CN114316323A - 一种量子点防蓝光光学膜 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种一锅法合成出适用于高分子载体的表面修饰的防蓝光量子点材料，本方案采用十八烯/油胺等高沸点弱极性有机溶剂作为溶剂，在已合成的防蓝光量子点以300摄氏度进行配体交换，有效解决了纳米颗粒在高分子溶胶中的溶解度较低问题，量子点‑高分子胶水中量子点的质量分数可以达到20%，以此胶水制备的聚合物薄膜对波长500nm以下的蓝光吸收能力超过30%，同时对绿光吸收值低于10%，对红光的吸收值低于5%，从而十分方便地获得高质量分数的负载防蓝光量子点的高分子溶胶。此方法，原料方便易得，合成速度快，操作简单，适合大规模批量生产。

Description

一种量子点防蓝光光学膜

技术领域

本发明属于涉及一种提高量子点在防蓝光有机高分子贴膜涂层的方法，更进一步地说，本发明属于一种提高二元防蓝光量子点材料在防蓝光高分子贴膜涂层中浓度的处理技术和方法。

背景技术

对于蓝光对人眼的危害，我们一般认为蓝光会引发三方面的损伤，其一，蓝光会对眼睛结构造成严重损伤，400-450nm波长的蓝光会穿过晶状体直达眼底，对眼底黄斑部的视网膜色素上皮细胞造成严重伤害，导致视网膜色素上皮细胞的萎缩甚至死亡，进而导致黄斑病变和白内障；其二，由于不同波长在晶状体中的折射率不同，不同波长的光在眼底的聚焦点位置会有偏移，相比长波的绿光和红光而言，蓝光的聚焦点偏移度更高，眼球在接受多重波长的光时，需要不断调节晶状体来调节聚焦点，这会给眼球带来巨大压力，进而引起视觉疲劳和眩光症；其三，蓝光信号对大脑皮层具有更强的刺激作用，长时间暴露于蓝光之下会抑制大脑对时间节律的判断，抑制褪黑素的分泌，进而导致节律紊乱。对此，减弱蓝光对我们的影响是我们亟待解决的问题。

现阶段较为通行的蓝光防护技术可以分为“软，硬”两种。其中“软”防蓝光就是以防蓝光眼镜、防蓝光覆膜、防蓝光软件等降低光源的蓝光强度等通过软件解决的手段。而“硬”防蓝光的方式则是指通过硬件处理过滤掉致病蓝光。一般而言，我们一般认为防蓝光覆膜产品的机理有三种：其一，通过负载其他的吸光材料吸收一定波长的蓝光；其二，通过干涉和衍射使蓝光强度减弱或改变波长；其三、通过反射材料阻断蓝光。

现阶段绝大多数的防蓝光眼镜或防蓝光覆膜主要是以第二种手段减少蓝光的穿透，也有少量产品是利用反射材料阻断蓝光穿透，进而减少蓝光对人眼的危害。然而现阶段市售的防蓝光产品中，利用第一种手段的主要采用高分子材料复合有机染料，其使用寿命十分有限；利用第二种手段的主要用二氧化硅或其他氧化物构成光栅，其对蓝光的吸收和减弱效果极为有限；而第三种手段实现起来成本较为昂贵，很难用于商品大规模生产。因此发明一种低成本、高效能、长寿命、低毒性的防蓝光材料极为重要。

量子点，又称之为半导体纳米晶，由几百到上千个原子组成的无机掺杂颗粒，外面包覆有机配体，其颗粒尺寸通常在纳米数量级。由于量子点可以通过调节尺寸、组分、配体等要素实现对其发射光谱的可控调节，在LED照明显示、太阳能电池、生物荧光标记等诸多领域显示出巨大的潜力和应用价值。

对于III-V族量子点而言，其在还具有诸多独特的优势，例如：作为无机材料，与有机材料相比，其稳定性更强，寿命更长，更不易老化；现阶段III-V族量子点具有成熟而完善的合成方案，可以精准控制粒径，实现精准光学控制；不含有重金属元素，避免环境污染和对人体的毒性，更为绿色安全，健康环保。

发明内容

本发明的目的是提供一种一锅法合成出适用于高分子载体的表面修饰的III-V族量子点材料，借鉴于防蓝光量子点合成方案，本方案采用十八烯/油胺等高沸点弱极性有机溶剂作为溶剂，在已合成的防蓝光量子点以300摄氏度进行配体交换，有效解决了纳米颗粒在高分子溶胶中的溶解度较低问题，量子点-高分子胶水中量子点的质量分数可以达到20%，以此胶水制备的聚合物薄膜对波长500nm以下的蓝光吸收能力超过30%，同时对绿光吸收值低于10%，对红光的吸收值低于5%，从而十分方便地获得高质量分数的负载防蓝光量子点的高分子溶胶。此方法，原料方便易得，合成速度快，操作简单，适合大规模批量生产。

对防蓝光量子点配体交换的方法，具体包括以下几个步骤：

a）将锌的有机含氧酸盐和有机溶剂加入三颈烧瓶中，在100-150摄氏度加热搅拌溶解并抽真空20 min-60 min，得到A溶液；

b）将已合成的防蓝光量子点和有机溶剂加入三颈烧瓶中，在100-180摄氏度加热搅拌溶解并抽真空0.5-2h，之后升温之200-250度，注入氮气作为保护气氛，得到B溶液；

c）将A溶液注射入B溶液中，体积比0.5-2，反应1h；

d）将溶液降温至室温，加入2倍体积的甲苯，混匀后离心，弃去沉淀；

e）向上清液中加入3-4倍体积的乙醇，混匀后离心，弃去上清液，保留底层沉淀；

f）将紫外固化的高分子溶胶加入底层沉淀，搅拌均匀并获得均一、透明、澄清的溶胶；

g）将高分子溶胶涂布在聚合物载体膜上，放于紫外光下光照固化，即得产品。

本发明能够应用于手机贴膜、防蓝光涂层、眼镜涂膜等产品中。

本发明的核心技术在于，对III-V族量子点以锌的有机含氧酸盐进行配体交换，通过对其表面配体的改变提高其吸光性能和产品稳定性，通过在良溶剂中加入不良溶剂降低纳米颗粒的溶解能力获得产品的粉末样品。

经离心得到纳米颗粒，吸光波长从起，吸光峰值位于。该方法反应温度低，原料便宜，合成速度快，操作简单，可扩大体积至工业级别进行生产。

附图说明

图-1配体修饰的防蓝光量子点的高倍透射电镜图；

图-2配体修饰的防蓝光量子点膜片的紫外吸收光谱图；

图-3 配体修饰的量子点防蓝光膜的测试效果图，左边（未加膜），右边（加膜）。

具体实施方式

例一

取30-50mg已合成的防蓝光量子点和8-12ml十八烯加入三颈烧瓶中，在100-140摄氏度抽真空0.5-1h，之后升温到180-200度，多次通氮气后恢复真空，形成淡黄色透明溶液。

将1.5-2g硬脂酸锌和十八烯加入三颈烧瓶中，在100-150摄氏度加热搅拌溶解并抽真空20 min-60 min，得到澄清透明的溶液，将其加入防蓝光量子点溶液中。

取500-700ul辛硫醇注入烧瓶中，出现大量白烟，同时溶液由透明变为浊液，升温至280-300度，反应1-2h。

反应结束后，降温至70度，加入5-8ml甲苯混匀，即得到产物母液。

向母液中加入12-15ml甲苯，混匀后以8000rpm离心3分钟，弃去下层沉淀。向上清液中加入60ml乙醇，充分混匀，以8000rpm离心3分钟，弃去上层清液，底层沉淀即为修饰后的量子点。

将市售的高分子溶胶加入沉淀中，机械搅拌至量子点均匀分散形成淡黄色澄清粘稠液体，将液体均匀涂布在PS基膜上，放置于紫外灯下固化3min，即可得到产品。

例二

取50-70mg已合成的防蓝光量子点和10-15ml油胺加入三颈烧瓶中，在130-150摄氏度抽真空1.5-2h，之后升温之200-220度，多次通氮气后恢复真空，形成淡黄色透明溶液。

将1.4-1.6g苯磺酸锌和十八烯加入三颈烧瓶中，在100-150摄氏度加热搅拌溶解并抽真空20 min-60 min，得到澄清透明的溶液，将其加入防蓝光量子点溶液中。

向烧瓶中通入氮气，至温度稳定后，取500-600ul正十二硫醇注入烧瓶中，出现大量白烟，同时溶液由透明变为浊液，升温至280-300度，反应1-1.5h。

反应结束后，降温至60度，加入5-8ml正己烷混匀，即得到产物母液。

向母液中加入12ml正己烷，混匀后以10000rpm离心3分钟，弃去下层沉淀。向上清液中加入60ml甲醇，充分混匀，以10000rpm离心3分钟，弃去上层清液，底层沉淀即为修饰后的量子点。

将PS的甲苯溶胶加入沉淀中，机械搅拌至量子点均匀分散形成淡黄色澄清粘稠液体，将液体均匀涂布在PS基膜上，放置于紫外灯下固化3min，即可得到产品。

Claims (6)

1.一种通过锌盐溶液对量子点进行表面修饰从而提高量子点在高分子防蓝光膜中浓度的方法，其特征在于，所述方法为：将锌盐溶液加入量子点溶液，并在氮气保护下高温反应。

2.根据权利要求1中所述方法，其特征在于，所述锌盐为锌的有机含氧酸眼，优选为羧酸盐和烷基磺酸盐等。

3.根据权利要求1中所述方法，其特征在于，所述溶液中使用的是非极性高沸点溶剂，优选为油胺或十八烯。

4.根据权利要求1中所述方法，其特征在于，所述量子点可以为防蓝光量子点、Zn防蓝光量子点、InAs，GaP、GaAs。

5.根据权利要求1中所述方法，其特征在于，所述量子点溶液的浓度为3-5mg/ml。

6.根据权利要求1中所述方法，其特征在于，所述在氮气保护下升温反应为多次氮气交换后升温至280-300度反应1-2h。

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