CN112080063A - 量子点膜及其制备方法 - Google Patents
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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,所述封装层包括硅烷化试剂和高分子材料。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)、在量子点层的两侧制备含有硅烷化试剂的封装层。当外界水汽向量子点层渗透时,硅烷化试剂可与水汽反应以及生成具有高阻水能力的氧化硅或者聚硅氧烷,从而阻隔水汽、增加量子点膜的使用寿命;此外,使用含有硅烷化试剂的高分子材料作为封装层时,具有原料更便宜,制备工艺更简单等优点。
Description
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。
现有技术中具有封装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;位于所述量子点层两侧的封装层,所述封装层包括硅烷化试剂和高分子材料。
可选地,所述硅烷化试剂遇水时在所述封装层形成二氧化硅和/或聚硅氧烷。
可选地,所述硅烷化试剂包括正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、双(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺、二甲基二氯硅烷、1,1,1,3,3,3-六甲基二硅烷、特丁基二甲基氯硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基硅烷基二乙胺、三甲基硅烷咪唑、长链烷基三甲氧基硅烷、长链烷基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
可选地,所述硅烷化试剂在所述封装层中的重量占比为0.1wt%~10wt%。
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)、在量子点层的两侧制备含有硅烷化试剂的封装层。
可选地,所述封装层的制备过程包括将含有硅烷化试剂的胶水涂覆在量子点层的两侧。
有益效果:本申请通过在量子点层的两侧设置含有硅烷化试剂的封装层,当外界水汽向量子点层渗透时,硅烷化试剂可与水汽反应以及生成具有高阻水能力的氧化硅或者聚硅氧烷,从而阻隔水汽、增加量子点膜的使用寿命;此外,使用含有硅烷化试剂的高分子材料作为封装层时,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的构成材料包括硅烷化试剂以及用于分散硅烷化试剂的高分子材料。由于硅烷化试剂可以与水反应,且和水反应后产生高阻水能力的氧化硅等,与现有技术相比,可以显著的提高量子点膜的稳定性。且使用硅烷化试剂作为封装层的材料时,具有原料更便宜,制备工艺更简单等优点。
硅烷化试剂遇水时在封装层中形成二氧化硅和/或聚硅氧烷。所形成的二氧化硅或者聚硅氧烷均匀的分散在封装层中,从而达到阻水的效果。且由于用于分散硅烷化试剂的高分子材料也具备一定的阻水能力,这样使得可从外界环境通过密封层的表层进入密封层内部的水汽含量大大降低,可被硅烷化试剂进一步吸收。当水汽在密封层被进一步吸收、阻隔后,进入量子点层的水汽含量显著降低,并且随着时间的推移,时间越长,硅烷化试剂遇水形成的二氧化硅和/或聚硅氧烷组分越多,封装层阻水阻氧性能越好。通过在封装层中添加硅烷化试剂,形成了阻水阻氧性能的良性循环,从而有效的增加量子点层中量子点的使用寿命。
在一个实施方式中,硅烷化试剂在所述封装层中的重量占比为0.1wt%~10wt%,这样即可以保持较好的阻水作用,也能保持高分子材料的特性,比如易于弯曲等。现有技术中,常见的直接采用致密氧化物如氧化铝、氧化硅等作为密封层时,在量子点膜弯曲或者折叠时,致密氧化物层容易被破坏。而在本申请中,由于硅烷化试剂分散在高分子材料中,对量子点膜的弯曲折叠等性能基本没有负面的影响。
作为封装层的构成组分之一的高分子材料可以与量子点层的高分子材料相同,或者具有相同或者相似的物理化学性质,从而使得封装层与量子点层之间的结合更加紧密,防止在使用的过程中,封装层与量子点层之间分离。
在一个实施方式中,硅烷化试剂包括正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、双(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺、二甲基二氯硅烷、1,1,1,3,3,3-六甲基二硅烷、特丁基二甲基氯硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基硅烷基二乙胺、三甲基硅烷咪唑、长链烷基三甲氧基硅烷、长链烷基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
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。
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。
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。
当量子点分散在晶区时,由于量子点层的抗水氧破坏能力显著增加,与现有技术相比,采用水氧阻隔能力较差的封装层也可以维持量子点膜具有合格的使用寿命。在一个实施例中,封装层对水汽的透过率优选小于0.1g/m2/day。与现有常见的水汽透过率在0.01g/m2/day左右的封装层相比,当采用水汽透过率在0.1g/m2/day左右的封装层时,封装层的成本会显著降低。本申请中,采用将硅烷化试剂分散在高分子材料中作为封装层时,可能无法容易达到水汽透过率在0.01g/m2/day或者更低的透过率,但是由于量子点层的水氧稳定性极好,对封装层的要求则大大的降低,具有硅烷化试剂的高分子材料能及其容易的满足要求。
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。
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:在量子点层的两侧制备含有硅烷化试剂的封装层。
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。
封装层的制备过程可以包括将含有硅烷化试剂的胶水涂覆在量子点层的两侧之后,固化得到。胶水可以为环氧树脂类、丙烯酸树脂类、硅氧烷类等,固化的方式包括紫外光固化、热固化等。
在下文中,参照实施例更详细地说明本发明的实施方式。然而,它们是本申请的示例性实施方式,并且本发明不限于此。
实施例1
量子点膜1的制备:
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%。
将重量含量为约2wt%的双(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺分散在UV胶中,然后采用涂布机将其涂布在量子点层的两侧,且涂布完后,采用紫外光照射得到封装层。
量子点膜1的表征:
采用PR670多光阑荧光分光光度计测试其发射光谱及发光效率,确定发光波长为535nm;以446nm为激发波长,测得发光效率为75%。
将该量子点膜1在湿度为85%,温度为85℃的试验箱中放置一周,在相同的测试条件下,确定其发光波长为535nm,发光效率为73%。
实施例2
量子点膜2的制备:
将CdSe/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CdSe/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CdSe/ZnS量子点的重量占比约为2%。
将重量含量为约10wt%的乙烯基三乙氧基硅烷分散在UV胶中,然后采用涂布机将其涂布在量子点层的两侧,且涂布完后,采用紫外光照射得到封装层。
量子点膜2的表征:
采用PR670多光阑荧光分光光度计测试其发射光谱及发光效率,确定发光波长为540nm;以446nm为激发波长,测得发光效率为85%。
将该量子点膜2在湿度为85%,温度为85℃的试验箱中放置一周,在相同的测试条件下,确定其发光波长为540nm,发光效率为84%。
对比例1
量子点膜1-1的制备:
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%。
采用涂布机将UV胶涂布在量子点层的两侧,且涂布完后,采用紫外光照射得到封装层。
量子点膜1-1的表征:
采用PR670多光阑荧光分光光度计测试其发射光谱及发光效率,确定发光波长为535nm;以446nm为激发波长,测得发光效率为75%。
将该量子点膜1-1在湿度为85%,温度为85℃的试验箱中放置一周,在相同的测试条件下,确定其发光波长为533nm,发光效率为68%。
从上述实施例和对比例中可知,在封装层中加入硅烷化试剂后,量子点膜的发光效率能更好的维持,实施例1中量子点膜的发光效率降低2%,实施例2中量子点膜的发光效率降低1%,对比例1中量子点膜的发光效率降低7%。上述结果充分说明,本申请中量子点膜的稳定性被有效提高。
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,所述封装层包括硅烷化试剂和高分子材料。
2.根据权利要求1所述的量子点膜,其特征在于,所述硅烷化试剂遇水时在所述封装层形成二氧化硅和/或聚硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的量子点膜,其特征在于,所述硅烷化试剂包括正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、双(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺、二甲基二氯硅烷、1,1,1,3,3,3-六甲基二硅烷、特丁基二甲基氯硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基硅烷基二乙胺、三甲基硅烷咪唑、长链烷基三甲氧基硅烷、长链烷基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的量子点膜,其特征在于,所述硅烷化试剂在所述封装层中的重量占比为0.1wt%~10wt%。
5.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。
6.根据权利要求1所述的量子点膜,其特征在于,所述封装层对水汽的透过率小于0.1g/m2/day。
7.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。
8.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。
9.一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)、在量子点层的两侧制备含有硅烷化试剂的封装层。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述封装层的制备过程包括将含有硅烷化试剂的胶水涂覆在量子点层的两侧。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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