经过7台挤出机同时挤出，经过共挤口模，然后滚压拉出冷却定型，模具分切后得到光学基片，其中发光层厚度为0.2mm，两面保护层各为3层，每层厚度为0.07mm，光学基片共厚为0.62mm。
实施例2
本实施例制备的光学基片在发光层上下各包括三层保护层，以单侧为例，保护层材料材料如下：里层为EVOH(乙烯醇共聚)，二层为PA(聚酰胺)，外层为(PC)聚碳酸酯；另一侧的保护层材料相同。
本实施例制备的光学基片包括三层发光层，发光层材料由热塑性树脂((PE)聚乙烯、(EOVH)乙烯和乙烯醇共聚物以质量比2：1混合)和发光材料水相量子点微晶粘结得到，发光层材料中水相量子点微晶的质量百分含量为8％，3层发光层使用的发光材料相同(3层的好处在于发光材料分散更均匀，可以得到较厚产品，抗氧化性能更佳)；发光层材料的制备方法为：在热塑性树脂颗粒上涂覆少许热固胶粘剂，然后裹上发光材料，90℃烘干固化。
光学基片共包括9层，中间3层为发光层，加热温度为145℃，采用3台螺杆直径为75毫米的单螺杆挤出机，螺杆转速为调至27转/分钟；上下各为3层保护层，加热温度为165℃，采用6台螺杆直径为75毫米的单螺杆挤出机，螺杆转速为至27转/分钟；经过9台挤出机同时挤出，经过共挤口模，然后滚压拉出冷却定型，模具分切后得到光学基片，其中三层发光层总厚度为0.3mm，两面保护层各为3层，每层厚度为0.1mm，光学基片共厚为0.9mm。
实施例3
本实施例制备的光学基片在发光层上下各包括4层保护层，以单侧为例，保护层材料里层为EVOH(乙烯醇共聚)，二层为PA(聚酰胺)，三层为聚乙烯，外层为聚丙烯；另一侧的保护层材料相同。
本实施例制备的光学基片包括三层发光层，发光层材料由热塑性树脂((PE)聚乙烯和(EOVH)乙烯和乙烯醇共聚物按照质量比2：1混合)和发光材料水相量子点微晶粘结得到，发光材料中水相量子点微晶的质量百分含量为6％，3层发光层用的发光材料相同(3层的好处在于发光材料分散更均匀，可以得到较厚产品，抗氧化性能更佳)；发光层材料的制备方法为：在热塑性树脂颗粒上涂覆少许热固胶粘剂，然后裹上发光材料，90℃烘干固化。
光学基片共包括11层，中间3层为发光层，加热温度为145℃，采用3台螺杆直径为75毫米的单螺杆挤出机，螺杆转速为调至27转/分钟；上下各为4层保护层，加热温度为165℃，采用8台螺杆直径为75毫米的单螺杆挤出机，螺杆转速为至27转/分钟；经过9台挤出机同时挤出，经过共挤口模，然后滚压拉出冷却定型，模具分切后得到光学基片，其中三层发光层总厚度为0.4mm，两面保护层各为4层，每层厚度为0.1mm，光学基片共厚为1.2mm。
对实施例2所得光学基片进行发光性能测试，对所得CIE1931色度图进行解析，所得结果见表1：
表1发光性能测试结果
根据表1中的结果可以看出，本发明提供的光学基片具有良好的发光性能。
稳定性测试：对实施例2制备的光学基片进行稳定性测试，结果显示，基片在温度65℃，湿度90％环境下放置1000小时亮度衰减小于8.5％；(国家标准中要求亮度衰减小于15％)；开机老化实验：1000小时亮度衰减小于5％。
按照上述测试方法对实施例1和实施例3制备的光学基片进行发光性能和稳定性测试，结果显示实施例1和实施例3所得光学基片均有优异的发光性能和稳定性。
由以上实施例可以看出，本发明提供的方法利用多层共挤技术制备光学基片，可以实现一次成型，工艺步骤简单，可大批量生产，生产成本低，并且所得光学基片发光性能好，性能稳定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种多层共挤制备光学基片的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将发光层材料和保护层材料进行多层共挤成型，得到光学基片；所述光学基片具有夹芯结构，所述夹芯结构的芯层为发光层，芯层两侧为保护层；
所述保护层材料为热塑性树脂；所述发光层材料由热塑性树脂和发光材料混合得到，所述发光材料粘结在热塑性树脂表面。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发光层的层数≥1层；所述芯层单侧的保护层的层数为2～5层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发光层的单层厚度为0.05～0.5mm；所述保护层的单层厚度为0.01～0.15mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发光层材料的制备方法包括以下步骤：在热塑性树脂表面涂覆胶粘剂，然后裹上发光材料，固化后得到所述发光层材料。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述发光材料包括水相量子点微晶、水相量子点改性微晶、钙钛矿发光材料、硅酸盐荧光粉、铝酸盐荧光粉、硅铝酸盐荧光粉、氮化物荧光粉、钨酸盐荧光粉、钼酸盐荧光粉、硫化物荧光粉、氟化物荧光粉、磷酸盐荧光粉和稀土氧化物荧光粉中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述发光材料的粒径为300目以上。
7.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述热塑性树脂包括聚乙烯、乙烯和乙烯醇共聚物、聚酰胺、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲醛和聚碳酸酯中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多层共挤成型的温度为145～200℃，挤出速度为0.1～2m/min。
9.权利要求1～8任意一项所述方法制备得到的光学基片。
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