JP2022509449A - 安定した量子ドット組成物 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022509449000001
ナノ複合体は、繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーを含む熱可塑性コポリマー、および複数の量子ドットを含む。ポリマーフィルムを作製する方法は、（１）繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーを含む第１の熱可塑性コポリマー、および（２）複数の量子ドットを組み合わせることによって、マスターバッチ組成物を形成することと、マスターバッチ組成物を、第２の熱可塑性ポリマーと組み合わせて、混合物を形成することと、混合物からポリマーフィルムを形成することと、を含む。ポリカーボネートコポリマーは、１５重量％～６５重量％のシロキサン含有量を有する。
【選択図】図１

Description

本開示は、量子ドットを含む組成物、特に、熱可塑性ポリマーおよび量子ドットを含むナノ複合体に関し、熱可塑性ポリマーは、繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーを含む。
半導体量子ドット（ＱＤ）は、独自の光学特性を示し、ＵＶから青色光励起時に非常に発光性である。ＱＤがポリマーマトリックス中に分散しているＱＤ複合フィルムは、バックライトユニットの構成要素としてディスプレイ用途向けに商品化されている。ペレットまたはフィルムのいずれの形態でも、ポリマーマトリックス中のＱＤの分散およびＱＤの熱安定性は、ＱＤ複合体の光変換効率、寿命、およびコストに影響を及ぼす特性である。これらの２つの態様を改善するために、学界および産業界から多大な努力が払われてきた。ＱＤのカプセル化、機能化、および分散媒体（例えば、キャリアポリマー）の開発によって、ＱＤの分散および熱安定性がある程度改善され得るが、高い蛍光量子収率を維持しながら、熱安定性を改善することは依然として大変な任務である。
高品質のＱＤ複合体を製造するための別の課題は、マトリックス材料の設計または選択に関連する。第１に、典型的な高温押出条件下では、多くのポリマー材料（例えば、ポリカーボネート）は、半導体ＱＤの表面層にさらされ、表面化学（例えば、酸／塩基）によって触媒作用が及ぼされる場合、複雑な化学反応を通して、ポリマーの分解、ならびに機械的強度、光学的透明度、および溶融強度の損失がもたらされ得る。第２に、分散媒体（例えば、アクリルポリマー）は、ＱＤとの良好な相溶性によって、ＱＤの凝集を低減するためにカスタムメイドされ得る。追加された、通常は高コストに加えて、分散媒体は、ポリマーマトリックスに別の選択基準を課す。なぜなら、これら２つの材料が互いに相溶性である必要性があるためである。相溶性がないと、ＱＤ複合体の光学的透明性と最適な分散が損なわれる。
量子ドット向上フィルム（ＱＤＥＦ）は、ディスプレイ用途向けにＮａｎｏｓｙｓおよびＳａｍｓｕｎｇによって商品化されている。ＱＤＥＦでは、量子ドットは、ポリマーマトリックス内のフィルムに埋め込まれる。形成されたＱＤフィルム層の上面および下面の両方がバリアフィルムで覆われており、ＱＤへの酸素および水分の浸透を防ぐ。バリアフィルムは、半結晶性ポリマーおよび金属酸化物の複数層からなり、多工程の積層プロセスを介して適用される。バリアフィルムのコストは、フィルムの総コストの約３分の１であり、バリアフィルムを含めると、最終構造におけるＱＤ層の厚さが２倍または３倍になる。追加された厚さは、モバイルデバイス用途にはあまり望ましくないものにする。別の問題は、酸素と水が量子ドット層に浸透し、フィルムの４つの縁部がバリア層によって保護されていないため、経時的にＱＤが劣化する縁部侵入である。バリアフィルムへの依存を低減するための安定した量子ドットまたはＱＤフィルム配合物が強く望まれる。
高品質のＱＤフィルムの製造のための別の要件は、ＱＤがポリマーマトリックス中に最適に分散することである。ＱＤは、従来、コロイド溶液中で合成される。調製されると、ＱＤは、コロイド溶液中に十分に分散し、互いに十分に分離される。しかしながら、ＱＤフィルムにおいて使用される場合、ＱＤは、実質的により高密度にパックされる。ＱＤは、ナノ材料のサイズの性質に起因して、非常に高い体積に対する表面積の比を有し、条件が許せば、凝集する傾向を有する。短縮された粒子間距離、およびポリマーマトリックスの媒体は、ＱＤの複雑な励起子特性を引き起こす。ＱＤの蛍光は、溶液と比較して、マイナーから明らかな赤方偏移、および低減された量子収率を示す。両方の現象は、ポリマー媒体の誘電特性、それらの集合内のサイズ分布に起因する、小さいＱＤから大きいＱＤへのＦｏｒｓｔｅｒ共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）、およびＱＤの欠陥中の励起子のより多くのトラップの増加した可能性を含む複数の要因の合流によって引き起こされる。赤方偏移とより低い量子収率は、ＱＤ複合体のカラー出力、光変換効率、およびコストに有意な悪影響を引き起こし得る。高極性および関連する高誘電特性は、ＱＤディスプレイの実行可能なマトリックス材料として特定のポリマー（例えば、ポリカーボネート）を除外し得る。
ＱＤの安定性を改善するための現在の手法は、ＱＤの組成を変更すること、およびＱＤにカプセル化／パッシベーションコーティング／層を追加することを含む。ＱＤ分散を改善するための手法は、ＱＤを官能化するか、または分散媒体（例えば、キャリアポリマー）を導入して、フィルム形成プロセス中にＱＤの分散を保持することを含む。
一例として、Ｃｒｙｓｔａｌｐｌｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎは、ＱＤの組成がＱＤのコアから表面まで変化する勾配合金を用いた量子ドットを開発し、商業化した。加えて、ＱＤの表面は、量子収率を向上させるために、高バンドギャップエネルギー材料（ＺｎＳ）によって覆われ、熱または光子に対する向上した安定性のために、Ａｌ２Ｏ３の隣接外層を含む。この手法は、ＱＤに良好な熱安定性および光安定性を提供し、バリアフィルムの必要性を低減する。
ＱＤの外層もアルキル基で官能化されて、一般的な有機溶媒に可溶または安定して懸濁することを可能にする。Ｌｉｑｕｉｄ－Ｉｏｎ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓは、ＱＤがポリマーマトリックス中の空間的分離を維持することを可能にする、アルミナコーティングされた勾配量子ドットとの良好な表面相溶性を有するアクリルポリマーを開発した。このようにして、ＱＤの高量子収率は大部分が保持され、ピーク発光波長は溶液相と比較して大幅に変化しない。しかしながら、この手法は、キャリアとマトリックスポリマーとの相溶性に基づいて、マトリックスポリマーの選択を限定し得る。アクリル材料と相溶性であるポリマーは、構造的完全性には不十分であり得、したがって、促進水力老化試験後の寸法安定性も懸念が残り得る。加えて、アクリル材料の比較的高い粘度に起因して、ＱＤは、アクリル材料と共に使用される場合でも、あるレベルの凝集を有し得る。凝集したＱＤは、ＱＤペレットまたはフィルムのコストを増加させるだけでなく、量子収率を低下させたり、または変換効率を低減する。キャリアポリマーを用いないと、特定のタイプのポリマーの極性の性質が励起子特性を妨害し得、ＱＤの蛍光を消光し得る。
これらおよび他の欠点は、開示の態様によって対処される。
本開示の態様は、繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーを含む熱可塑性コポリマー、および複数の量子ドットを含むナノ複合体に関する。
本開示の態様は、さらに、９８～９９．９９重量％の、繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーを含む熱可塑性コポリマー、および０．０１重量％～２重量％複数の量子ドットを含むナノ複合体に関する。
本開示のその上さらなる態様は、（１）繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーを含む第１の熱可塑性コポリマー、および（２）複数の量子ドットを組み合わせることによって、マスターバッチ組成物を形成することと、マスターバッチ組成物を、第２の熱可塑性ポリマーと組み合わせて、混合物を形成することと、混合物からポリマーフィルムを形成することと、を含む、ポリマーフィルムを作製する方法に関する。ポリカーボネートコポリマーは、１５重量％～６５重量％のシロキサン含有量を有する。
必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない図面では、同様の数字は、異なるビューにおいて同様の構成要素を示し得る。異なる文字の添字を有する同様の数字は、同様の構成要素の異なる例を表し得る。図面は、限定ではなく例として、本文書において考察される様々な実施形態を一般的に示す。
従来の熱可塑性フィルム中の量子ドットと比較した、溶液中の量子ドットの発光スペクトルの発光ピークのシフトを示すグラフである。 本開示の態様による、例示的なポリ（カーボネート－シロキサン）コポリマーのコポリマービルディングブロックを示す図である。 本開示の態様による、量子ドット溶液の発光スペクトルを、ポリ（カーボネート－シロキサン）コポリマーを含む量子ドットフィルムと比較するグラフである。
本開示の態様では、シリコーンホモポリマーおよびコポリマーなどのシロキサンが、ナノ複合体のビルディングブロックの一部として使用される。例えば、この目的のために、高いシロキサン含有量（例えば、１０～６５重量％のシロキサン単位）を有するものを含む、一連のポリ（カーボネート－シロキサン）ブロックコポリマーが調査された。
本開示の態様では、ポリ（カーボネート－シロキサン）ブロックコポリマーのシロキサンドメインは、量子ドット（ＱＤ）などの優先的なナノ材料の相溶領域として機能し得る。量子ドットは、ＱＤが部品またはフィルム中で良好な量子収率および発光色を保持することを可能にするために、シロキサンドメイン内またはその周囲に存在し得る。ＱＤは、アクリル系組成物と比較して、機械的特性を改善した。これらの２つの手法は、一緒に使用され得る。
本明細書に記載のナノ複合体は、フィルム構造、射出成形物品、圧縮成形物品、３Ｄ印刷物品、およびレーザー焼結物品において有用であり得る。具体的で例示的な用途としては、ＬＥＤ、ＵＶ光源などの固体エネルギー源を有するＬＣＤディスプレイ、自動車用前方照明、ならびに照明デバイス、セキュリティデバイス、および認証プロセスのためのリモートリン光システムが挙げられる。
本発明の化合物、組成物、物品、システム、デバイス、および／または方法が、開示および記載される前に、それらは、特に指定がない限り、具体的な合成方法、または特に指定がない限り、特定の試薬に限定されず、もちろん、様々であり得ることを理解されたい。本明細書で使用される用語は、特定の態様を記載することのみを目的としており、限定することを意図するものではないことも理解されたい。
本開示の要素の様々な組み合わせは、例えば、同じ独立請求項に従属する従属請求項からの要素の組み合わせなど、本開示によって包含される。
さらに、特に明記しない限り、本明細書に記載の方法は、その工程が特定の順序で実施されることを要求すると解釈されることを決して意図しないことを理解されたい。したがって、方法の特許請求の範囲が、その工程が従うべき順序を実際に詳述していない場合、または工程が具体的な順序に限定される特許請求の範囲または記載において具体的に記載されていない場合、いかなる点においても、順序が推測されることを意図したものではない。これは、工程または操作フローの配置に関する論理の問題、文法的な構成または句読点に由来する明白な意味、および本明細書に記載される実施形態の数またはタイプを含む、解釈のための任意の可能な非明示的根拠に当てはまる。
本明細書で言及される全ての刊行物は、刊行物が引用されることに関連して方法および／または材料を開示および記載するために、参照により本明細書に組み込まれる。
定義
本明細書で使用される用語は、特定の態様を記載することのみを目的としており、限定することを意図するものではないことも理解されたい。本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、実施形態「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」および「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」を含み得る。特に定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、本開示が属する当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書および以下の特許請求の範囲では、本明細書で定義されなければならないいくつかの用語が参照される。
明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、特に文脈が明確に指示をしない限り、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「ポリカーボネートコポリマー」への言及は、２つ以上のポリカーボネートコポリマーの混合物を含む。
本明細書で使用される場合、「組み合わせ」という用語は、ブレンド、混合物、合金、反応生成物などを含む。
範囲は、本明細書では、１つの値（第１の値）から別の値（第２の値）までとして表され得る。そのような範囲が表される場合、範囲は、いくつかの態様では、第１の値および第２の値の一方または両方を含む。同様に、値が近似値として表される場合、先行詞「約（ａｂｏｕｔ）」を使用することによって、特定の値が別の態様を形成することが理解される。さらに、範囲の各々の終点は、他の終点に関して、および他の終点とは独立して、重要であることがさらに理解される。本明細書に開示される多くの値が存在し、各値はまた、値自体に加えて、その特定の値について「約」として本明細書に開示されることも理解される。例えば、値「１０」が開示される場合、次いで、「約１０」も開示される。２つの特定の単位間の各単位も開示されることも理解される。例えば、１０および１５が開示される場合、次いで、１１、１２、１３、および１４も開示される。
本明細書で使用される場合、「約（ａｂｏｕｔ）」および「約（ａｔ ｏｒ ａｂｏｕｔ）」という用語は、当該の量または値が、指定値、ほぼ指定値、または指定値とほぼ同じであり得ることを意味する。本明細書で使用される場合、それは、特に指示または推測されない限り、±１０％の変動を示す公称値であることが一般に理解される。用語は、類似の値が特許請求の範囲に詳述された同等の結果または効果を促進することを伝えることを意図している。すなわち、量、サイズ、配合、パラメータ、ならびに他の量および特性は、正確である必要はないが、公差、換算係数、四捨五入、測定誤差など、および当事者に既知である他の要因を反映して、必要に応じて、概ねおよび／またはより大きくまたはより小さくてもよいことが理解される。一般に、量、サイズ、配合、パラメータ、または他の量もしくは特性は、そのように明記されているか否かにかかわらず、「約（ａｂｏｕｔ）」または「概ね（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ）」である。定量値の前に「約（ａｂｏｕｔ）」が使用される場合、特に記載しない限り、パラメータは、特定の定量値自体も含むことが理解される。
本開示の組成物を調製するために使用される構成要素、ならびに本明細書に開示される方法内で使用される組成物自体が開示される。これらおよび他の材料が本明細書に開示され、これらの材料の組み合わせ、サブセット、相互作用、グループなどが開示される場合、これらの化合物の各々の様々な個々および集合的な組み合わせおよび順列の具体的な参照は、明示的に開示され得ないが、各々が具体的に企図され、本明細書に記載されることが理解される。例えば、特定の化合物が開示および考察され、その化合物を含む多くの分子に対して行うことができるいくつかの変性が考察される場合、具体的に企図されるのは、特に反対の指示がない限り、化合物のありとあらゆる組み合わせおよび順列、ならびに可能な変性である。したがって、分子Ａ、Ｂ、およびＣのクラス、ならびに分子Ｄ、Ｅ、およびＦのクラス、および組み合わせ分子の例が開示される場合、Ａ～Ｄが開示され、次いで、各々が個別に詳述されていなくても、各々が個別におよび集合的に企図され、組み合わせＡ～Ｅ、Ａ～Ｆ、Ｂ～Ｄ、Ｂ～Ｅ、Ｂ～Ｆ、Ｃ～Ｄ、Ｃ～Ｅ、およびＣ～Ｆが開示されているとみなされることを意味する。同様に、それらの任意のサブセットまたは組み合わせも開示される。したがって、例えば、Ａ～Ｅ、Ｂ～Ｆ、およびＣ～Ｅのサブグループは、開示されているとみなされる。この概念は、本開示の組成物を作製および使用する方法における工程を含むが、これらに限定されない、本出願の全ての態様に適用される。したがって、実施され得る様々な追加の工程が存在する場合、これらの追加の工程の各々は、本開示の方法の任意の具体的な態様または態様の組み合わせで実施され得ることが理解される。
組成物または物品中の特定の要素または構成要素の重量部に対する明細書および結論の特許請求の範囲における参照は、重量部が表される組成物または物品中の、要素または構成要素と、任意の他の要素または構成要素との間の重量関係を示す。したがって、２重量部の構成要素Ｘおよび５重量部の構成要素Ｙを含有する化合物において、ＸおよびＹは、２：５の重量比で存在し、追加の構成要素が化合物中に含有されるかどうかに関係なく、そのような比で存在する。
構成要素の重量パーセントは、特に反対の記載がない限り、構成要素が含まれる配合物または組成物の総重量に基づく。
本明細書で使用される場合、互換的に使用され得る「ＢｉｓＡ」、「ＢＰＡ」、または「ビスフェノールＡ」という用語は、以下の式によって表される構造を有する化合物を指す。
Figure 2022509449000002
 ＢｉｓＡは、４，４’－（プロパン－２，２－ジイル）ジフェノール、ｐ，ｐ’－イソプロピリデンビスフェノール、または２，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル）プロパンという名称によっても称され得る。ＢｉｓＡは、ＣＡＳ番号８０－０５－７を有する。
本明細書で使用される場合、「ポリカーボネート」は、１つ以上のジヒドロキシ化合物、例えば、カーボネート結合によって結合されたジヒドロキシ芳香族化合物の残基を含むオリゴマーまたはポリマーを指し、ホモポリカーボネート、コポリカーボネート、および（コ）ポリエステルカーボネートも包含する。
ポリマーの構成成分に関連して使用される「残基」および「構造単位」という用語は、本明細書全体を通して同義語である。
本明細書で使用される場合、互換的に使用され得る「重量パーセント」、「重量％（ｗｔ％）」、および「重量％（ｗｔ．％）」という用語は、特に指定がない限り、組成物の総重量に対する所与の構成要素の重量パーセントを示す。すなわち、特に指定がない限り、全ての重量％値は、組成物の総重量に基づく。開示された組成物または配合物中の全ての構成要素の重量％値の合計は、１００に等しいことを理解されたい。
本明細書に反対の記載がない限り、全ての試験規格は、この出願を提出した時点で有効な最新の規格である。
本明細書に開示される材料の各々は、市販されているか、および／またはその生成のための方法が当業者に既知であるかのいずれかである。
本明細書に開示される組成物は、特定の機能を有することが理解される。本明細書に開示されるのは、開示される機能を実施するための特定の構造要件であり、開示される構造に関連する同じ機能を実施し得る様々な構造が存在し、これらの構造は、典型的には同じ結果を達成することが理解される。
シロキサンコポリマーを含むナノ複合体
本開示の態様は、繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマー、および複数の量子ドットを含むナノ複合体に関する。
複数の量子ドットは、熱可塑性コポリマー中に分散する。特定の態様では、複数の量子ドットは、熱可塑性コポリマーに共有結合しない。
繰り返しシロキサン単位含むポリカーボネートコポリマーの例示的なビルディングブロックが、図２に示される。
繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーは、本明細書ではポリ（カーボネート－シロキサン）コポリマーと称され得、カーボネート単位およびシロキサン単位を含む。好適なカーボネート単位は、式（１）に示される。
Figure 2022509449000003
 式中、Ｒ１基の総数の少なくとも６０パーセントは芳香族であるか、または各Ｒ１は、少なくとも１つのＣ６～３０芳香族基を含有する。異なるＲ１基の組み合わせが存在し得る。カーボネート単位は、式（２）の芳香族ジヒドロキシ化合物または式（３）のビスフェノールなどのジヒドロキシ化合物から誘導され得る。
Figure 2022509449000004
 式（２）中、各Ｒｈは、独立して、例えば、臭素などのハロゲン原子、Ｃ１～１０アルキル、ハロゲン置換Ｃ１～１０アルキル、Ｃ６～１０アリール、またはハロゲン置換Ｃ６～１０アリールなどのＣ１～１０ヒドロカルビル基であり、ｎは、０～４であり、式（３）中、ＲａおよびＲｂは、各々独立して、ハロゲン、Ｃ１～１２アルコキシ、またはＣ１～１２アルキルであり、ｐおよびｑは、各々独立して、ｐまたはｑが４未満の場合、環の各炭素の原子価が水素で満たされるように、０～４の整数である。
式（２）および（３）における一態様では、ＲａおよびＲｂは、各々独立して、Ｃ１～３アルキルまたはＣ１～３アルコキシであり、ｐおよびｑは、各々独立して、０～１であり、Ｘａは、単結合、－Ｏ－、－Ｓ（Ｏ）－、－Ｓ（Ｏ）２－、－Ｃ（Ｏ）－、式－Ｃ（Ｒｃ）（Ｒｄ）－のＣ１～１１アルキリデンであり、式中、ＲｃおよびＲｄは、各々独立して、水素またはＣ１～１０アルキルであり、各Ｒｈは、独立して、臭素、Ｃ１～３アルキル、ハロゲン置換Ｃ１～３アルキルであり、ｎは、０～１である。
式（２）におけるさらに他の態様では、ｐおよびｑは、各々０であるか、またはｐおよびｑは、各々１であり、ＲａおよびＲｂは、各々Ｃ１～３アルキル基、好ましくはメチルであり、各アリーレン基のヒドロキシ基に対しメタに配置され、Ｘａは、２つのヒドロキシ置換芳香族基を接続する架橋基であり、架橋基および各Ｃ６アリーレン基のヒドロキシ置換基は、Ｃ６アリーレン基上で互いにパラに配置され、Ｘａは、置換または非置換Ｃ３～１８シクロアルキデンであり得、式－Ｃ（Ｒｃ）（Ｒｄ）－のＣ１～２５アルキリデン、式中、ＲｃおよびＲｄは、各々独立して、水素、Ｃ１～１２アルキル、Ｃ１～１２シクロアルキル、Ｃ７～１２アリールアルキレン、Ｃ１～１２ヘテロアルキル、または環状Ｃ７～１２ヘテロアリールアルキレンであり、または式－Ｃ（＝Ｒｅ）－の基、式中、Ｒｅは、二価のＣ１～１２炭化水素基である。
ジフェノール（２）の例としては、レゾルシノール；置換レゾルシノール化合物、例えば、５－メチルレゾルシノール、５－エチルレゾルシノール、５－プロピルレゾルシノール、５－ブチルレゾルシノール、５－ｔ－ブチルレゾルシノール、５－フェニルレゾルシノール、５－クミルレゾルシノール、２，４，５，６－テトラフルオロレゾルシノール、２，４，５，６－テトラブロモレゾルシノールなど；カテコール；ヒドロキノン；置換ヒドロキノン、例えば、２－メチルヒドロキノン、２－エチルヒドロキノン、２－プロピルヒドロキノン、２－ブチルヒドロキノン、２－ｔ－ブチルヒドロキノン、２－フェニルヒドロキノン、２－クミルヒドロキノン、２，３，５，６－テトラメチルヒドロキノン、２，３，５，６－テトラ－ｔ－ブチルヒドロキノン、２，３，５，６－テトラフルオロヒドロキノン、２，３，５，６－テトラブロモヒドロキノンなどが挙げられる。異なるジフェノール化合物を含む組み合わせが使用され得る。
ビスフェノール（３）の例としては、４，４’－ジヒドロキシビフェニル、１，６－ジヒドロキシナフタレン、２，６－ジヒドロキシナフタレン、ビス（４－ヒドロキシフェニル）メタン、ビス（４－ヒドロキシフェニル）ジフェニルメタン、ビス（４－ヒドロキシフェニル）－１－ナフチルメタン、１，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル）エタン、１，１－ビス（４－ヒドロキシフェニル）－１－フェニルエタン、２－（４－ヒドロキシフェニル）－２－（３－ヒドロキシフェニル）プロパン、ビス（４－ヒドロキシフェニル）フェニルメタン、２，２－ビス（４－ヒドロキシ－３－ブロモフェニル）プロパン、１，１－ビス（ヒドロキシフェニル）シクロペンタン、１，１－ビス（４－ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１－ビス（４－ヒドロキシフェニル）イソブテン、１，１－ビス（４－ヒドロキシフェニル）シクロドデカン、トランス－２，３－ビス（４－ヒドロキシフェニル）－２－ブテン、２，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル）アダマンタン、アルファ、アルファ’－ビス（４－ヒドロキシフェニル）トルエン、ビス（４－ヒドロキシフェニル）アセトニトリル、２，２－ビス（３－メチル－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（３－エチル－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（３－ｎ－プロピル－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（３－イソプロピル－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（３－ｓｅｃ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（３－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（３－シクロヘキシル－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（３－アリル－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（３－メトキシ－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，１－ジクロロ－２，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル）エチレン、１，１－ジブロモ－２，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル）エチレン、４，４’－ジヒドロキシベンゾフェノン、３，３－ビス（４－ヒドロキシフェニル）－２－ブタノン、１，６－ビス（４－ヒドロキシフェニル）－１，６－ヘキサンジオン、エチレングリコールビス（４－ヒドロキシフェニル）エーテル、ビス（４－ヒドロキシフェニル）エーテル、ビス（４－ヒドロキシフェニル）スルホキシド、ビス（４－ヒドロキシフェニル）スルホン、９，９－ビス（４－ヒドロキシフェニル）フルオレン、２，７－ジヒドロキシピレン、６，６’－ジヒドロキシ－３，３，３’，３’－テトラメチルスピロ（ビス）インダン（「スピロビインダンビスフェノール」）、２，６－ジヒドロキシジベンゾ－ｐ－ダイオキシン、２，６－ジヒドロキシチアントレン、２，７－ジヒドロキシフェノキサチン、２，７－ジヒドロキシ－９，１０－ジメチルフェナジン、３，６－ジヒドロキシジベンゾフラン、２，７－ジヒドロキシカルバゾールなどが挙げられる。異なるビスフェノール化合物を含む組み合わせが使用され得る。
具体的なジヒドロキシ化合物としては、レゾルシノール、２，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル）プロパン（ビスフェノールＡまたはＢＰＡ）、３，３－ビス（４－ヒドロキシフェニル）フタリミジン、２－フェニル－３，３’－ビス（４－ヒドロキシフェニル）フタリミジン（Ｎ－フェニルフェノールフタレインビスフェノール、「ＰＰＰＢＰ」、または３，３－ビス（４－ヒドロキシフェニル）－２－フェニルイソインドリン－１－オンとしても既知である）、１，１－ビス（４－ヒドロキシ－３－メチルフェニル）シクロヘキサン、および１，１－ビス（４－ヒドロキシフェニル）－３，３，５－トリメチルシクロヘキサン（ＴＭＣビスフェノール）が挙げられる。
式（２）の一態様では、ＲａおよびＲｂは、各々独立して、Ｃ１～６アルキルまたはＣ１～３アルコキシであり、ｐおよびｑは、各々独立して、０～１であり、Ｘａは、単結合、－Ｏ－、－Ｓ（Ｏ）－、－Ｓ（Ｏ）２－、－Ｃ（Ｏ）－、式－Ｃ（Ｒｃ）（Ｒｄ）－のＣ１～１１アルキリデンであり、式中、ＲｃおよびＲｄは、各々独立して、水素またはＣ１～１０アルキルであり、各Ｒｈは、独立して、臭素、Ｃ１～３アルキル、ハロゲン置換Ｃ１～３アルキルであり、ｎは、０～１である。
より好ましい態様では、ビスフェノールポリカーボネートは、ビスフェノールＡポリカーボネートホモポリマーであり、ビスフェノールＡホモポリカーボネートとも称され、式（１ａ）の繰り返し構造カーボネート単位を有する。
Figure 2022509449000005
ビスフェノールＡカーボネート単位（ＢＰＡ－ＰＣ）を含有するそのような直鎖状ホモポリマーとしては、ＳＡＢＩＣからＬＥＸＡＮの商品名で市販されているもの、または、ＳＡＢＩＣからＬＥＸＡＮ ＣＦＲの商品名で市販されている、３モル％の１，１，１－トリス（４－ヒドロキシフェニル）エタン（ＴＨＰＥ）分岐剤を含有する、界面重合を介して生成された分岐シアノフェノールエンドキャップビスフェノールＡホモポリカーボネートが挙げられる。
シロキサン単位（ポリシロキサンブロックとも称される）は、任意選択的に式（４）のものである。
Figure 2022509449000006
 式中、各Ｒは、独立して、Ｃ１～１３一価有機基である。例えば、Ｒは、Ｃ１～１３アルキル、Ｃ～Ｃ１３アルコキシ、Ｃ２～１３アルケニル、Ｃ２～１３アルケニルオキシ、Ｃ３～６シクロアルキル、Ｃ３～６シクロアルコキシ、Ｃ６～１４アリール、Ｃ６～１０アリールオキシ、Ｃ７～１３アリールアルキレン、Ｃ７～１３アリールアルキレンオキシ、Ｃ７～１３アルキルアリーレン、またはＣ７～１３アルキルアリーレンオキシであり得る。上記の基は、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素のうちの１つ以上を用いて、完全にまたは部分的にハロゲン化され得る。透明なポリ（カーボネート－シロキサン）が所望される一態様では、Ｒは、ハロゲンによって置換されない。上記のＲ基の組み合わせは、同じポリ（カーボネート－シロキサン）で使用され得る。
一態様では、各Ｒは、独立して、Ｃ１～３アルキル、Ｃ１～３アルコキシ、Ｃ３～６シクロアルキル、Ｃ３～６シクロアルコキシ、Ｃ６～１４アリール、Ｃ６～１０アリールオキシ、Ｃ７アリールアルキレン、Ｃ７アリールアルキレンオキシ、Ｃ７アルキルアリーレン、またはＣ７アルキルアリーレンオキシである。さらに別の態様では、各Ｒは、独立して、メチル、トリフルオロメチル、またはフェニルである。
式（４）におけるＥの値は、熱可塑性組成物中の各構成要素のタイプおよび相対量、組成物の所望の特性、ならびに同様の考察に応じて幅広く変化し得る。概して、Ｅは、２～１，０００、または２～５００、２～２００、または２～１２５、５～８０、または１０～７０の平均値を有する。一態様では、Ｅは、１０～８０、または１０～４０の平均値を有し、さらに別の態様では、Ｅは、４０～８０、または４０～７０の平均値を有する。Ｅがより低い値、例えば４０未満である場合、比較的大量のポリ（カーボネート－シロキサン）コポリマーを使用することが望ましい場合がある。逆に、Ｅがより高い値、例えば４０を超える場合、比較的少量のポリ（カーボネート－シロキサン）コポリマーが使用され得る。第１および第２（またはそれ以上）のポリ（カーボネート－シロキサン）の組み合わせが使用され得、そこで、第１のコポリマーのＥの平均値は、第２のコポリマーのＥの平均値よりも小さい。
好適なシロキサン単位は、例えば、ＷＯ ２００８／０４２５００ Ａ１、ＷＯ ２０１０／０７６６８０ Ａ１、およびＷＯ ２０１６／１７４５９２ Ａ１に記載されている。一態様では、シロキサン単位は、式（５）のものである。
Figure 2022509449000007
 式中、Ｅは、式（４）について定義された通りであり、各Ｒは、同じであっても異なっていてもよく、式（４）について定義された通りであり、Ａｒは、同じであっても異なっていてもよく、置換もしくは非置換のＣ６～Ｃ３０アリーレンであり、結合は、芳香族部分に直接接続されている。式（５）におけるＡｒ基は、Ｃ６～Ｃ３０ジヒドロキシアリーレン化合物、例えば、式（２）または式（３）のジヒドロキシ化合物から誘導され得る。例示的なジヒドロキシ化合物は、１，１－ビス（４－ヒドロキシフェニル）メタン、１，１－ビス（４－ヒドロキシフェニル）エタン、２，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル）ブタン、２，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル）オクタン、１，１－ビス（４－ヒドロキシフェニル）プロパン、１，１－ビス（４－ヒドロキシフェニル）ｎ－ブタン、２，２－ビス（４－ヒドロキシ－１－メチルフェニル）プロパン、１，１－ビス（４－ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、ビス（４－ヒドロキシフェニルスルフィド）、および１，１－ビス（４－ヒドロキシ－ｔ－ブチルフェニル）プロパン、またはそれらの組み合わせである。
式（５）のシロキサン単位の特定の例としては、式（６ａ）および（６ｂ）のものが挙げられる。
Figure 2022509449000008
 式中、Ｅは、式（４）において記載されている通りである。一態様では、Ｅは、１０～８０、または１０～４０の平均値を有し、さらに別の態様では、Ｅは、４０～８０、または４０～７０の平均値を有する。
別の態様では、シロキサン単位は、式（７）のものである。
Figure 2022509449000009
 式中、ＲおよびＥは、式（４）について記載された通りであり、各Ｒ５は、独立して、二価のＣ１～３０ヒドロカルビレン基であり、重合ポリシロキサン単位は、その対応するジヒドロキシ化合物の反応残基である。具体的な態様では、ポリジオルガノシロキサンブロックは、式（８）のものである：
Figure 2022509449000010
 式中、ＲおよびＥは、式（５）について定義された通りである。式（８）におけるＲ６は、二価のＣ２～８脂肪族基である。式（８）における各Ｍは、同じであっても異なっていてもよく、ハロゲン、シアノ、ニトロ、Ｃ１～８アルキルチオ、Ｃ１～８アルキル、Ｃ１～８アルコキシ、Ｃ２～８アルケニル、Ｃ２～８アルケニルオキシ、Ｃ３～８シクロアルキル、Ｃ３～８シクロアルコキシ、Ｃ６～１０アリール、Ｃ６～１０アリールオキシ、Ｃ７～１２アリールアルキレン、Ｃ７～１２アリールアルキレンオキシ、Ｃ７～１２アルキルアリーレン、またはＣ７～１２アルキルアリーレンオノキシであり得、各ｎは、独立して、０、１、２、３、または４である。
式（８）における一態様では、Ｍは、ブロモもしくはクロロ、アルキル、例えば、メチル、エチル、もしくはプロピルなど、アルコキシ、例えば、メトキシ、エトキシ、もしくはプロポキシなど、またはアリール、例えば、フェニル、クロロフェニル、またはトリルなどであり、Ｒ６は、ジメチレン、トリメチレン、またはテトラメチレンであり、Ｒは、Ｃ１～８アルキル、ハロアルキル、例えば、トリフルオロプロピルなど、シアノアルキル、またはアリール、例えば、フェニル、クロロフェニル、またはトリルなどである。
式（８）における別の態様では、Ｒは、メチル、またはメチルとトリフルオロプロピルとの組み合わせ、またはメチルとフェニルとの組み合わせである。式（８）におけるさらに別の態様では、Ｒは、メチルであり、Ｍは、メトキシであり、ｎは、１であり、Ｒ６は、二価のＣ１～３脂肪族基である。好ましいポリジオルガノシロキサンブロックは、次の式のものであるか
Figure 2022509449000011
 または、Ｅが、１０～１００、好ましくは２０～６０、より好ましくは、３０～５０、または４０～５０の平均値を有する、これらの組み合わせである。
一態様では、ポリ（カーボネート－シロキサン）は、ビスフェノールＡにから誘導されるカーボネート単位、および繰り返しシロキサン単位（８ａ）、（８ｂ）、（８ｃ）、またはそれらの組み合わせ（好ましくは、式７ａ）を含み、式中、Ｅは、１０～１００、または２０～６０、または３０～６０、または４０～６０の平均値を有するＥの平均値を有する。一態様では、ポリ（カーボネート－シロキサン）は、ビスフェノールＡにから誘導されるカーボネート単位、および式（８ａ）、（８ｂ）、または（８ｃ）の繰り返しシロキサン単位を含み、式中、Ｅは、１０～１００、または２０～６０、または３０～５０、または４０～５０の平均値を有する。
熱可塑性コポリマー、より具体的な態様では、繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーは、いくつかの態様では、１０重量％～６５重量％のシロキサン単位、または特定の態様では、１５重量％～６５重量％のシロキサン単位、もしくは３０重量％～６５重量％のシロキサン単位、もしくは３０重量％～５０重量％のシロキサン単位、もしくは３５重量％～４５重量％のシロキサン単位、もしくは４０重量％のシロキサン単位を含む。本明細書で言及される重量％のシロキサン単位は、熱可塑性コポリマーの総重量に関連する。熱可塑性コポリマー（ポリカーボネートコポリマー）は、１ミリグラム／ミリリットルの試料濃度で、ビスフェノールＡポリカーボネート標準物で較正され、架橋スチレン－ジビニルベンゼンカラムを使用するゲル浸透クロマトグラフィーによって測定される場合、２６，０００～４５，０００Ｄａ、または３０，０００～４３，０００Ｄａ、または３５，０００～４０，０００Ｄａの重量平均分子量を有し得る。他の態様では、ポリカーボネートコポリマーは、１０，０００～１００，０００Ｄａ、または５０，０００～１００，０００Ｄａの重量平均分子量を有し得る。
いくつかの態様では、熱可塑性ポリマーまたは複数の量子ドットのいずれも、反応性官能基を含まない。さらなる態様では、熱可塑性ポリマーおよび複数の量子ドットは、互いに共有結合していない。
任意の望ましい量子ドットは、ナノ複合体で使用され得る。いくつかの態様では、複数の量子ドットは、濃度勾配量子ドットである。複数の量子ドットは、特定の態様では、パッシベーション層を含む。さらなる態様では、複数の量子ドットは、表面リガンドを含む。
より具体的には、いくつかの態様では、複数の量子ドットのうちの１つ以上は、金属ナノ材料または無機ナノ材料である。複数の量子ドットの形態としては、特定の態様では、ナノ粒子、ナノ繊維、ナノロッド、またはナノワイヤーを挙げることができる。
本開示の態様による例示的な量子ドットとしては、ＩＩ～ＶＩ族半導体化合物、ＩＩ～Ｖ族半導体化合物、ＩＩＩ～ＶＩ族半導体化合物、ＩＩＩ～Ｖ族半導体化合物、ＩＶ～ＶＩ族半導体化合物、ＩＩ～ＩＩＩ～ＶＩ族化合物、ＩＩ～ＩＶ～ＶＩ族化合物、ＩＩ～ＩＶ～Ｖ族化合物、これらの合金、およびこれらの組み合わせからなる群から選択されるが、これらに限定されない半導体ナノ結晶を挙げることができるが、これらに限定されない。
例示的な第ＩＩ族元素としては、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、またはこれらの組み合わせが挙げられる。
例示的な第ＩＩＩ族元素としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、またはこれらの組み合わせが挙げられる。
例示的な第ＩＶ族元素としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、またはこれらの組み合わせが挙げられる。
例示的な第Ｖ族元素としては、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、またはこれらの組み合わせが挙げられる。
例示的な第ＶＩ族元素としては、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、またはこれらの組み合わせが挙げられる。
例示的なＩＩ～ＶＩ族半導体化合物としては、二元化合物、例えば、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、およびＨｇＴｅなど、三元化合物、例えば、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、およびＨｇＺｎＳｅなど、ならびに四元化合物、例えば、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、およびＨｇＺｎＳＴｅなどが挙げられる。
例示的なＩＩＩ～Ｖ族半導体化合物としては、二元化合物、例えば、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、およびＩｎＳｂなど、三元化合物、例えば、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＮＳｂ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、ＧａＡｌＮＰ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＳｂ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＳｂ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＩｎＡｓ、およびＡｌＩｎＳｂなど、ならびに四元化合物、例えば、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＮＳｂ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＡｌＰＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎ、ＮＡｓ、ＧａＩｎＮＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＡｌＮＳｂ、ＩｎＡｌＰＡｓ、およびＩｎＡｌＰＳｂなどが挙げられる。
例示的な第ＩＶ～ＶＩ族半導体化合物としては、二元化合物、例えば、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、およびＰｂＴｅなど、三元化合物、例えば、ＳｎＳｅＳ、ＳｎＳｅＴｅ、ＳｎＳＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ、ＰｂＳＴｅ、ＳｎＰｂＳ、ＳｎＰｂＳｅ、およびＳｎＰｂＴｅなど、ならびに四元化合物、例えば、ＳｎＰｂＳＳｅ、ＳｎＰｂＳｅＴｅ、およびＳｎＰｂＳＴｅなどが挙げられる。
例示的な第ＩＶ族半導体化合物としては、一成分化合物、例えば、ＳｉおよびＧｅ、ならびに二成分化合物、例えば、ＳｉＣおよびＳｉＧｅが挙げられる。
使用される場合、濃度勾配量子ドットとしては、少なくとも２つの半導体の合金が挙げられる。第１の半導体の濃度（モル比）は、量子ドットのコアから量子ドットの外側表面に向かって徐々に増加し、第２の半導体の濃度（モル比）は、量子ドットのコアから量子ドットの外側表面に向かって徐々に減少する。例示的な濃度勾配量子ドットは、例えば、米国特許第７，９８１，６６７号に記載されており、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
一態様では、濃度勾配量子ドットは、２つの半導体を含み、第１の半導体は、式
ＣｄｘＺｎ１－ｘＳｙＳｅ１－ｙ、および
量子ドットの外側表面で最小モル比まで徐々に減少する、安定化された量子ドットのコアで最大モル比を有し、第２の半導体は、式
ＺｎｚＳｅ１－ｚＳｗＳｅ１－ｗ、および
安定化された量子ドットのコアで最小モル比まで徐々に減少する、安定化された量子ドットの外側表面で最大モル比を有する。
別の態様では、濃度勾配量子ドットは、２つの半導体を含み、第１の半導体は、式
ＣｄＺｎｘＳ１－ｘ、および
量子ドットの外側表面で最小モル比まで徐々に減少する、安定化された量子ドットのコアで最大モル比を有し、第２の半導体は、式
ＺｎＣｄｚＳ１－ｚ、および
安定化された量子ドットのコアで最小モル比まで徐々に減少する、安定化された量子ドットの外側表面で最大モル比を有する。
複数の量子ドットが、シェルまたはマルチシェル構造（すなわち、コアおよび少なくとも１つのシェル）を有するものとして本明細書で記載される場合、コアおよびシェルまたは複数のシェルは、独立して、上記の半導体材料から形成され得る。半導体シェルの例としては、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＴｅＳｅ、ＣｄＺｎＳＳｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＡｌＰ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＧａＡｌＡｓＰ、またはＧａＡｌＩｎＮが挙げられるが、これらに限定されない。
含まれる場合、パッシベーション層としては、金属酸化物（例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯなど）を挙げることができるが、これらに限定されない。金属酸化物は、量子ドットを取り囲むシェル材料としての形態であり得る。パッシベーション層は、製造プロセス中または操作中に、量子ドットを過酷な外部環境条件から保護するように機能し得、量子ドットがその光学特性を維持するのに役立ち得る。
特定の態様では、複数の量子ドットとしては、表面リガンドが挙げられる。表面リガンドとしては、量子ドットに相互作用する（例えば、付着する）任意のリガンドタイプを挙げることができる。例示的な表面リガンドとしては、疎水性リガンド、例えば、トリオクチルホスフィン／トリオクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰ／ＴＯＰＯ）、長鎖アルキル、アルキルアミン、およびアルキルチオールなど、または親水性リガンド、例えば、チオレートアルコール、チオレート酸など、または対象となる用途向けの他のタイプのテザー機能または生体機能が挙げられるが、これらに限定されない。表面リガンドは、量子ドットを損傷から保護する。
複数の量子ドットは、いくつかの態様では、１ナノメートル（ｎｍ）～１００ｎｍのサイズを有し得る。特定の態様では、複数の量子ドットは、１ｎｍ～５０ｎｍ、または１ｎｍ～３０ｎｍのサイズを有する。
いくつかの態様では、ナノ複合体は、追加の熱可塑性ポリマーをさらに含む。追加の熱可塑性ポリマーとしては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリカーボネート－シロキサンコポリマー、ポリシロキサン、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリ（フェニレンオキシド）（ＰＰＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリスチレン、これらのコポリマー、またはこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。追加の熱可塑性ポリマーは、リサイクルされた材料（例えば、リサイクルされたＰＥＴ）に由来し得る。追加の熱可塑性ポリマーは、本明細書に記載される繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーと同じまたは異なるポリマーであり得、異なるシロキサン含有量、分子量、および／または鎖微細構造を有する繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーを含み得る。
特定の態様では、ナノ複合体は、ＰＭＭＡ、そのコポリマー、ポリカーボネート－シロキサンコポリマー、ＣＯＣ、またはこれらの組み合わせから選択される追加の熱可塑性ポリマーを含む。
複数の量子ドットは、いくつかの態様では、０．００１重量％～５重量％のナノ複合体を含み、特定の態様では、複数の量子ドットは、０．４重量％のナノ複合体を含む。
いくつかの態様では、ナノ複合体は、９０重量％～９９．９重量％の熱可塑性コポリマー、および０．１重量％～１０重量％の複数の量子ドットを含む。さらなる態様では、ナノ複合体は、９５重量％～９９．８重量％の熱可塑性コポリマー、および０．２重量％～５重量％の複数の量子ドットを含む。特定の態様では、ナノ複合体は、９８～９９．９９重量％の熱可塑性コポリマー、および０．０１重量％～２重量％の複数の量子ドットを含む。
ナノ複合体は、いくつかの態様では、複数の量子ドットを含むコロイド溶液の最大発光ピークと比較して、０．５ナノメートル（ｎｍ）未満しかシフトしない最大発光ピークを有する発光スペクトルを有し得る。したがって、本開示の態様によるナノ複合体は、溶液中の量子ドットと比較して、良好な量子収率を維持する。
熱可塑性マトリックスは、特定の態様では、透明であり得る。本明細書で使用される場合、「透明」とは、熱可塑性ポリマーマトリックスが、ＡＳＴＭ Ｄ１００３に従って３．２ミリメートル（ｍｍ）の厚さで測定される場合、少なくとも８０％、または少なくとも８５％、または少なくとも９０％の透過率を有することを意味する。いくつかの態様では、透過率は、Ｇａｒｄｎｅｒ－Ｈａｚｅ ｐｌｕｓ測定器およびＤ６５光源を使用して、ＡＳＴＭ Ｄ１００３－００、手順Ａに従って決定される。
いくつかの態様では、ナノ複合体は、マスターバッチ組成物の形態である。当業者にとって既知であるように、マスターバッチ組成物は、加熱プロセス（例えば、押出成形）を使用して、次いで、冷却され、顆粒状に切断される、キャリア樹脂にカプセル化される添加剤および／または顔料の濃縮混合物である。次いで、マスターバッチ組成物は、レットダウン比（ＬＤＲ）として既知である指定された比で天然樹脂とブレンドされて、最終希釈樹脂に所望の特性を付与し得る。例えば、３％のＬＤＲは、９７％のポリマーおよび３％のマスターバッチを指す。
ポリマーフィルムを作製する方法
本開示の態様は、さらに、（１）繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーを含む第１の熱可塑性コポリマー、および（２）複数の量子ドットを組み合わせることによって、マスターバッチ組成物を形成することと、マスターバッチ組成物を、第２の熱可塑性ポリマーと組み合わせて、混合物を形成することと、混合物からポリマーフィルムを形成することと、を含む、ポリマーフィルムを作製する方法に関する。ポリカーボネートコポリマーは、１５重量％～６５重量％のシロキサン含有量を有する。
いくつかの態様では、マスターバッチ組成物は、９０重量％～９９．９重量％の第１の熱可塑性コポリマー、および０．１重量％～１０重量％の複数の量子ドットを含む。
繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーおよび複数の量子ドットは、本明細書に記載される組成および含有量を有し得る。例えば、いくつかの態様では、複数の量子ドットは、濃度勾配量子ドットであり、パッシベーション層を含むか、または表面リガンドを含む。
一態様では、マスターバッチ組成物は、９３重量％～９７重量％の第１の熱可塑性コポリマー、および３重量％～７重量％の複数の量子ドットを含む。
第２の熱可塑性ポリマーとしては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリカーボネート－シロキサンコポリマー、ポリシロキサン、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリ（フェニレンオキシド）（ＰＰＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリスチレン、これらのコポリマー、またはこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。第２の熱可塑性ポリマーは、リサイクルされた材料（例えば、リサイクルされたＰＥＴ）に由来し得る。第２の熱可塑性ポリマーは、本明細書に記載される繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーと同じまたは異なるポリマーであり得、異なるシロキサン含有量、分子量、および／または鎖微細構造を有する繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーを含み得る。
いくつかの態様では、この方法に従って形成されたポリマーフィルムは、０．５重量％～１０重量％の、繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマー、０．０１重量％～２重量％の複数の量子ドット、および８９重量％～９９．４９重量％の第２の熱可塑性ポリマーを含む。特定の態様では、ポリマーフィルムは、０．０５重量％～０．５重量％の複数の量子ドットを含む。
混合物からポリマーフィルムを形成する工程としては、ポリマーフィルムの押出成形、射出成形、圧縮成形、トランスファー成形、熱成形、または積層造形のうちの１つ以上を挙げることができるが、これらに限定されない。
ナノ複合体を含む物品
本明細書に記載される態様によるナノ複合体は、フィルムなどであるがこれに限定されない物品に組み込まれ得る。特定の態様では、ナノ複合体は、フィルム構造、射出成形物品、圧縮成形物品、３Ｄ印刷物品、およびレーザー焼結物品に組み込まれ得る。本明細書で形成される物品の具体的で例示的な用途としては、ＬＥＤ、ＵＶ光源などの固体エネルギー源を有するＬＣＤディスプレイ、自動車用前方照明、ならびに照明デバイス、セキュリティデバイス、および認証プロセスのためのリモートリン光システムが挙げられる。
本開示の要素の様々な組み合わせ、例えば、同じ独立請求項に従属する従属請求項からの要素の組み合わせなどは、本開示によって包含される。
開示の態様
様々な態様では、本開示は、少なくとも以下の態様に関し、それらを含む。
態様１．ナノ複合体であって、
繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーを含む熱可塑性コポリマー、および
複数の量子ドットを含む、ナノ複合体。
態様２．複数の量子ドットが、熱可塑性コポリマー中に分散している、態様１に記載のナノ複合体。
態様３．熱可塑性コポリマーが、１０重量％～６５重量％のシロキサン単位を含む、態様１または２に記載のナノ複合体。
態様４．複数の量子ドットが、
濃度勾配量子ドット、
パッシベーション層、または
表面リガンドを含む、態様１～３のいずれか１つに記載のナノ複合体。
態様５．ナノ複合体が、追加の熱可塑性ポリマーをさらに含む、態様１～４のいずれか１つに記載のナノ複合体。
態様６．複数の量子ドットが、ナノ複合体の０．００１重量％～５重量％を構成する、態様１～５のいずれか１つに記載のナノ複合体。
態様７．ナノ複合体が、
９８～９９．９９重量％の熱可塑性コポリマー、および
０．０１重量％～２重量％の複数の量子ドットを含む、態様１～５のいずれか１つに記載のナノ複合体。
態様８．ナノ複合体が、
９０重量％～９９．９重量％の熱可塑性コポリマーであって、ポリカーボネートコポリマーが、１５重量％～６５重量％のシロキサン含有量を有する、熱可塑性コポリマー、および
０．１重量％～１０重量％の複数の量子ドットを含む、態様１～５のいずれか１つに記載のナノ複合体。
態様９．ナノ複合体が、
９５重量％～９９．８重量％の熱可塑性コポリマー、および
０．２重量％～５重量％の複数の量子ドットを含む、態様８に記載のナノ複合体。
態様１０．ポリカーボネートコポリマーが、３０重量％～６５重量％のシロキサン含有量を有する、態様８または９に記載のナノ複合体。
態様１１．ポリカーボネートコポリマーが、３５重量％～４５重量％のシロキサン含有量を有する、態様１０に記載のナノ複合体。
態様１２．ナノ複合体が、マスターバッチ組成物の形態である、態様１～１１のいずれか１つに記載のナノ複合体。
態様１３．ポリマーフィルムを作製する方法であって、
（１）繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーを含む第１の熱可塑性コポリマー、および（２）複数の量子ドットを組み合わせることによって、マスターバッチ組成物を形成することと、
マスターバッチ組成物を、第２の熱可塑性ポリマーと組み合わせて、混合物を形成することと、
混合物からポリマーフィルムを形成することと、を含み、
ポリカーボネートコポリマーが、１５重量％～６５重量％のシロキサン含有量を有する、方法。
態様１４．マスターバッチ組成物が、９０重量％～９９．９重量％の第１の熱可塑性コポリマー、および０．１重量％～１０重量％の複数の量子ドットを含む、態様１３に記載の方法。
態様１５．
複数の量子ドットが、濃度勾配量子ドットであるか、
複数の量子ドットが、パッシベーション層を含むか、または
複数の量子ドットが、表面リガンドを含む、態様１３または１４に記載の方法。
態様１６．マスターバッチ組成物が、９３重量％～９７重量％の第１の熱可塑性コポリマー、および３重量％～７重量％の複数の量子ドットを含む、態様１３～１５のいずれか１つに記載の方法。
態様１７．ポリカーボネートコポリマーが、３０重量～６５重量％のシロキサン含有量を有する、態様１３～１６のいずれか１つに記載の方法。
態様１８．ポリカーボネートコポリマーが、３５重量％～４５重量％のシロキサン含有量を有する、態様１７に記載の方法。
態様１９．第２の熱可塑性ポリマーが、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリカーボネート－シロキサンコポリマー、ポリシロキサン、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリ（フェニレンオキシド）（ＰＰＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリスチレン、これらのコポリマー、またはこれらの組み合わせを含む、態様１３～１８のいずれか１つに記載の方法。
態様２０．第２の熱可塑性ポリマーが、ＰＭＭＡ、そのコポリマー、ポリカーボネート－シロキサンコポリマー、ＣＯＣ、またはこれらの組み合わせを含む、態様１９に記載の方法。
態様２１．ポリマーフィルムが、
０．５重量％～１０重量％の、繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマー、
０．０１重量％～２重量％の複数の量子ドット、および
８９重量％～９９．４９重量％の第２の熱可塑性ポリマーを含む、態様１３～２０のいずれか１つに記載の方法。
態様２２．混合物からポリマーフィルムを形成する工程が、ポリマーフィルムの押出成形、射出成形、圧縮成形、トランスファー成形、熱成形、または積層造形のうちの１つ以上を含む、態様１３～２１のいずれか１つに記載の方法。
態様２３．態様１３～２２のいずれか１つに記載の方法に従って形成されたポリマーフィルム。
以下の実施例は、当業者に、本明細書で特許請求される化合物、組成物、物品、デバイス、および／または方法がどのように作製および評価されるかについての完全な開示および記載を提供するために提示され、純粋に例示的なものであることを意図し、本開示を限定することを意図するものではない。数値（例えば、量、温度など）に関して精度を確保するための努力がなされているが、いくつかのエラーおよび偏差を考慮する必要がある。特に指示がない限り、部は、重量部であり、温度は、℃または周囲温度であり、圧力は、大気圧またはそれに近い圧力である。特に指示がない限り、組成物に関するパーセンテージは、重量％で表される。
記載されたプロセスから得られる生成物の純度および収率を最適化するために使用され得る反応条件、例えば、構成要素濃度、所望の溶媒、溶媒混合物、温度、圧力、ならびに他の反応範囲、および条件の多くの変形および組み合わせが存在する。そのようなプロセス条件を最適化するには、合理的で日常的な実験のみが必要になる。
Ｃｒｙｓｔａｌｐｌｅｘ Ｃｏｒｐから取得したＱＤ溶液は、ＣｄＳｅからＣｄＳへの合金勾配変化を有し、ＺｎＳおよびＡｌ２Ｏ３パッシベーション層を有するＱＤを含む。外側表面は、溶液への良好な分散のためにアルキル官能基でさらに官能化される。ＱＤ溶液を、蛍光測定の前にさらに処理することなく、受け入れのままで使用した。
発光スペクトルを、ダブルグレーティング励起モノクロメーター、ダブルグレーティング発光モノクロメーター、およびＲ９２８光電子増倍管検出器を備えたＦｌｕｏｒｏｌｏｇ（登録商標）３システムから収集した。試料を、連続波４００ワットキセノン光源を用いて４５０ｎｍで励起し、４６０ｎｍ～６００ｎｍの範囲で発光スペクトルを収集した。
量子ドットの発光スペクトルのピーク波長は、ＱＤの凝集および／またはＱＤの環境変化に敏感である。一例として、図１は、溶液相１００およびキャストポリカーボネート固体フィルム１１０で収集された同じＱＤの発光スペクトルを示す。発光スペクトルのピーク波長は、溶液（１００）の５２１ナノメートル（ｎｍ）からフィルム（１１０）の５３５ｎｍで、１４ｎｍ赤方偏移する。半値全幅（ＦＷＨＭ）は、わずかに＜１ｎｍ増加した。ピーク波長の赤方偏移および発光スペクトルの広がりは、文献で十分に研究されており、ＱＤの環境変化（フィルムおよびＱＤの相互作用）、およびＱＤの増加した励起子相互作用（ＱＤ間）をも含む、複数の要因に起因する。
ＱＤは、ＱＤ間の励起子相互作用が無視できる溶液相中で十分に分離される。固体フィルムでは、第１に、ＱＤの周りの有効な誘電体媒体が変化し、遷移双極子の自然減衰率およびエネルギーレベルがもたらされる。より速い減衰率（放射寿命の短縮）は、量子収率の低減に関連する。遷移双極子の低減されたエネルギーレベルによって、発光の赤方偏移がもたらされる。第２に、固体フィルム中の粒子間距離は、溶液相中の粒子間距離よりもはるかに短く、その結果、より複雑な励起子特性が得られる。集合内のより小さいＱＤからより大きいＱＤにエネルギーが移動するホモ－ＦＲＥＴは、赤方偏移現象をもたらす。さらに、増加した励起子移動およびより多くの励起子がＱＤの表面の欠陥部位にトラップされ、全体的な非放射再結合が増加し、量子収率が低減する。したがって、発光スペクトルのピーク波長（ＰＷＬ）を注意して監視して、上記の要因の合流を評価する。
フィルム中のＱＤ分散に対するポリ（カーボネート－シロキサン）コポリマーの効果を評価した。図２に示されるコポリマービルディングブロックを使用し、これは、４０重量％のシロキサン含有量を有するポリ（カーボネート－シロキサン）コポリマーである。ポリ（カーボネート－シロキサン）コポリマーは、ＳＡＢＩＣから入手可能である。図３は、ＰＣ－シロキサンコポリマーフィルム（３００）中のＱＤの分散が、溶液（３１０）中のＱＤと比較して大部分が保存されていることを示す。いかなる理論に拘束されることなく、ポリ（カーボネート－シロキサン）ブロックコポリマーのシロキサンドメインは、ＱＤへの好ましい付着性を有し得、これは、フィルム形成プロセス中にそれらを分離しておくのに役立ち、最終的なＱＤフィルム中での良好な分散を維持すると考えられる。
本明細書に記載される方法の例は、少なくとも部分的に機械またはコンピュータで実施され得る。いくつかの例は、上記の例に記載された方法を実施するように電子デバイスを構成するように動作可能な命令で符号化されたコンピュータ可読媒体または機械可読媒体を含み得る。そのような方法の実施は、マイクロコード、アセンブリ言語コード、高水準言語コードなどのコードを含み得る。そのようなコードとしては、様々な方法を実施するためのコンピュータ可読命令を挙げることができる。コードは、コンピュータプログラム製品の一部を形成し得る。さらに、一例では、コードは、実施中または他の時間などに、１つ以上の揮発性、非一時的、または不揮発性の現実のコンピュータ可読媒体に現実に保存され得る。これらの現実のコンピュータ可読媒体の例としては、ハードディスク、リムーバブル磁気ディスク、リムーバブル光ディスク（例えば、コンパクトディスク、およびデジタルビデオディスク）、磁気カセット、メモリカードまたはスティック、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）などを挙げることができるが、これらに限定されない。
上記の記載は、例示を意図したものであり、限定的なものではない。例えば、上記の例（またはその１つ以上の態様）は、互いに組み合わせて使用され得る。上記の記載を検討する際の当業者によるなど、他の実施形態が使用され得る。要約は、読者が技術的開示の性質を迅速に確認できるように、３７ Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．７２（ｂ）に準拠するように提供される。特許請求の範囲または意味を解釈または限定するために使用されないことを理解した上で提出される。また、上記の「発明を実施するための形態」では、開示を合理化するために、様々な特徴が一緒にグループ化され得る。これは、特許請求されていない開示された特徴が特許請求に不可欠であることを意図していると解釈されるべきではない。むしろ、本発明の主題は、特定の開示された実施形態の全ての特徴よりも少ない場合がある。したがって、以下の特許請求の範囲は、これによって、例または実施形態として「発明を実施するための形態」に組み込まれ、各請求項は、別個の実施形態としてそれ自体で存在し、そのような実施形態は、様々な組み合わせまたは順列で互いに組み合わされ得ると企図される。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる同等物の全範囲と共に決定されるべきである。

Claims (15)

  1. ナノ複合体であって、
    繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーを含む熱可塑性コポリマー、および
    複数の量子ドットを含む、ナノ複合体。
  2. 前記熱可塑性コポリマーが、１０重量％～６５重量％のシロキサン単位を含む、請求項１に記載のナノ複合体。
  3. 前記複数の量子ドットが、
    濃度勾配量子ドット、
    パッシベーション層、または
    表面リガンドを含む、請求項１または２のいずれか一項に記載のナノ複合体。
  4. 前記ナノ複合体が、追加の熱可塑性ポリマーをさらに含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のナノ複合体。
  5. 前記複数の量子ドットが、前記ナノ複合体の０．００１重量％～５重量％を構成する、請求項１～４のいずれか一項に記載のナノ複合体。
  6. 前記ナノ複合体が、
    ９８～９９．９９重量％の前記熱可塑性コポリマー、および
    ０．０１重量％～２重量％の前記複数の量子ドットを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のナノ複合体。
  7. 前記ナノ複合体が、
    ９０重量％～９９．９重量％の前記熱可塑性コポリマーであって、前記ポリカーボネートコポリマーが、１５重量％～６５重量％のシロキサン含有量を有する、熱可塑性コポリマー、および
    ０．１重量％～１０重量％の前記複数の量子ドットを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のナノ複合体。
  8. 前記ポリカーボネートコポリマーが、３５重量％～４５重量％のシロキサン含有量を有する、請求項７に記載のナノ複合体。
  9. 前記ナノ複合体が、マスターバッチ組成物の形態である、請求項１～８のいずれか一項に記載のナノ複合体。
  10. ポリマーフィルムを作製する方法であって、
    （１）繰り返しシロキサン単位を含むポリカーボネートコポリマーを含む第１の熱可塑性コポリマー、および（２）複数の量子ドットを組み合わせることによって、マスターバッチ組成物を形成することと、
    前記マスターバッチ組成物を、第２の熱可塑性ポリマーと組み合わせて、混合物を形成することと、
    前記混合物から前記ポリマーフィルムを形成することと、を含み、
    前記ポリカーボネートコポリマーが、１５重量％～６５重量％のシロキサン含有量を有する、方法。
  11. 前記マスターバッチ組成物が、９０重量％～９９．９重量％の前記第１の熱可塑性コポリマー、および０．１重量％～１０重量％の前記複数の量子ドットを含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記複数の量子ドットが、濃度勾配量子ドットであるか、
    前記複数の量子ドットが、パッシベーション層を含むか、または
    前記複数の量子ドットが、表面リガンドを含む、請求項１０または１１に記載の方法。
  13. 前記ポリカーボネートコポリマーが、３５重量％～４５重量％のシロキサン含有量を有する、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記第２の熱可塑性ポリマーが、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリカーボネート－シロキサンコポリマー、ポリシロキサン、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリ（フェニレンオキシド）（ＰＰＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリスチレン、これらのコポリマー、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１０～１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記ポリマーフィルムが、
    ０．５重量％～１０重量％の、繰り返しシロキサン単位を含む前記ポリカーボネートコポリマー、
    ０．０１重量％～２重量％の前記複数の量子ドット、および
    ８９重量％～９９．４９重量％の前記第２の熱可塑性ポリマーを含む、請求項１０～１４のいずれか一項に記載の方法。

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