CN114736467B

CN114736467B - 一种高刚性的量子点扩散板及其制备方法和应用

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Publication number: CN114736467B
Application number: CN202210109300.8A
Authority: CN
Inventors: 黄宝奎; 陈平绪; 叶南飚; 付锦锋; 李玉虎; 林士文; 郭少华; 刘学亮; 戴建建; 杨霄云
Original assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2022-01-28
Filing date: 2022-01-28
Publication date: 2023-10-31
Anticipated expiration: 2042-01-28
Also published as: CN114736467A

Abstract

本发明公开了一种高刚性的量子点扩散板及其制备方法和应用。本发明的量子点扩散板，包括如下重量份的组分：GPPS 100份，玻璃纤维20～30份，量子点0.02～0.2份，光扩散剂1～3份，耐候剂0.1～1份，抗氧剂0.1～2份，润滑剂0.2～2份；所述GPPS在200℃、5kg条件下的熔体流动速率为2～20g/10min，所述玻璃纤维的折射率为1.58～1.60，平均直径为11～17μm。通过特定折射率与直径的玻璃纤维与特定熔体流动速率GPPS的协同增效作用，结合量子点和光扩散剂，可以制得高刚性的量子点扩散板。在大尺寸、高温条件下，本发明的量子点扩散板仍具有优异的显示效果，极大地避免了显示出现问题。

Description

一种高刚性的量子点扩散板及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及显示及照明技术领域，更具体的，涉及一种高刚性的量子点扩散板及其制备方法和应用。

背景技术

光扩散板是通过化学或物理的手段，利用光线在行径途中遇到两个折射率相异的介质时，发生折射、反射与散射的物理现象，通过在透明树脂基材中添加光扩散剂，从而改变光的行进路线，实现入射光充分散色以此产生光学扩散的效果。光扩散板广泛应用在液晶显示、LED照明及成像显示系统中。常用的光扩散剂主要包括纳米二氧化硅、纳米硫酸钡、交联聚苯乙烯等物质。

量子点材料具有宽的激发谱、窄的发射谱、色纯度高、光稳定性好的特点，可以提升扩散板的光学性能。量子点在显示领域应用主要集中在TV行业，由于量子点对热、氧和水很敏感，目前主要以量子点膜配合普通扩散板的方式投入使用，将量子点技术结合光扩散板，制得量子点扩散板，应用显示领域，色域更广，颜色更接近物体本征颜色；应用于照明行业，光线更接近于阳光。

随着市场发展，消费者对于电视机的要求越来越高，通常需要电视机更大、更薄。因此，电视显示器使用的量子点扩散板也相应更大、更薄，对量子点扩散板的整体刚性要求越来越高。特别是在电视使用过程中，设备会出现升温，在高温情况下，刚性不足很容易导致显示出现问题。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的刚性不足的缺陷，提供一种高刚性的量子点扩散板。

本发明的另一目的在于提供上述量子点扩散板的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述量子点扩散板的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高刚性的量子点扩散板，包括如下重量份的组分：

聚苯乙烯(GPPS)100份，

玻璃纤维20～30份，

量子点0.02～0.2份，

光扩散剂1～3份，

耐候剂0.1～1份，

抗氧剂0.1～2份，

润滑剂0.2～2份；

所述GPPS在200℃、5kg条件下的熔体流动速率为2～20g/10min，所述玻璃纤维的折射率为1.58～1.60，平均直径为11～17μm。

玻璃纤维的折射率按照GB/T 7962.1-2010标准方法进行检测。

本发明通过特定折射率与直径的玻璃纤维与特定熔体流动速率GPPS的协同增效作用，结合量子点和光扩散剂，可以制得高刚性的量子点扩散板，适用于制备尺寸大、厚度小的显示器。在大尺寸、高温条件下，本发明的量子点扩散板仍具有优异的显示效果，极大地避免了显示出现问题。

玻璃纤维的添加可以改善量子点扩散板在常温下的刚性水平，同时玻璃纤维平均直径为11～17μm时，可以使得在高温(70℃或以上)下量子点扩散板的弯曲模量仍较高。

由于材料自身性质差异，特别是折射率的不同，通常玻璃纤维的添加会影响GPPS基体的透明性，使得材料发光效果下降。发明人通过大量创造性实验研究发现，GPPS在200℃、5kg条件下的熔体流动速率为2～20g/10min、玻璃纤维在折射率为1.58～1.60范围时，玻璃纤维对于材料的光学性能的负面影响极低，可以在玻璃纤维添加量较大的情况下，量子点扩散板仍保持优异的发光效果。

优选地，所述玻璃纤维的折射率为1.585～1.595。

在上述折射率范围内，玻璃纤维对量子点扩散板的光学性能影响相对更小。

更优选地，所述玻璃纤维的折射率为1.59。

优选地，所述GPPS在200℃、5kg条件下的熔体流动速率为5～10g/10min。

所述量子点为由Cd、Zn、Se、S、In、P中的两种或两种以上组成的合金材料。优选地，所述量子点为CdZnSeS、CdZnSe、CdZnS、InZnP中的一种或几种。

优选地，所述光扩散剂为丙烯酸酯类扩散剂和/或有机硅类剂扩散剂。

优选地，所述耐候剂为受阻胺类耐候剂、苯并三唑类耐候剂、二苯甲酮类耐候剂、三嗪类耐候剂、水杨酸酯类耐候剂中的一种或几种。

优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸脂类抗氧剂、金属烷基硫代磷酸类抗氧剂、氨基甲酸类抗氧剂、有机硫类抗氧剂中的一种或几种。

优选地，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、聚硅氧烷、硬脂酸盐、PE蜡、PP蜡、或乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种。

本发明还保护上述量子点扩散板的制备方法，包括如下步骤：

S1.将量子点分散于有机溶剂中，得到量子点溶液；

S2.将光扩散剂、耐候剂、润滑剂、抗氧剂和部分GPPS混合后，加至双螺杆挤出机的主喂料口，将量子点溶液通过密封计量泵加至挤出机的中区螺筒，经熔融混合、挤出造粒，得到量子点母粒；

S3.将剩余的GPPS、步骤S2制得的量子点母粒、玻璃纤维加至单螺杆挤出机，经挤出成型，得到所述量子点扩散板。

优选地，步骤S1中，所述有机溶剂为苯乙烯、甲苯、环己烷、正己烷、乙醇、甲醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、苯甲醚或四氢呋喃中的一种或几种。

优选地，步骤S1中，所述量子点溶液中量子点的浓度为5～40wt.％。

更优选地，步骤S1中，所述量子点溶液中量子点的浓度为10～30wt.％。

步骤S1和步骤S2中，将量子点分散于有机溶剂中得到量子点溶液，再通过密封计量泵加至挤出机、与其他组分共混制备量子点母粒，是为了避免量子点在储存过程中与水、氧的接触机会，避免量子点失活，提高量子点扩散板的发光效率和稳定性。

优选地，步骤S2中，所述部分GPPS为GPPS的10～20wt.％；步骤S3中，所述剩余的GPPS，为GPPS的80～90wt.％。

优选地，步骤S2中，所述双螺杆挤出机共十节螺筒，所述中区螺筒为双螺杆挤出机的第五节螺筒。

优选地，步骤S2中，所述双螺杆挤出机各区温度为80～210℃，螺杆长径比为32～48:1，螺杆转速为200～1000rpm。

更优选地，步骤S2中，所述双螺杆挤出机的机头温度为165～180℃，机身1区温度为80～100℃，机身2至10区温度为160～195℃，螺杆转速为400～900rpm。

优选地，步骤S3中，单螺杆挤出机的机头温度为165～185℃，机身一区温度为150～160℃，机身二区温度为165～175℃，机身三区温度为170～185℃，机身四区温度为175～180℃，螺杆转速为18～22rpm。

本发明还保护上述量子点扩散板在成像显示系统中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明开发了一种高刚性的量子点扩散板。通过特定折射率与直径的玻璃纤维与特定熔体流动速率GPPS的协同增效作用，结合量子点和光扩散剂，可以制得高刚性的量子点扩散板，适用于制备尺寸大、厚度小的显示器。在大尺寸、高温条件下，本发明的量子点扩散板仍具有优异的显示效果，极大地避免了显示出现问题。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例及对比例均可通过市售得到：

本发明平行的实施例及对比例中使用的耐候剂、抗氧剂和润滑剂相同。

除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1～17

实施例1～17分别提供一种量子点扩散板，组分含量如表1，制备方法如下：

S1.将量子点分散于有机溶剂(甲苯)中，得到量子点溶液,量子点溶液中量子点的浓度为10wt.％；

S2.将光扩散剂、耐候剂、润滑剂、抗氧剂和10wt.％的GPPS混合后，加至双螺杆挤出机的主喂料口，将量子点溶液通过密封计量泵加至双螺杆挤出机的第五节螺筒位置，经熔融混合、挤出造粒，得到量子点母粒；

双螺杆挤出机的机头温度为165～180℃，机身1区温度为80～100℃，机身2至10区温度为160～195℃，螺杆长径比为44:1，螺杆转速为400～900rpm；

S3.将剩余的GPPS、步骤S2制得的量子点母粒、玻璃纤维加至单螺杆挤出机，经挤出成型，得到量子点扩散板；

单螺杆挤出机的机头温度为165～185℃，机身一区温度为150～160℃，机身二区温度为165～175℃，机身三区温度为170～185℃，机身四区温度为175～180℃，螺杆转速为18～22rpm。

表1实施例1～17的量子点扩散板的组分含量(重量份)

对比例1～8

对比例1～8分别提供一种量子点扩散板，组分含量如表2，制备方法如下：

S2.将光扩散剂、耐候剂、润滑剂、抗氧剂和10wt.％的GPPS混合后，加至双螺杆挤出机的主喂料口，将量子点溶液通过密封计量泵加至双螺杆挤出机的第五节位置，经熔融混合、挤出造粒，得到量子点母粒；

双螺杆挤出机的机头温度为165～180℃，机身1区温度为80～100℃，机身2至10区温度为160～195℃，螺杆转速为400～900rpm；

表2对比例1～8的量子点扩散板的组分含量(重量份)

性能测试

对上述实施例及对比例制得的量子点扩散板进行性能测试，具体方法如下：

亮度值：将量子点扩散板置于蓝光LED模组下，采用柯尼卡美能达LS-100手持式光度计进行测试中心点亮度，电流固定65mA，电压固定6.5V；

弯曲模量：量子点扩散板注塑为ISO标准尺寸样条(长度80mm、宽10mm、厚4mm)，分别测试常温弯曲模量和高温弯曲模量；

其中：常温弯曲模量：在25℃条件下放置样条24h后，于25℃环境中按ISO178-2010标准方法测试材料的高温弯曲模量。

高温弯曲模量：在70℃条件下放置样条24h后，于70℃环境中按ISO178-2010标准方法测试材料的高温弯曲模量。

实施例1～17的测试结果见表3，对比例1～8的测试结果见表4。

表3实施例1～17的测试结果

根据表3的测试结果，本发明各实施例制得的量子点扩散板在保持高亮度(亮度值≥1100cd)的基础上，具有优异的刚性，常温下弯曲模量≥6500MPa，70℃高温下弯曲模量≥5000MPa。

根据实施例1～4的测试结果，可以看出，GPPS在200℃、5kg条件下的熔体流动速率为5～10g/10min时，量子点扩散板的亮度值相对更优，且高温弯曲模量相对更高。

根据实施例1、实施例5～8，玻璃纤维在不同的折射率下，对于量子点扩散板的亮度值有一定影响。玻璃纤维的折射率为1.58～1.60时，制得的量子点扩散板的亮度值均可满足要求；玻璃纤维的折射率为1.585～1.595时(即实施例1、6、7)，量子点扩散板的亮度值相对更高；玻璃纤维的折射率为1.59时(即实施例1)，高含量玻璃纤维的加入对于量子点扩散板的发光效果的负面影响相对最小，因此量子点扩散板的亮度值相对最高。

根据实施例11和12，在本发明的添加范围内，合适折射率的玻璃纤维的含量更高，使得量子点扩散板的刚性更优，同时也不会对量子点扩散板的亮度值产生明显的负面影响。

表4对比例1～8的测试结果

根据表4的测试结果，对比例1中GPPS的熔体流动速率过低，量子点扩散板的刚性不足；对比例2中的GPPS熔体流动速率过高，量子点扩散板的常温弯曲模量虽然满足要求，但在高温环境下，刚性劣化过度，高温弯曲模量较低。

对比例3和4中使用的玻璃纤维的折射率不在本发明技术方案范围内，可以看出，玻璃纤维的折射率过低或过高的情况下，虽然仍能改善材料刚性，但造成了量子点扩散板的亮度显著劣化。对比例5中玻璃纤维的直径过大，无法有效改善量子点扩散板的刚性。

对比例6中，不含玻璃纤维，可以看出，量子点扩散板的不含玻璃纤维的情况下，虽然具有高亮度，但刚性非常差，特别是高温下弯曲模量仅为1500MPa。这意味着不含玻璃纤维的量子点扩散板在使用过程中，极易受高温影响因刚性不足而影响光学显示。

对比例7中玻璃纤维的含量过少，无法显著改善量子点扩散板的刚性；对比例8中，玻璃纤维的含量过多，虽然玻璃纤维的折射率在适宜范围，但玻璃纤维含量过多，影响量子点的有效分散，使得量子点扩散板的亮度值较低。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种高刚性的量子点扩散板，其特征在于，包括如下重量份的组分：

聚苯乙烯100份，

玻璃纤维20～30份，

量子点0.02～0.2份，

光扩散剂1～3份，

耐候剂0.1～1份，

抗氧剂0.1～2份，

润滑剂0.2～2份；

所述聚苯乙烯在200℃、5kg条件下的熔体流动速率为2～20g/10min，所述玻璃纤维的折射率为1.58～1.60，平均直径为11～17μm。

2.根据权利要求1所述量子点扩散板，其特征在于，所述玻璃纤维的折射率为1.585～1.595。

3.根据权利要求1所述量子点扩散板，其特征在于，所述聚苯乙烯在200℃、5kg条件下的熔体流动速率为5～10g/10min。

4.根据权利要求1所述量子点扩散板，其特征在于，所述量子点为由Cd、Zn、Se、S、In、P中的两种或两种以上组成的合金材料。

5.根据权利要求1所述量子点扩散板，其特征在于，所述光扩散剂为丙烯酸酯类扩散剂和/或有机硅类扩散剂。

6.权利要求1～5任一项所述量子点扩散板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将量子点分散于有机溶剂中，得到量子点溶液；

S2.将光扩散剂、耐候剂、润滑剂、抗氧剂和部分聚苯乙烯混合后，加至双螺杆挤出机的主喂料口，将量子点溶液通过密封计量泵加至双螺杆挤出机的中区螺筒，经熔融混合、挤出造粒，得到量子点母粒；

S3.将剩余的聚苯乙烯、步骤S2制得的量子点母粒、玻璃纤维加至单螺杆挤出机，经挤出成型，得到所述量子点扩散板。

7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述有机溶剂为苯乙烯、甲苯、环己烷、正己烷、乙醇、甲醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、苯甲醚或四氢呋喃中的一种或几种。

8.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述双螺杆挤出机各区温度为80～210℃，螺杆长径比为32～48:1，螺杆转速为200～1000rpm。

9.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，步骤S3中，单螺杆挤出机的机头温度为165～185℃，机身一区温度为150～160℃，机身二区温度为165～175℃，机身三区温度为170～185℃，机身四区温度为175～180℃，螺杆转速为18～22rpm。

10.权利要求1～5任一项所述量子点扩散板在成像显示系统中的应用。