CN113337045A - 一种提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法。首先将量子点与聚烯烃类或者聚丙烯酸酯类塑料粒子共混造粒，得到高浓度量子点粒子，再将上述粒子作为量子点母粒，添加到聚苯乙烯塑料粒子中，进一步制成各类以聚苯乙烯为基材的量子点制品。这种预制母粒法利用聚烯烃类或者聚丙烯酸酯类塑料与聚苯乙烯不相容的原理，可以将分散在聚苯乙烯基体中的量子点表面包裹上一层致密的高分子保护层，抵挡水氧的腐蚀，有效提高了量子点在聚苯乙烯基体中的稳定性。与现有的量子点包覆技术相比，该方法简单高效，成本极低，十分适合工业化大规模生产。

Description

一种提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法
技术领域
本发明涉及发光显示材料技术领域，特别涉及一种提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法。
背景技术
量子点具有波长范围广、半峰宽窄以及荧光量子效率高等优点，在众多领域都有着广泛的应用。尤其是在市场体量巨大且与生活息息相关的显示领域，基于量子点的显示器，其色域远高于现有的液晶显示屏甚至OLED显示器件。十几年的市场实践证明，低成本的量子点的显示组件，是未来家用量子点显示器的发展方向。基于此，国内主流电视厂商尝试将量子点直接与背光模组中扩散板复合，利用通用的挤出工艺制备低成本的量子点扩散板。这种量子点扩散板制造工艺简单，无需添置额外生产设备，也无需昂贵的阻隔膜，大幅降低了量子点显示组件的成本。但美中不足的是，量子点在不同高分子基材中，稳定性表现差异很大。具体来说，当以聚甲基丙烯酸甲酯为基材时，所得量子点扩散板发光性能可以长期保持稳定；而当以聚苯乙烯为基材时，量子点的稳定周期大幅缩短。而聚甲基丙烯酸甲酯塑料粒子的市场价格大概为聚苯乙烯塑料粒子的1.5倍，因此提高量子点在聚苯乙烯基材中的稳定性，将成为低成本量子点扩散板快速切入市场的关键。
基于此，本发明提供了一种提高量子点在聚苯乙烯基材中稳定性的方法。首先将一定量的量子点与聚烯烃类或者聚丙烯酸酯类塑料粒子共混造粒，得到高浓度量子点粒子，再将上述粒子作为量子点母粒，添加到聚苯乙烯塑料粒子中，进一步制成各类以聚苯乙烯为基材的量子点制品。这种预制母粒法利用聚烯烃类或者聚丙烯酸酯类塑料粒子与聚苯乙烯不相容的原理，可以将分散在聚苯乙烯基体中的量子点表面包裹上一层致密的高分子保护层，抵挡水氧的腐蚀，有效提高了量子点在聚苯乙烯基体中的稳定性。与现有的量子点包覆技术相比，该方法简单高效，成本极低，十分适合工业化大规模生产。
发明内容
本发明的目的在于针对量子点在聚苯乙烯基材中快速光漂白，发光性能大幅下降的问题，提供一种提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法。
为解决上述问题，本发明提供一种提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法，所述方法包括以下步骤：
S1、将量子点和聚烯烃类塑料粒子或聚丙烯酸酯类塑料粒子共混造粒，制得高浓度量子点粒子；
S2、将所述高浓度量子点粒子作为量子点母粒，添加到聚苯乙烯塑料粒子中，制成以聚苯乙烯为基材的量子点制品。
作为本发明的一个实施方案，所述量子点包括硒化镉类、磷化铟类、钙钛矿类量子点中的一种或几种，以及以硒化镉类、磷化铟类、钙钛矿类量子点中的一种或几种为核经过多种包覆形成的核壳结构或者掺杂的量子点。
作为本发明的一个实施方案，步骤S1中，所述量子点为溶液状态或者固体粉末状态。根据实际需求来选择量子点的加入形态。
作为本发明的一个实施方案，溶液状态量子点采用的溶剂包括丙烯酸异冰片酯、正己烷、石油醚、氯仿、甲苯以及其他不同碳链长度(6-18个碳)的烷烃类溶剂、十八烯、三正辛胺中的至少一种。
作为本发明的一个实施方案，固体粉末状态量子点为纯量子点粉末，或者载体负载的量子点粉末；所述载体包括无机粉末、有机塑料粉末。
作为本发明的一个实施方案，所述聚烯烃类塑料粒子为聚乙烯、聚4-甲基-1-戊烯中的一种或者混合粒子。
作为本发明的一个实施方案，所述聚丙烯酸酯类塑料粒子是指以丙烯酸酯类单体制得的均聚物或者共聚物。
作为本发明的一个实施方案，所述聚丙烯酸酯类塑料粒子包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸异丁酯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚十八烷基甲基丙烯酸酯以及聚甲基丙烯酸异辛酯中的一种或者多种混合粒子。
作为本发明的一个实施方案，量子点和塑料粒子的重量比为1：50-1：500。
作为本发明的一个实施方案，步骤S3中，量子点母粒与聚苯乙烯塑料粒子的重量比为1：6-1：100。
基于量子点在不同高分子基材中稳定性不同的客观事实，本发明利用预制母粒的方法，先将量子点分散在稳定的聚烯烃或者聚丙烯酸酯类塑料基材中，制成高浓度量子点母粒，随后将该母粒添加到聚苯乙烯塑料粒子中，利用两种塑料不相容的原理，可以将分散在聚苯乙烯基体中的量子点表面包裹上一层致密的高分子保护层，抵挡了水氧的腐蚀，提高量子点在聚苯乙烯基体中的稳定性。
与现有的量子点包覆技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的方法，简单高效，成本极低，十分适合工业化大规模生产；
(2)采用本发明方法制备的聚苯乙烯量子点制品，其中量子点的光稳定性有较大提升。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法的流程示意图；
图2是本发明实施例1制备的两种板材老化数据对比；
图3是本发明实施例2制备的两种板材老化数据对比；
图4是本发明对比例1制备的两种板材老化数据对比。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法流程示意图如图1所示：
将100克聚乙烯粒子、3毫升量子点溶液(绿色硒化镉合金量子点，固含量为30％，分散在正己烷中)和0.2克光稳定剂770充分混合，所得混合物料加入到微型双螺杆挤出机，挤出温度设200℃，喂料机转速30转/分钟，挤出机转速40转/分钟，拉条切粒，得到量子点-聚乙烯母粒。
取上述母粒5克，和100克聚苯乙烯塑料粒子充分混合，所得混合物料加入到微型双螺杆挤出机，挤出温度设210℃，喂料机转速30转/分钟，挤出机转速40转/分钟，拉条切粒，并用平板硫化机压制成1mm厚度的片材，作为实验组，标记为聚乙烯母粒法量子点片材。
另外取100克聚苯乙烯塑料粒子，0.2毫升量子点溶液和0.1克光稳定剂充分混合均匀，所得混合物料加入到微型双螺杆挤出机，挤出温度设210℃，喂料机转速30转/分钟，挤出机转速40转/分钟，拉条切粒，并用平板硫化机压制成1mm厚度的片材，作为对照组，标记为量子点片材。
将上述两组板材置于蓝光LED灯下照射老化，光源的波长为400nm。在不同照射时间时，用色彩分析仪对量子点片材的亮度值进行跟踪测试，对比实验组与对照组的稳定性。
得到的数据如图2所示，使用量子点-聚乙烯预制母粒方法后，量子点在聚苯乙烯基材中的稳定性显著提升。
实施例2
将100克聚甲基丙烯酸甲酯粒子、3毫升量子点溶液(绿色硒化镉合金量子点，固含量为30％，分散在正己烷中)和0.2克光稳定剂770充分混合，所得混合物料加入到微型双螺杆挤出机，挤出温度设200℃，喂料机转速30转/分钟，挤出机转速40转/分钟，拉条切粒，得到量子点-聚甲基丙烯酸甲酯母粒。
取上述母粒5克，和100克聚苯乙烯塑料粒子充分混合，所得混合物料加入到微型双螺杆挤出机，挤出温度设210℃，喂料机转速30转/分钟，挤出机转速40转/分钟，拉条切粒，并用平板硫化机压制成1mm厚度的片材，作为实验组，标记为聚甲基丙烯酸甲酯母粒法量子点片材。
另外取100克聚苯乙烯，0.2毫升量子点溶液和0.1克光稳定剂充分混合均匀，所得混合物料加入到微型双螺杆挤出机，挤出温度设210℃，喂料机转速30转/分钟，挤出机转速40转/分钟，拉条切粒，并用平板硫化机压制成1mm厚度的片材，作为对照组，标记为量子点片材。
将上述两组板材置于蓝光LED灯下照射老化，光源的波长为400nm。在不同照射时间时，用色彩分析仪对量子点片材的亮度值进行跟踪测试，对比实验组与对照组的稳定性。
得到的数据如图3所示，使用量子点-聚甲基丙烯酸甲酯预制母粒方法后，量子点在聚苯乙烯基材中的稳定性显著提升。
对比例1
将100克聚苯乙烯塑料粒子、3毫升量子点溶液(绿色硒化镉合金量子点，固含量为30％，分散在正己烷中)和0.2克光稳定剂770充分混合，所得混合物料加入到微型双螺杆挤出机，挤出温度设200℃，喂料机转速30转/分钟，挤出机转速40转/分钟，拉条切粒，得到量子点-聚苯乙烯母粒。
取上述母粒5克，和100克聚苯乙烯塑料粒子充分混合，所得混合物料加入到微型双螺杆挤出机，挤出温度设210℃，喂料机转速30转/分钟，挤出机转速40转/分钟，拉条切粒，并用平板硫化机压制成1mm厚度的片材，作为实验组，标记为聚甲基丙烯酸甲酯母粒法量子点片材。
另外取100克聚苯乙烯，0.2毫升量子点溶液和0.1克光稳定剂充分混合均匀，所得混合物料加入到微型双螺杆挤出机，挤出温度设210℃，喂料机转速30转/分钟，挤出机转速40转/分钟，拉条切粒，并用平板硫化机压制成1mm厚度的片材，作为对照组，标记为量子点片材。
将上述两组板材置于蓝光LED灯下照射老化，光源的波长为400nm。在不同照射时间时，用色彩分析仪对量子点片材的亮度值进行跟踪测试，对比实验组与对照组的稳定性。
得到的数据如图4所示，使用量子点-聚苯乙烯预制母粒方法后，量子点在聚苯乙烯基材中的稳定性没有提升。以上实验结果表明，本发明中量子点预制母粒与聚苯乙烯基材的不相容性，对提高量子点在聚苯乙烯基材中稳定性，起到了关键作用。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、将量子点和塑料粒子共混造粒，制得高浓度量子点粒子；所述塑料粒子与聚苯乙烯不相容；
S2、将所述高浓度量子点粒子作为量子点母粒，添加到聚苯乙烯塑料粒子中，制成以聚苯乙烯为基材的量子点制品。
2.根据权利要求1所述的提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法，其特征在于，所述量子点包括硒化镉类、磷化铟类、钙钛矿类量子点中的一种或几种，以及以硒化镉类、磷化铟类、钙钛矿类量子点中的一种或几种为核经过多种包覆形成的核壳结构或者掺杂的量子点。
3.根据权利要求1所述的提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法，其特征在于，步骤S1中，所述塑料粒子为聚烯烃类塑料粒子或聚丙烯酸酯类塑料粒子。
4.根据权利要求1所述的提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法，其特征在于，步骤S1中，所述量子点为溶液状态或者固体粉末状态。
5.根据权利要求4所述的提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法，其特征在于，溶液状态量子点采用的溶剂包括丙烯酸异冰片酯、正己烷、石油醚、氯仿、甲苯以及其他不同碳链长度的烷烃类溶剂、十八烯、三正辛胺中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法，其特征在于，固体粉末状态量子点为纯量子点粉末，或者载体负载的量子点粉末；所述载体包括无机粉末、有机塑料粉末。
7.根据权利要求1所述的提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法，其特征在于，所述聚烯烃类塑料粒子为聚乙烯、聚4-甲基-1-戊烯中的一种或者混合粒子。
8.根据权利要求1所述的提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法，其特征在于，所述聚丙烯酸酯类塑料粒子是指以丙烯酸酯类单体制得的均聚物或者共聚物。
9.根据权利要求1所述的提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法，其特征在于，所述聚丙烯酸酯类塑料粒子包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸异丁酯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚十八烷基甲基丙烯酸酯以及聚甲基丙烯酸异辛酯中的一种或者多种混合粒子。
10.根据权利要求1所述的提高量子点在聚苯乙烯基体中稳定性的方法，其特征在于，步骤S1中，量子点和塑料粒子的重量比为1：50-1：500；步骤S3中，量子点母粒与聚苯乙烯塑料粒子的重量比为1：6-1：100。
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