CN112011122A

CN112011122A - 量子点膜及其制备方法

Info

Publication number: CN112011122A
Application number: CN201910471189.5A
Authority: CN
Inventors: 徐晓波; 马卜; 邢泽咏; 李敬群; 王允军
Original assignee: Suzhou Xingshuo Nanotech Co Ltd
Current assignee: Suzhou Xingshuo Nanotech Co Ltd
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2020-12-01

Abstract

本申请公开了一种量子点膜，包括：量子点层，含有量子点以及聚合物；位于所述量子点层两侧的封装层，所述封装层的材料为水凝胶。还公开了量子点膜的制备方法，包括：步骤1)、将量子点和聚合物的混合物熔融成流体，然后通过挤压形成流延膜；对所述流延膜拉伸后，冷却压合定型，得到量子点层；步骤2)、在量子点层的两侧涂布水凝胶溶液后，干燥形成封装层。本申请通过在量子点层的两侧设置由水凝胶材料构成的封装层，使得外界水汽向量子点层的渗透量减小，从而增加量子点膜的使用寿命；此外，使用水凝胶作为封装材料时，具有原料更便宜，制备工艺更简单等优点。

Description

量子点膜及其制备方法

技术领域

本申请属于纳米材料领域，特别涉及一种量子点膜及其制备方法。

背景技术

量子点具有优异的光学性能，可以将其应用于显示、照明等领域。量子点材料用于显示时，对色域等方面具有明显的提升。

量子点材料常常被配制成量子点墨水，通过打印、转印、旋涂等方式形成需要的量子点薄膜。

但是，量子点材料非常容易受到外界环境中氧气、水汽、以及其他因素的影响，而导致其稳定性较差，从而无法满足显示、照明领域对量子点膜稳定性的要求。

现有技术中具有阻隔层的量子点膜寿命也不是很理想。

发明内容

本申请提供一种稳定性较好的量子点膜以及该量子点膜的制备方法。

根据本申请的一个方面，提供一种量子点膜，包括：量子点层，含有量子点以及聚合物；以及位于量子点层两侧的封装层，封装层的材料为水凝胶。

可选地，所述水凝胶包括天然高分子水凝胶、合成高分子水凝胶、天然和合成高分子杂化水凝胶中的至少一种。

可选地，所述天然高分子水凝胶包括淀粉、纤维素、海藻酸盐、透明质酸、壳聚糖、琼脂糖、明胶、聚L-赖氨酸和聚L-谷胺酸中的至少一种；所述合成高分子水凝胶包括聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚N-甲基吡咯烷酮、丙烯酸及其衍生物和聚胺中的至少一种；所述天然和合成高分子杂化水凝胶包括聚乙二醇-多肽、海藻酸接枝聚氧化乙烯-聚氧化丙烯-聚氧化乙烯、海藻酸-丙烯酸共聚物、透明质酸接枝异丙基丙烯酰胺、壳聚糖-聚异丙基丙烯酰胺中的至少一种。

可选地，所述聚合物具有晶区和非晶区，所述晶区内高分子链规律排列，所述非晶区内高分子链无序排列，所述量子点分散在所述晶区内。

可选地，所述封装层对水汽的透过率小于0.1g/m2/day。

可选地，所述封装层的厚度在10～100微米之间。

可选地，所述量子点层的厚度在10～50微米之间。

根据本申请的另一个方面，提供一种量子点膜的制备方法，包括：步骤1)、将量子点层的材料输送至挤出机中，并且熔融成流体，然后通过模头挤压结合形成流延膜；对所述流延膜拉伸转移后，冷却压合定型，得到量子点层；步骤2)、在量子点层的两侧涂布水凝胶溶液后，干燥形成封装层。

可选地，所述水凝胶溶液的制备过程包括将水凝胶分散在去离子水、多元醇或者碱性溶液中。

可选地，所述熔融成流体的温度小于220摄氏度。

有益效果：本申请通过在量子点层的两侧设置由水凝胶材料构成的封装层，使得外界水汽向量子点层的渗透量减小，从而增加量子点膜的使用寿命；此外，使用水凝胶作为封装材料时，具有原料更便宜，制备工艺更简单等优点。

附图说明

图1为一个实施例中量子点膜在厚度方向上的剖面示意图；

图2为一个实施例中量子点膜中量子点层在厚度方向上的剖面示意图；

图3为一个实施例中量子点膜的制备方法的流程图。

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。

本申请中，图1所示为量子点膜在厚度方向上的剖面示意图，量子点膜100包括量子点层11、以及位于量子层11两侧的封装层12，其中，封装层12的材料为水凝胶。与现有技术相比，通过在量子点层的两侧采用水凝胶封装，可以显著的提高量子点膜的稳定性。且使用水凝胶作为封装材料时，具有原料更便宜，制备工艺更简单等优点。

水凝胶可以为天然高分子水凝胶、合成高分子水凝胶、天然和合成高分子杂化水凝胶，或者它们的组合。更具体的，天然高分子水凝胶包括淀粉、纤维素、海藻酸盐、透明质酸、壳聚糖、琼脂糖、明胶、聚L-赖氨酸和聚L-谷胺酸中的至少一种；所述合成高分子水凝胶包括聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚N-甲基吡咯烷酮、丙烯酸及其衍生物和聚胺中的至少一种；所述天然和合成高分子杂化水凝胶包括聚乙二醇-多肽、海藻酸接枝聚氧化乙烯-聚氧化丙烯-聚氧化乙烯、海藻酸-丙烯酸共聚物、透明质酸接枝异丙基丙烯酰胺、壳聚糖-聚异丙基丙烯酰胺中的至少一种。

本申请中，量子点是指三维尺寸均在100nm以内的纳米颗粒。纳米颗粒的形状包括但是不限定于球状、椭球状、多面体状等。

本申请中，量子点的尺寸优选在1～15nm。量子点可以为IIB-VIA族量子点、IIIA-VA族量子点、IVA-VIA族量子点、IVA族量子点、IB-IIIA-VIA族量子点、VIII-VIA族量子点或者钙钛矿量子点，但是不限定于此。

本申请中，IIB-VIA族量子点，不仅仅局限于指一种IIB族元素和VIA族元素组成的二元素结构，也可以是三元素结构，比如两种IIB族元素和一种VIA族元素组成或者是一种IIB族元素和两种VIA族元素组成；也可以是四元素结构，比如两种IIB元族素和两种VIA族元素组成。IIB-VIA族量子点可以为单壳层或者多壳层结构，比如单壳层为ZnS时，IIB-VIA族量子点可以为CdSe/ZnS、CdSeS/ZnS等；比如多壳层为ZnSe/ZnS时，IIB-VIA族量子点可以为CdSe/ZnSe/ZnS，CdSeS/ZnSe/ZnS等。与IIB-VIA族量子点类似，IIIA-VA族量子点、IVA-VIA族量子点、IVA族量子点、IB-IIIA-VIA族量子点、VIII-VIA族量子点也不局限于一种元素或者两种元素或者三种元素组成。

在一个示意性的实施方式中，量子点包括但是不限定于CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、PbS、HgSe、HgTe、MgSe、MgS、PbS、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、MgZnSe、MgZnS、HgZnTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb、CuInS、C、Si、SiC，但是不限定于此。

在一个实施例中，如图2所示，量子点层11包括量子点111以及用于分散量子点111的聚合物112，聚合物112包括非晶区112A和晶区112B，量子点111分散在晶区112B中。

根据高分子链排列规律的不同，晶区的聚合物可以形成相应的形态，例如单晶、球晶、树枝状晶、纤维晶、串晶、柱晶、伸直链晶体等。也就是说，在晶区内，量子点分散在形成单晶或球晶或树枝状晶或纤维晶或串晶或柱晶或伸直链晶体等形态的高分子链之间。

量子点分散在规律排列的高分子链之间，规律排列的高分子链对分散在其间的量子点具有保护作用，降低外界的水氧等对量子点的不利影响。从而该量子点不易受到水、氧等对其的破坏，使得该量子点膜在包括水或者氧等的环境中具有良好的稳定性。

在一个实施例中，封装层的厚度在10～100微米之间，封装层的厚度太大或者太大时均不利于对量子点层的封装，比如导致量子点膜的厚度太大，或者是封装效果不佳等。封装层对水汽的透过率优选小于0.1g/m²/day。

量子点层的厚度优选在10～50微米之间。

根据本申请示意性的实施例，提供一种量子点膜的制备方法，如图3所示，量子点膜的制备过程包括步骤：

S301：将量子点和聚合物的混合物熔融成流体；

S302：将流体挤压形成流延膜；

S303：对流延膜进行拉伸，冷却压合定型得到量子点层；

S304：在量子点层的两侧涂布水凝胶溶液，干燥形成封装层。

聚合物可以为聚烯烃类聚合物、聚酯类聚合物、聚酯酸酯类聚合物、聚酰胺类聚合物、聚酰亚胺类聚合物及其组合物。

具体的，聚合物可以为聚乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚亚癸基甲酰胺、聚癸二酰己二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、乙酸丁酸纤维素、棕榈蜡、聚甲基苯基有机硅、聚二甲基硅氧烷等。

水凝胶溶液的制备包括将固体的水凝胶材料分散在水或者有机溶剂中。在一个实施例中，将水凝胶分散在乙腈中。

对涂布在量子点层两侧的水凝胶溶液进行干燥时，优选干燥的温度小于200摄氏度。

在一个实施例中，量子点膜的制备过程如下：

将InP/ZnS量子点与聚丙烯颗粒输送至挤出机中，采用约200摄氏度的高温使聚丙烯颗粒熔融，并与InP/ZnS量子点混合均匀。然后通过模头挤压结合形成流延膜；接着，对流延膜拉伸转移后，然后通过模头挤压结合形成流延膜；接着，对流延膜拉伸转移后，室温下冷却压合定型，得到量子点层，量子点层中InP/ZnS量子点的重量占比约为2％。

将海藻酸钠分散在乙腈中，然后采用涂布机将其涂布在量子点层的两侧，且涂布完后，在150摄氏度的温度下进行干燥，得到封装层。

上述量子点膜使用稳定，长时间工作下均能保持较好的发光性能。

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

1.一种量子点膜，其特征在于，包括：

量子点层，含有量子点以及聚合物；

位于所述量子点层两侧的封装层，所述封装层的材料为水凝胶。

2.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述水凝胶包括天然高分子水凝胶、合成高分子水凝胶、天然和合成高分子杂化水凝胶中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的量子点膜，其特征在于，所述天然高分子水凝胶包括淀粉、纤维素、海藻酸盐、透明质酸、壳聚糖、琼脂糖、明胶、聚L-赖氨酸和聚L-谷胺酸中的至少一种；所述合成高分子水凝胶包括聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚N-甲基吡咯烷酮、丙烯酸及其衍生物和聚胺中的至少一种；所述天然和合成高分子杂化水凝胶包括聚乙二醇-多肽、海藻酸接枝聚氧化乙烯-聚氧化丙烯-聚氧化乙烯、海藻酸-丙烯酸共聚物、透明质酸接枝异丙基丙烯酰胺、壳聚糖-聚异丙基丙烯酰胺中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述聚合物具有晶区和非晶区，所述晶区内高分子链规律排列，所述非晶区内高分子链无序排列，所述量子点分散在所述晶区内。

5.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述封装层对水汽的透过率小于0.1g/m²/day。

6.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述封装层的厚度在10～100微米之间。

7.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述量子点层的厚度在10～50微米之间。

8.一种量子点膜的制备方法，其特征在于，包括：

步骤1)、将量子点和聚合物的混合物熔融成流体，然后通过挤压形成流延膜；对所述流延膜拉伸后，冷却压合定型，得到量子点层；步骤2)、在量子点层的两侧涂布水凝胶溶液后，干燥形成封装层。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述水凝胶溶液的制备过程包括：将水凝胶分散在水或者有机溶剂中。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述干燥步骤的温度小于200摄氏度。