CN111593492B - 基于高强度纳米纤维膜制备液晶显示器背光膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于高强度纳米纤维膜制备液晶显示器背光膜的方法其具体的步骤如下：首先使用微流控静电纺丝技术制备了具有独特的纤维‑粒子‑纤维点线结构的纳米纤维膜，该纳米纤维膜的拉伸强度和弹性模量都有很大的提高；然后在此纳米纤维膜上均匀刮涂数层半导体量子点荧光涂料，经过真空干燥和后期处理后作为显示器背光膜应用到量子点显示器中。该方法设备简单，可操作性强，所得到的量子点液晶显示器表现出了优异的性能，例如宽色域(高达116％)，高颜色饱和度，长寿命(60000小时)等。

Description

基于高强度纳米纤维膜制备液晶显示器背光膜的方法
技术领域
本发明属于量子点液晶显示领域，涉及一种基于高强度纳米纤维膜制备液晶显示器背光膜的方法，具体涉及采用微流控静电纺丝技术制备高强度纳米纤维膜，尤其涉及利用高强度的纳米纤维膜作为基底，半导体量子点作为颜色转换材料来制备长寿命量子点液晶显示器背光膜。
背景技术
量子点作为一种零维纳米材料，具有很多独特的性质，比如窄的发射波长，颜色可调和高的荧光发射效率，在下一代显示器应用领域显示出巨大的潜力。近年来，基于量子点材料的光学器件包括LED照明和量子点显示器已经进入了商业化，特别是是在显示领域，量子点显示器的出现，将传统显示设备的色域从70％左右提升至110％以上，大大地提高了显示器的色彩饱和度。自从索尼公司推出第一部量子点电视以后，全球很多显示厂商，如三星、LG、飞利浦以及海信等公司纷纷投入大量的投资在量子点显示领域，势必会引起显示技术领域的一场革命。量子点显示器不仅显著地提高了显示器的色域值，而且让色彩更加纯净鲜艳，更好地满足了人们的视觉享受。北京理工大学的钟海政教授团队采用一种简便的方法直接将有机金属卤化物钙钛矿前驱体溶液和PVDF溶液涂敷在透明玻璃上，经过真空干燥后得到钙钛矿量子点聚合物复合薄膜，并应用于显示器的背光膜，显示出很高的发光效率和宽色域(NTSC标准的121％)，显著提高了显示器的色彩显示效果。然而，这种方法得到的背光膜的量子点发光材料依然暴露在薄膜的表面，而且量子点极不稳定，尤其是钙钛矿量子点、半导体量子点这种发光效率高的材料，在高温条件下容易受到水分子和氧分子的破坏而出现荧光淬灭，这个问题一直是量子点液晶显示器领域发展的关键难题之一。
纳米纤维膜由于具有大的比表面积、高的孔隙率、优异的强度和柔性以及独特的一维量子限域效应，是柔性光电器件的理想支撑材料。所以用高强度的超细纳米纤维膜为基底材料制备的高稳定性量子点液晶显示器的背光膜具有重要意义。
发明内容：
本发明为了改进现有技术的不足而提供了一种基于高强度纳米纤维膜制备液晶显示器背光膜的方法，由于基底材料采用的是我们通过微流控静电纺丝方法制备的高强度纳米纤维膜，所以该背光膜具有很高的机械强度(78MPa)和良好的柔韧性(自由弯曲折叠)。另外，由于纳米纤维内部丰富的孔隙对量子点进行包覆保护，有效降低了光、高温、湿度和氧气对量子点发光材料的影响，不仅提升了量子点显示器的显示效果，更重要的是解决了长期困扰量子点显示器的稳定性差的问题，应用该背光膜的量子点显示器在正常工作的条件下的使用寿命达到了60000小时，超过了目前所报道的量子点显示器的寿命。
本发明提供的技术方案如下：
本发明通过微流控静电纺丝技术制备单分散纳米颗粒增强的纳米纤维膜，该纳米纤维膜强度的提高是由于我们采用新的纺丝技术构筑的纤维-粒子-纤维的独特的微结构实现的。再利用得到的纳米纤维膜作为基底，使用自动涂膜仪在纳米纤维膜上均匀的刮涂量子点荧光材料后经过后期的简单处理就得到了液晶显示器背光膜，并将其应用到量子点显示器中。
本发明的具体技术方案为：一种基于高强度纳米纤维膜制备液晶显示器背光膜的方法，其具体步骤如下：
a.采用乳液聚合的方法制备单分散的聚合物乳液，并将聚合物乳液通过离心、烘干和研磨的方式得到聚合物纳米颗粒粉末，再超声分散到溶剂中，得到纳米颗粒分散液；
b.将纺丝聚合物溶解在溶剂中得到聚合物纺丝液；
c.纳米颗粒分散液和聚合物纺丝液通过微流泵注入T型微流控芯片中进行均匀混合反应后，通过硅胶管进入静电纺丝的喷丝头，设置纺丝过程中的参数(比如电压、纳米颗粒分散液和聚合物纺丝液的流速，以及喷丝头到收集器之间的垂直距离)，制备出具有纤维-粒子-纤维的这种独特微观结构的纳米纤维膜；再将纳米纤维膜放入真空干燥箱中干燥；
d.将干燥的纳米纤维膜置于低温等离子体处理仪中，对纤维膜进行物理化学改性，提高纤维膜的亲水性能和纤维膜表面的清洁程度。
e.将绿光发射半导体量子点、红光发射半导体量子点、透明光学涂料和固化剂溶于有机溶剂当中，(一般用磁力搅拌器)搅拌得到均匀量子点液体荧光涂料；
f.将步骤d中等离子体处理过的纳米纤维膜平铺在自动涂膜仪上，设置好自动涂膜仪的前进速度，将量子点液体荧光涂料滴在纳米纤维膜上；然后重复刮涂得到纤维荧光膜，再放入真空干燥箱中晾干，就得到了液晶显示器背光膜。
优选步骤a中所述的聚合物纳米颗粒为聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)纳米颗粒、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯)纳米颗粒、聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-丙烯酸丁酯)纳米颗粒或二氧化硅纳米颗粒(表面接枝了丰富的羧基基团)；合物纳米颗粒的平均粒径为40～150纳米，聚合物分散性指数PDI为0.001～0.01；纳米颗粒分散液的质量分数为0.1～0.5％。
步骤a中采用乳液聚合的方法制备单分散的聚合物乳液是根据我们之前公开的专利“一种聚苯乙烯乳液的制备方法CN108794671A”中的方法来制备。
优选步骤a中离心速度为12000～16000rpm，离心时间为10-30min；步骤a中的溶剂为去离子水、N，N-二甲基甲酰胺DMF或甲酸溶液。
优选步骤b中的纺丝聚合物为聚酰胺66(尼龙66)、聚己内酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚偏氟乙烯；溶剂为甲酸溶液、乙醇或N，N-二甲基甲酰胺DMF；聚合物纺丝液的质量分数为10～20％。
优选步骤c中的微流控芯片的通道内径为300μm～600μm。
优选步骤c中纺丝过程中的参数为：纺丝电压为10～30kV；纳米颗粒分散液的流速为0.1～0.8mL/h；聚合物纺丝液的流速为0.2～1mL/h；针头与收集器之间的垂直距离为8～20cm；温度为20～40℃，湿度为55％～65％。
优选步骤c中制得的纳米纤维的纤维平均直径为150～500nm，拉伸强度为20～78兆帕。
优选步骤d中等离子体处理仪的频率为2.45～2.65GHz，处理时间为180～300秒。
优选步骤e中的绿光和红光发射半导体量子点均为硒化镉、碲化镉或硫化锌包硒化镉；光学涂料为JXHM50E-3光学涂料；固化剂为HD-50不黄变固化剂；有机溶剂为甲苯、二氯甲烷或氯仿；绿光和红光发射半导体量子点的质量比为3～8:1；量子点与光学涂料的质量比为1:(50～60)；固化剂与光学涂料的质量比为1:(20～25)；量子点与有机溶剂的质量体积比为0.15～0.25mg/mL。
优选步骤f中的自动涂膜仪的前进速度为10～50mm/s；刮涂层数为5～10层；真空干燥箱的温度为20～40℃，时间为12～24小时。
有益效果：
本发明是利用高强度纳米纤维膜作为量子点荧光材料的保护层，制备出了具有超高稳定性的，耐高温的，耐水的长寿命量子点液晶显示器背光膜，具有以下优点：
(1)本发明制备的纤维膜量子点显示器背光膜的制备方法简单，所用到的设备操作方便而且所用到的材料绿色、安全、无污染。
(2)本发明制备的纤维膜量子点显示器背光膜的纤维材料通过微流控静电纺丝技术制备，微流控技术与电纺技术的协同工作，可以精准地调控纳米纤维的尺寸和微观结构，并且构筑了纤维-粒子-纤维独特微纳结构增强纳米纤维的拉伸强度。
(3)本发明制备的纤维膜量子点显示器背光膜采用的基底是高强度的纳米纤维膜，拉伸强度达到78兆帕，同时具有很好的柔韧性，所以使得背光膜可以任意的弯曲、扭转和折叠，在柔性显示领域有潜在的应用前景。
(4)本发明制备的纤维膜量子点显示器背光膜的色域值达到116％，使得显示器的颜色表现更加精准和细腻，提供更完整的色彩表现。
(5)本发明制备的纤维膜量子点显示器背光膜具有很高的热稳定性和耐水性，在200度高温条件下，工作24小时，依然可以保持着很好的色彩表现。
(6)本发明制备的纤维量子点显示器背光膜的使用寿命达到了60000小时。
附图说明
图1为本发明实施例1中微流控静电纺丝用到的T型微流控芯片示意图；其中1.纳米颗粒分散液，2.聚合物纺丝液。
图2为本发明实施例1中微流控静电纺丝制备高强度纳米纤维膜示意图；其中3.高压电源，4.滚筒金属收集器，5.静电纺丝针头。
图3为本发明实施例1中绿光发射硫化锌包硒化镉量子点和红光发射硫化锌包硒化镉量子点的荧光光谱图。
图4为本发明实施例1中涂膜过程示意图；其中6.纳米纤维膜，7.涂膜丝棒，8.量子点荧光涂料，9.自动涂膜仪底座。
图5为本发明实施例1中量子点显示器简单的结构示意图；其中10.外层框架，11.外部偏振片，12.纤维膜量子点显示器背光膜，13.蓝光背光源，14.内部偏振片，15.外层框架。
图6为本发明实施例1中制得的纤维膜量子点显示器背光膜的CIE色度图。
具体实施方式
以下通过具体实施例说明本发明，但本发明并不仅限于以下实例。
实施例1
1.纳米颗粒分散液和聚合物纺丝的制备
根据我们之前公开的专利(一种聚苯乙烯乳液的制备方法CN108794671A)，采用种子乳液聚合的方法制备聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳液，称取0.24g聚乙烯吡咯烷酮(K30)、0.5g碳酸氢钠(NaHCO3)和110g水于250mL四口烧瓶中，氮气保护下搅拌(转速：165rpm)，温度升至98℃后，加入4.5g苯乙烯、0.5g甲基丙烯酸甲酯和0.5g丙烯酸和0.038g过硫酸钾引发剂，保持恒定的转速和温度继续反应4小时后结束，静置6小时后用200目尼龙纱网过滤，收集滤液，滤液在15000rpm的转速下离心20min取下层固体沉淀，加去离子水重复离心洗涤3次，得到聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)纳米颗粒沉淀，纳米颗粒的平均直径为70nm，单分散性指数为0.003，将得到的纳米颗粒沉淀置于烘箱中80℃下烘干，研磨成粉末。取0.25g纳米颗粒粉末超声30min分散于49.75g88％甲酸中，得到聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)纳米颗粒分散液(质量分数0.5wt％)。称取6g尼龙66溶于44g88％甲酸中，室温条件下搅拌2个小时后得到透明的尼龙66聚合物纺丝液(质量分数：12wt％)。
2.纳米纤维膜的制备
聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)纳米颗粒分散液作为外相，尼龙66聚合物纺丝液作为内相，两种液体分别装入两个20mL的注射器中，液体通过微流泵和注射器注入到T型微流控芯片中发生反应，如图1所示，微芯片的通道内径为300μm，纳米颗粒和聚合物之间存在基团作用，在限域微通道被组装成点线结构的前驱体纺丝液，再进入静电纺丝的喷丝针头(22G)上。内外相的流速通过微流泵控制(内、外相流速分别为0.4和0.2mL/h)，电压为20kV，温度为25℃，湿度为55％，将锡箔纸包裹在滚筒上作为纤维收集器，针头距离锡箔纸的垂直距离为10cm。如图2所示，静电纺丝5小时，就制得了一种纳米粒子修饰的具有独特的纤维-粒子-纤维微观排列结构的纳米纤维膜，该纤维膜的的纤维平均直径为180nm，拉伸强度为78兆帕。将纤维膜置于真空干燥箱中25℃下真空干燥3个小时后从锡箔纸上揭下。
3.背光膜的制备
称取10mg绿光发射的硫化锌包硒化镉量子点，2mg红光发射的硫化锌包硒化镉量子点(荧光光谱图如图3所示，其中绿光发射波长为520nm，红光发射波长为642nm)，0.6gJXHM50E-3光学涂料和30mg的HD-50不黄变固化剂溶于55mL甲苯当中，常温下磁力搅拌8个小时得到均匀的量子点光学涂料。如图4所示，将纳米纤维膜置于等离子体处理仪中，频率为2.45GHz，处理时间为300秒，处理后的纳米纤维膜平铺在自动涂膜仪上，将量子点光学涂料均匀的刮涂在纳米纤维膜上，涂膜速度为10mm/s，涂覆层数为8层，再放入真空干燥箱20℃下干燥24小时就得到液晶显示器背光膜，如图5所示，将背光膜应用到LCD液晶显示器中，通过色彩分析仪测试其颜色饱和度和色域值，如图6所示，按照NTSC国家电视标准委员会色域标准计算得到该背光膜的色域值为115％，阿伦尼乌斯加速度模型由于简单和对实际数据的拟合性，在LED等、背光源等加速寿命试验中应用最为广泛(公式1为阿伦尼乌斯方程)，通过在150℃和200℃条件下测试荧光强度的变化(表1)，最终计算得到其理论寿命为64510小时。
Figure BDA0002510178810000071
IT为T温度下的荧光强度，I0为初始荧光强度，k为波尔兹曼常数(k＝8.617×10-5eVK-1)，A为比例因子，ΔE是活化能。
表1
Figure BDA0002510178810000072
实施例2
1.纳米颗粒分散液和聚合物纺丝的制备
采用种子乳液聚合的方法制备了聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯)乳液，聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯)纳米颗粒的平均直径为90nm，单分散性指数为0.005，将得到的纳米颗粒沉淀置于烘箱中烘干，研磨成粉末。取0.05g纳米颗粒粉末超声40min分散于49.95g88％甲酸中，得到聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯)纳米颗粒分散液(质量分数0.1wt％)。称取7.5g聚己内酯溶于42.5g88％甲酸中，室温条件下搅拌6个小时后得到聚己内酯纺丝液(质量分数：15wt％)。
2.纳米纤维膜的制备
聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯)纳米颗粒分散液作为外相，聚己内酯纺丝液作为内相，两种液体分别装入两个20mL的注射器中，液体通过微流泵和注射器注入到T型微流控芯片中发生反应，微芯片的通道内径为500μm，纳米颗粒和聚合物之间存在基团作用，在限域微通道被组装成点线结构的前驱体纺丝液，再进入静电纺丝的喷丝针头(20G)上。内外相的流速通过微流泵控制(内、外相流速分别为0.5和0.3mL/h)，电压为25kV，温度为30℃，湿度为65％，将锡箔纸包裹在滚筒上作为纤维收集器，针头距离锡箔纸的垂直距离为20cm。静电纺丝5小时，就制得了一种纳米粒子修饰的具有独特的纤维-粒子-纤维微观排列结构的纳米纤维膜，该纤维膜的的纤维平均直径为150nm，拉伸强度为20兆帕。将纤维膜置于真空干燥箱中室温下真空干燥4个小时后从锡箔纸上揭下。
3.背光膜的制备
称取9mg绿光发射的硫化锌包硒化镉量子点，3mg红光发射的硫化锌包硒化镉量子点，0.7gJXHM50E-3光学涂料和30mg的HD-50不黄变固化剂溶于60mL二氯甲烷当中，常温下磁力搅拌10个小时得到均匀的量子点光学涂料。将纳米纤维膜置于等离子体处理仪中，频率为2.5GHz，处理时间为180秒，处理后的纳米纤维膜平铺在自动涂膜仪上，将量子点光学涂料均匀的刮涂在纳米纤维膜上，涂膜速度为30mm/s，涂覆层数为5层，再放入真空干燥箱20℃下干燥24小时就得到液晶显示器背光膜，并将背光膜应用到LCD液晶显示器中，得到的背光膜的色域值为116％，根据阿伦尼乌斯加速寿命试验，计算出该背光膜的理论寿命达到了65000小时。
实施例3
1.纳米颗粒分散液和聚合物纺丝的制备
采用种子乳液聚合的方法制备聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-丙烯酸丁酯)乳液，聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-丙烯酸丁酯)纳米颗粒的平均直径为80nm，单分散性指数为0.01，将得到的纳米颗粒沉淀置于烘箱中烘干，研磨成粉末。取0.15g纳米颗粒粉末超声30min分散于49.55g去离子水中，得到聚聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-丙烯酸丁酯)纳米颗粒分散液(质量分数0.3wt％)。称取10g醇溶性聚氨酯溶于40g无水乙醇中，室温条件下搅拌2个小时后得到聚氨酯纺丝液(质量分数：20wt％)。
2.纳米纤维膜的制备
聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-丙烯酸丁酯)纳米颗粒分散液作为外相，聚氨酯纺丝液作为内相，两种液体分别装入两个20mL的注射器中，液体通过微流泵和注射器注入到T型微流控芯片中发生反应，微芯片的通道内径为400μm，纳米颗粒和聚合物之间存在基团作用，在限域微通道被组装成点线结构的前驱体纺丝液，再进入静电纺丝的喷丝针头(22G)上。内外相的流速通过微流泵控制(内、外相流速分别为0.7和0.4mL/h)，电压为15kV，温度为25℃，湿度为60％，将锡箔纸包裹在滚筒上作为纤维收集器，针头距离锡箔纸的垂直距离为10cm。静电纺丝5小时，就制得了一种纳米粒子修饰的具有独特的纤维-粒子-纤维微观排列结构的纳米纤维膜，该纤维膜的的纤维平均直径为450nm，拉伸强度为25兆帕。将纤维膜置于真空干燥箱中室温下真空干燥4个小时后从锡箔纸上揭下。
3.背光膜的制备
称取10mg绿光发射的硫化锌包硒化镉量子点，2mg红光发射的硫化锌包硒化镉量子点，0.7gJXHM50E-3光学涂料和35mg的HD-50不黄变固化剂溶于70mL氯仿当中，常温下磁力搅拌10个小时得到均匀的量子点光学涂料。将纳米纤维膜置于等离子体处理仪中，频率为2.55GHz，处理时间为200秒，处理后的纳米纤维膜平铺在自动涂膜仪上，将量子点光学涂料均匀的刮涂在纳米纤维膜上，涂膜速度为50mm/s，涂覆层数为10层，再放入真空干燥箱20℃下干燥24小时就得到液晶显示器背光膜，并将背光膜应用到LCD液晶显示器中，得到的背光膜的色域值为115％，，根据阿伦尼乌斯加速寿命试验，计算出该背光膜的理论寿命达到了66000小时。
实施例4
1.纳米颗粒分散液和聚合物纺丝的制备
取20g的氨水溶液(浓度2wt％)，80g无水乙醇和2.1g正硅酸四乙酯(TEOS)于250mL的三口烧瓶中，转速为180rpm，温度保持在60℃，反应一夜得到淡蓝色的二氧化硅种子。然后，取2g二氧化硅种子、160g无水乙醇以及15g氨水于500mL的三口烧瓶中，取无水乙醇/TEOS混合溶液(10g/5g)和无水乙醇/氨水混合液(4.6g/1.9g)分别以0.4mL/min和0.2mL/min的速度加入，转速180rpm，温度保持在30℃，反应10个小时后，用200目尼龙纱网过滤，收集滤液，滤液在14000rpm的转速下离心30min，加去离子水重复离心洗涤5次，得到二氧化硅纳米颗粒沉淀，纳米颗粒的平均直径为120nm，单分散性指数为0.009，将得到的纳米颗粒沉淀置于烘箱中烘干，研磨成粉末。取0.05g纳米颗粒粉末超声30min分散于49.95gDMF中，得到二氧化硅纳米颗粒分散液(质量分数0.1wt％)。称取7.5g聚甲基丙烯酸甲酯溶于42.5gDMF中，室温条件下搅拌6个小时后得到聚甲基丙烯酸甲酯纺丝液(质量分数：15wt％)。
2.纳米纤维膜的制备
二氧化硅纳米颗粒分散液作为外相，聚甲基丙烯酸甲酯纺丝液作为内相，两种液体分别装入两个20mL的注射器中，液体通过微流泵和注射器注入到T型微流控芯片中发生反应，微芯片的通道内径为300μm，混合后再进入静电纺丝的喷丝针头(22G)上。内外相的流速通过微流泵控制(内、外相流速分别为0.4和0.2mL/h)，电压为15kV，温度为25℃，湿度为60％，将锡箔纸包裹在滚筒上作为纤维收集器，针头距离锡箔纸的垂直距离为10cm。静电纺丝5小时，就制得了纳米纤维膜，该纤维膜的的纤维平均直径为300nm，拉伸强度为21兆帕。将纤维膜置于真空干燥箱中室温下真空干燥4个小时后从锡箔纸上揭下。
3.背光膜的制备
称取10mg绿光发射的硫化锌包硒化镉量子点，2mg红光发射的硫化锌包硒化镉量子点，0.6gJXHM50E-3光学涂料和30mg的HD-50不黄变固化剂溶于60mL甲苯当中，常温下磁力搅拌8个小时得到均匀的量子点光学涂料。将纳米纤维膜置于等离子体处理仪中，频率为2.45GHz，处理时间为180秒，处理后的纳米纤维膜平铺在自动涂膜仪上，将量子点光学涂料均匀的刮涂在纳米纤维膜上，涂膜速度为20mm/s，涂覆层数为10层，再放入真空干燥箱20℃下干燥24小时就得到液晶显示器背光膜，并将背光膜应用到LCD液晶显示器中，得到的背光膜的色域值为113％，根据阿伦尼乌斯加速寿命试验，计算出该背光膜的理论寿命达到了62500小时。
实施例5
1.纳米颗粒分散液和聚合物纺丝的制备
取20g的氨水溶液(浓度2wt％)，80g无水乙醇和2.1g正硅酸四乙酯(TEOS)于250mL的三口烧瓶中，转速为180rpm，温度保持在60℃，反应一夜得到淡蓝色的二氧化硅种子。然后，取3g二氧化硅种子、160g无水乙醇以及15g氨水于500mL的三口烧瓶中，取无水乙醇/TEOS混合溶液(15g/7.5g)和无水乙醇/氨水混合液(7g/3g)分别以0.4mL/min和0.2mL/min的速度加入，转速180rpm，温度保持在30℃，反应10个小时后，用200目尼龙纱网过滤，收集滤液，滤液在14000rpm的转速下离心30min，加去离子水重复离心洗涤5次，得到二氧化硅纳米颗粒沉淀，纳米颗粒的平均直径为100nm，单分散性指数为0.01，将得到的纳米颗粒沉淀置于烘箱中烘干，研磨成粉末。取0.1g纳米颗粒粉末超声30min分散于49.9gDMF中，得到二氧化硅纳米颗粒分散液(质量分数0.2wt％)。称取7.5g聚偏氟乙烯溶于42.5gDMF中，室温条件下搅拌6个小时后得到聚偏氟乙烯纺丝液(质量分数：15wt％)。
2.纳米纤维膜的制备
二氧化硅纳米颗粒分散液作为外相，聚聚偏氟乙烯纺丝液作为内相，两种液体分别装入两个20mL的注射器中，液体通过微流泵和注射器注入到T型微流控芯片中发生反应，微芯片的通道内径为300μm，混合后的纺丝液再进入静电纺丝的喷丝针头(22G)上。内外相的流速通过微流泵控制(内、外相流速分别为0.5和0.2mL/h)，电压为15kV，温度为25℃，湿度为60％，将锡箔纸包裹在滚筒上作为纤维收集器，针头距离锡箔纸的垂直距离为10cm。静电纺丝5小时，就制得了纳米纤维膜，该纤维膜的的纤维平均直径为400nm，拉伸强度为30兆帕。将纤维膜置于真空干燥箱中室温下真空干燥4个小时后从锡箔纸上揭下。
3.背光膜的制备
称取10mg绿光发射的硫化锌包硒化镉量子点，2mg红光发射的硫化锌包硒化镉量子点，0.72gJXHM50E-3光学涂料和30mg的HD-50不黄变固化剂溶于65mL甲苯当中，常温下磁力搅拌8个小时得到均匀的量子点光学涂料。将纳米纤维膜置于等离子体处理仪中，频率为2.45GHz，处理时间为180秒，处理后的纳米纤维膜平铺在自动涂膜仪上，将量子点光学涂料均匀的刮涂在纳米纤维膜上，涂膜速度为20mm/s，涂覆层数为10层，再放入真空干燥箱40℃下干燥12小时就得到液晶显示器背光膜，并将背光膜应用到LCD液晶显示器中，得到的背光膜的色域值为115％，根据阿伦尼乌斯加速寿命试验，计算出该背光膜的理论寿命达到了615000小时。

Claims (10)

1.一种基于高强度纳米纤维膜制备液晶显示器背光膜的方法，其具体步骤如下：
a.采用乳液聚合的方法制备单分散的聚合物乳液，并将聚合物乳液通过离心、烘干和研磨的方式得到聚合物纳米颗粒粉末，再超声分散到溶剂中，得到纳米颗粒分散液；
b.将纺丝聚合物溶解在溶剂中得到聚合物纺丝液；
c.纳米颗粒分散液和聚合物纺丝液通过微流泵注入T型微流控芯片中进行均匀混合反应后，通过硅胶管进入静电纺丝的喷丝头，设置纺丝过程中的参数，制备出具有纤维-粒子-纤维的这种独特微观结构的纳米纤维膜；再将纳米纤维膜放入真空干燥箱中干燥；
d.将干燥的纳米纤维膜置于低温等离子体处理仪中，对纤维膜进行物理化学改性；
e.将绿光发射半导体量子点、红光发射半导体量子点、透明光学涂料和固化剂溶于有机溶剂当中，搅拌得到均匀量子点液体荧光涂料；
f.将步骤d中等离子体处理过的纳米纤维膜平铺在自动涂膜仪上，设置好自动涂膜仪的前进速度，将量子点液体荧光涂料滴在纳米纤维膜上；然后重复刮涂得到纤维荧光膜，再放入真空干燥箱中晾干，就得到了液晶显示器背光膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a中所述的聚合物纳米颗粒为聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)纳米颗粒、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯)纳米颗粒、聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-丙烯酸丁酯)纳米颗粒或二氧化硅纳米颗粒；聚合物纳米颗粒的平均粒径为40～150纳米，聚合物分散性指数PDI为0.001～0.01；纳米颗粒分散液的质量分数为0.1～0.5％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a中离心速度为12000～16000rpm，离心时间为10-30min；步骤a中的溶剂为去离子水、N，N-二甲基甲酰胺DMF或甲酸溶液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b中的纺丝聚合物为聚酰胺66、聚己内酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚偏氟乙烯；溶剂为甲酸溶液、乙醇或N，N-二甲基甲酰胺DMF；聚合物纺丝液的质量分数为10～20％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c中的微流控芯片的通道内径为300μm～600μm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c中纺丝过程中的参数为：纺丝电压为10～30kV；纳米颗粒分散液的流速为0.1～0.8mL/h；聚合物纺丝液的流速为0.2～1mL/h；针头与收集器之间的垂直距离为8～20cm；温度为20～40℃，湿度为55％～65％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c中制得的纳米纤维的纤维平均直径为150～500nm，拉伸强度为20～78兆帕。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤d中等离子体处理仪的频率为2.45～2.65GHz，处理时间为180～300秒。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤e中的绿光和红光发射半导体量子点均为硒化镉、碲化镉或硫化锌包硒化镉；光学涂料为JXHM50E-3光学涂料；固化剂为HD-50不黄变固化剂；有机溶剂为甲苯、二氯甲烷或氯仿；绿光和红光发射半导体量子点的质量比为3～8:1；量子点与光学涂料的质量比为1:(50～60)；固化剂与光学涂料的质量比为1:(20～25)；量子点与有机溶剂的质量体积比为0.15～0.25mg/mL。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤f中的自动涂膜仪的前进速度为10～50mm/s；刮涂层数为5～10层；真空干燥箱的温度为20～40℃，时间为12～24小时。
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