一种用于偏光片的PVA膜的制备方法及其应用与流程

本发明涉及偏光片领域，特别是涉及一种用于偏光片的PVA膜的制备方法及其应用。

背景技术：

随着信息交流和传递日益剧增，显示器件作为其主要的载体和物质基础已成为众多科学家研究探索的对象，其中液晶显示是最为广泛使用的显示器件。液晶成像必须依靠偏光膜，其作用机理为：两片吸收轴呈垂直状态的偏振片贴在液晶盒两侧，当无外加电压时，光透过偏振片面无任何显示。当施加在液晶盒两侧的电压引起液晶分子的转动，使通过液晶层的偏振光的振动方向发生改变，带电图像部分的光被吸收，显示出图像或数字，可见偏光片在液晶成像中是不可或缺的。

目前较为常用的偏光膜为碘系偏光膜，染料系偏光膜次之，而偏光膜的透光率和偏振度已经接近理论值，但偏光膜的耐湿、热性能均待提高。

此外，显示器件往往存在漏蓝光的问题。蓝光即400～500nm波段的光，蓝光能穿透晶状体到达视网膜，对其造成光学损害，加速黄斑区细胞的氧化，产生大量自由基，导致白内障，黄斑区退化，诱发人眼黄斑变性的可能性会增高、引起视疲劳上升、对眼生理发育产生影响。随着人们对健康的认知越来越强，显示漏蓝光的问题亟待解决。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于偏光片的PVA膜的制备方法及其应用，其克服了现有技术的偏光片所存在的不足之处。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于偏光片的PVA膜的制备方法，包括以下步骤：

1)制备石墨烯量子点，所述石墨烯量子点是水溶性且直径不大于10nm；

2)取PVA粉体和增塑剂混合后均匀混入石墨烯量子点，然后倒入甲醇及蒸馏水组成的混合溶剂中，于70℃～90℃下混合溶解搅拌6～12h形成混合溶液，静置脱泡并成膜；其中PVA粉体：增塑剂：甲醇：蒸馏水的质量体积比为5～40g：0.5～10g：5～20ml：60～120ml，且石墨烯量子点于混合溶液中的浓度为0.1ppm～10ppm；

3)将形成的PVA膜进行水洗膨润、染色、延伸以及补正后获得偏光特性，然后先于30℃～50℃的低温温度下烘30～90min，再于60℃～80℃的高温温度段烘10～60min。

优选的，所述石墨烯量子点于混合溶液中的浓度为1ppm～5ppm。

优选的，所述PVA粉体：增塑剂：甲醇：蒸馏水的质量体积比为8～25g：0.5～10g：5～20ml：60～120ml。

优选的，所述增塑剂是丙三醇，所述PVA粉体：丙三醇：甲醇：蒸馏水的质量体积比为5～40g：1.5～5g：5～20ml：60～120ml。

优选的，所述PVA粉体：增塑剂：甲醇：蒸馏水的质量体积比为8～25g：0.5～10g：8～12ml：60～120ml。

优选的，步骤1)中，所述石墨烯量子点的制备方法是：将石墨烯加入浓硫酸和浓硝酸中，超声处理5～15h，然后加入蒸馏水进行稀释并离心去除溶液中的酸，得到的固体溶于pH为10～13的氢氧化钠溶液中，移入水热反应釜于180℃～220℃下反应10～14h；其中石墨烯：浓硫酸：浓硝酸的质量体积比为20～30mg：3～8ml浓硫酸：10～20ml浓硝酸。

优选的，步骤1)中，所述石墨烯量子点的制备方法是：将氧化石墨烯分散于水中，加入浓氨水混合后移至水热反应釜中，于280℃～320℃反应6～10h，冷却至室温后分离上层清液；其中氧化石墨烯和浓氨水的比例是80～120mg：20～40ml。

优选的，步骤1)中，所述石墨烯量子点的制备方法是：将硫酸和硝酸混合后置于冰浴中，边搅拌边加入石墨烯，1～3h后缓慢加入氯酸钠，加入过程持续30min～90min，待氯酸钠完全溶解后将混合溶液在室温下搅拌40～60h，静置过夜后将上方三分之二的液体离心得到上清液，调整上清液pH值至6～7，然后装入透析袋中并置于蒸馏水进行提纯并移除大尺寸片，浓缩并冷冻干燥。

一种偏光片，包括上述PVA膜、覆设于PVA膜相对两面的TAC膜、覆设于其中之一TAC膜相对外侧的保护膜以及另一TAC膜相对外侧的感压胶。

优选的，所述偏光片是碘系偏光片或染料偏光片，所述PVA膜的厚度为20～60μm。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明的石墨烯量子点具有很强的量子限域效应和边缘效应，表现出优异的光电特性、低毒性、良好的生物相容性和稳定性等，通过在PVA膜内加入石墨烯量子点并制成偏光片，可以有效提高其耐湿热性。此外，石墨烯量子点能有效地吸收蓝光，所以能有效防止“蓝漏”现象，使其能够在偏光片领域中开发应用价值。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种用于偏光片的PVA膜的制备方法及其应用不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明PVA混合溶液制备具有偏光性能的PVA膜的流程示意图；

图2是本发明的偏光片的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

步骤一：Hummers法制备氧化石墨烯。分别称量2g石墨粉，倒入100ml浓硫酸，渐渐加入10g高锰酸钾，室温搅拌30分钟。再将温度调至35℃，恒温搅拌2h后，加入150ml蒸馏水，待溶液降至室温，滴加双氧水至溶液呈金黄色。将所得溶液抽滤、离心水洗至中性再冷冻干燥得所需的氧化石墨。

步骤二：制备石墨烯量子点。将氧化石墨在保护气体下高温还原得还原氧化石墨烯。称取25mg的石墨烯放入圆底烧瓶中，加入5ml浓硫酸和15ml浓硝酸，超声处理10h。加入250ml蒸馏水进行稀释，然后离心去除溶液中的酸。再将得到的固体溶于40ml的蒸馏水中用氢氧化钠溶液调节PH至12，再移进聚四氟乙烯反应釜中，200℃反应12h。得到的石墨烯量子点是水溶性且直径不大于10nm。

步骤三：制备PVA膜。称取20g聚乙烯醇(PVA)粉体、3g丙三醇混合在一起，均匀混入30mg石墨烯量子点，置于90ml蒸馏水与10ml甲醇混合溶剂中，80℃溶解搅拌8h，静置脱泡，成膜。

步骤四：PVA膜成型工艺。参考图1，将PVA膜进行水洗膨润、染色、延伸、补正以使其具有偏光特性。后分别置于40℃与70℃分高低温度段分别烘干。染色可以是将碘分子吸附在PVA上，亦可以是将具有二色性的有机染料吸附在PVA上。PVA分子原先是任意角度无规则性分布，在一定温度和湿度条件下，受力拉伸后逐渐偏转于作用力方向，趋向于成直线状分布。随着PVA分子沿拉伸方向直线排列，吸附在PVA层上的碘离子或者染料分子也随着有方向性的偏转，从而形成长链。由于碘离子或染料分子具有很好的起偏性，可以吸收平行于排列方向的偏振光，只让垂直方向的偏振光通过，从而具有偏光特性。

步骤五：偏光片的压制。按照图2的结构，现将三醋酸纤维素酯(TAC)膜2、4上下贴合PVA膜3，再分别贴合PET外保护膜1与感压胶5，最后于感压胶5外贴合离型膜6。该偏光片适用于液晶显示等领域，其中PVA膜的厚度为20～60μm。

实施例2

氧化石墨烯的制备：①将50ml浓硫酸和2g石墨、1g硝酸钠加入烧杯中混合，在磁力搅拌下缓缓加入6g高锰酸钾，反应置于冰水浴中1.5h。②低温反应完成后将反应温度调至35℃，恒温搅拌反应30min。④中温反应结束后，缓慢滴加200ml去离子水，待反应降至室温，加入双氧水至溶液呈现金黄色。⑤加入10％体积的盐酸，抽滤，洗去⑥抽滤后，将滤膜上的氧化石墨用蒸馏水洗并稀释在烧杯里，再离心，把PH洗至中性。冷冻干燥20h得氧化石墨。⑦以蒸馏水为溶剂溶化氧化石墨，倒在球磨罐里行星式球磨48h，充分剥离膨胀碳层，得氧化石墨烯。

石墨烯量子点的制备：将100mg氧化石墨烯分散在30ml水中，加入1.2ml浓氨水，将混合溶液移至高压反应釜中，升温至300℃反应8h，冷却至室温，将得到的上层清液分离，即得到石墨烯量子点的水分散液。

PVA膜的制备：称取20g聚乙烯醇粉体、3g丙三醇混合在一起，均匀混入10mg石墨烯量子点，置于90ml蒸馏水与10ml甲醇混合溶剂中，80℃溶解搅拌8h，静置脱泡，成膜。

PVA膜成型与偏光片的制备参考实施例1。

实施例3

用传统的Hummers法制备氧化石墨烯：参考实施例1。

石墨烯量子点的制备：将80ml的硫酸和30ml的硝酸混合加在烧杯中，将烧杯置于冰浴中。称取3g石墨烯，一边搅拌一边将石墨烯加入烧杯中，两个小时后，称取30gNaClO₃，缓慢加入混合溶液中(此过程需要1h)，避免温度突然剧烈上升和形成过多ClO₂气体。当NaClO₃完全溶解后，将混合溶液在室温下强烈搅拌48h，将反应器皿盖子松松地盖上以便于排除产生的气体。此后，将该混合液体静置过夜，将上方三分之二的液体在5000rpm下离心90min。，上层清液倒进烧杯中，一滴一滴地加入氨水知道PH达6-7.然后所得的溶液装进透析袋(8000-14000Da)，置于蒸馏水中5天进行提纯，用20nm薄膜移除大尺寸片后。最后，滤液用旋转蒸发仪浓缩并冷冻干燥得到石墨烯量子点粉末。

PVA膜的制备：称取20g聚乙烯醇粉体、3g丙三醇混合在一起，均匀混入45mg石墨烯量子点，置于90ml蒸馏水与10ml甲醇混合溶剂中，80℃溶解搅拌8h，静置脱泡，成膜。

PVA膜成型与偏光片的制备参考实施例1。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种用于偏光片的PVA膜的制备方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。