微胶囊量子点-聚合物复合物、该复合物的制造方法、光学元件及该光学元件的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及量子点，更具体而言涉及微胶囊量子点-聚合物复合物。
【背景技术】
[0002] 因为量子点是具有芯或芯-壳结构的半导体颗粒，其尺寸为几个纳米，量子点通 过根据颗粒尺寸由激发获得的能量发射在不同波长范围内的光线，其有效地用于许多应 用，尤其是用于LED发光领域。为了将量子点应用于LED领域，通常将量子点分散在树脂溶 液中以供使用。
[0003] 然而，已知由于颗粒的强烈的团聚趋势，量子点的分散性低，因此使量子效率降 低。此外，在将量子点暴露于氧化性环境，例如氧或水分，或暴露于高温条件时，由于量子点 的物理化学转化也使量子效率降低。为了减少量子点的团聚，有人尝试通过与量子点的表 面上的配位体例如三正辛基膦氧化物（T0P0)、油酸、硬脂酸、棕榈酸、十八胺、十六胺等共价 键合而防止量子点团聚以提高量子点的稳定性（参考US 7,056,471等）。然而，在将量子 点分散在可固化的树脂溶液中时，会发生量子点的团聚，或者会使量子效率降低，及在树脂 硬化之后会使量子效率连续地降低。
[0004] 此外，加速的寿命测试是一种测量量子点在可固化的树脂中的长期稳定性的测试 方法，其是量子点实际用于LED等应用场合所需的，根据加速的寿命测试的结果，已知量子 效率根据处理时间迅速降低。因此，限制了量子点的商业应用。
【发明内容】
[0005] 本发明涉及提供具有优异的量子点分散性并且能够长期保持量子效率稳定的量 子点-聚合物复合物。
[0006] 本发明还涉及提供具有高的热阻的量子点-聚合物复合物。
[0007] 为了提供上述量子点-聚合物复合物，本发明的一个方面提供一个制造微胶囊量 子点-聚合物复合物的方法的实施方案。通过加热在第一溶剂中的在侧链上具有极性官 能基团的聚合物而制备聚合物溶液。通过将其中由覆盖层覆盖的量子点分散在第二溶剂 中的量子点悬浮液添加至聚合物溶液而制备混合溶液。将该混合溶液冷却，从而制备量子 点-聚合物复合物，其中量子点分散在聚合物基体中。
[0008] 在侧链上具有极性官能基团的聚合物可以是晶态聚合物。在侧链上具有极性官能 基团的聚合物的软化点可以在70至200°C的范围内。该极性官能基团可以是含有含氧基团 的官能基团。该含氧基团可以是-〇H、-C00H、-C0H、-0-或-C0。
[0009] 在侧链上具有极性官能基团的聚合物可以是部分氧化的聚合物。在侧链上具有极 性官能基团的聚合物的主链可以是选自以下组中的聚合物：聚烯烃、聚酯、聚碳酸酯、聚酰 胺、聚酰亚胺及其组合。在侧链上具有极性官能基团的聚合物可以是选自以下组中的聚合 物：部分氧化的聚烯烃、部分氧化的聚苯乙烯、部分氧化的聚酯、部分氧化的聚碳酸酯、部分 氧化的聚酰胺、部分氧化的聚酰亚胺及其组合。在侧链上具有极性官能基团的聚合物可以 是部分氧化的聚烯烃蜡。
[0010] 在侧链上具有极性官能基团的聚合物可以是聚马来酸酐与选自以下组中的聚合 物的共聚物：聚烯烃、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺及其组合。在一个实施方 案中，在侧链上具有极性官能基团的聚合物可以是聚烯烃-聚马来酸酐共聚物蜡。
[0011] 在侧链上具有极性官能基团的聚合物可以具有1至100mgK0H/g的酸值。特别地， 在侧链上具有极性官能基团的聚合物可以具有3至40mgK0H/g的酸值。在侧链上具有极性 官能基团的聚合物可以具有可交联的取代基。
[0012] 可以将与在侧链上具有极性官能基团的聚合物相比具有更高的平均分子量的高 分子量聚合物添加至第一溶剂以制备聚合物溶液。该高分子量聚合物可以与在侧链上具有 极性官能基团的聚合物的主链相同。该高分子量聚合物可以是低密度聚乙烯（LDPE)或高 密度聚乙烯（HDPE)。相对于100重量份在侧链上具有极性官能基团的聚合物，可以包含5 至30重量份的高分子量聚合物。
[0013] 第一溶剂和第二溶剂可以相同。第一溶剂和第二溶剂可以是非极性溶剂。在一个 实施方案中，第一溶剂和第二溶剂可以彼此无关地是苯、二甲苯、甲苯、环己烷或四氯化碳。
[0014] 在制备聚合物溶液的过程中，加热温度可以是约90至130°C。聚合物溶液的冷却 速率可以是1至200°C/min。
[0015] 可以在量子点-聚合物复合物的表面上形成无机材料的钝化层。该无机材料可以 是无机颗粒。该无机颗粒可以是选自以下组中的无机颗粒：氧化钛、氧化硅、氧化铝、石墨 烯、氧化石墨烯及碳纳米管。
[0016] 为了提供上述量子点-聚合物复合物，本发明的另一个方面提供微胶囊量子 点-聚合物复合物。该微胶囊量子点-聚合物复合物可以包括聚合物基体，其包含在侧链 上具有极性官能基团的聚合物。由覆盖层覆盖的量子点分散在聚合物基体中。
[0017] 在侧链上具有极性官能基团的聚合物可以是晶态聚合物。在侧链上具有极性官能 基团的聚合物可以是部分氧化的聚烯烃蜡或聚烯烃-聚马来酸酐共聚物蜡。在侧链上具有 极性官能基团的聚合物可以具有3至40mgK0H/g的酸值。在侧链上具有极性官能基团的聚 合物可以具有可交联的取代基。该聚合物基体可以额外包含与在侧链上具有极性官能基团 的聚合物相比具有更高的平均分子量的高分子量聚合物。该高分子量聚合物可以与在侧链 上具有极性官能基团的聚合物的主链相同。该高分子量聚合物可以是LDPE或HDPE。相对 于100重量份在侧链上具有极性官能基团的聚合物，可以包含5至30重量份的高分子量聚 合物。
[0018] 该无机颗粒可以位于量子点-聚合物复合物的表面上。
[0019] 为了提供上述量子点-聚合物复合物，本发明的再一个方面提供制造光学器件的 方法。首先，提供基底。然后，将其中分散有微胶囊量子点-聚合物复合物的悬浮液提供在 基底上。该微胶囊量子点-聚合物复合物具有包含在侧链上具有极性官能基团的聚合物的 聚合物基体，并将由覆盖层覆盖的量子点分散在聚合物基体中。
[0020] 该基底可以是板型基材。在此，将悬浮液提供在基底的表面上可以是指将悬浮液 涂布在该基底的上表面上。另一方面，该基底可以是管型基材，将悬浮液提供在基底的表面 上可以是指利用毛细现象将悬浮液涂布在基底的内表面上。
[0021] 此外，该基底可以是其上安装有发光二极管的基材。在此，将悬浮液提供在基底上 可以是指将其中密封树脂与悬浮液混合的混合溶液提供在基底上。该密封树脂可以是选自 以下组中的树脂：环氧树脂、酚醛树脂、聚酯、有机硅树脂、丙烯酸酯树脂、氨基甲酸酯-丙 烯酸酯树脂及其组合。在侧链上具有极性官能基团的聚合物可以具有可交联的取代基。在 此情况下，可交联的取代基也可以在密封树脂发生固化的同时进行固化。此外，在将悬浮液 提供在基底上之后，可以额外地实施在侧链上具有极性官能基团的聚合物的固化。
[0022] 该聚合物基体可以额外包含与在侧链上具有极性官能基团的聚合物相比具有更 高的平均分子量的高分子量聚合物。该高分子量聚合物可以是LDPE或HDPE。
[0023] 为了提供上述量子点_聚合物复合物，本发明的再一方面提供光学器件。该光学 器件包括基底。光学转化层位于基底上。该光学转化层包含微胶囊量子点-聚合物复合物。 每一种量子点-聚合物复合物均包括包含在侧链上具有极性官能基团的聚合物的聚合物 基体以及分散在聚合物基体中的由覆盖层覆盖的量子点。
[0024] 该基底可以是光传导聚合物薄膜，或者是玻璃基材。该基底可以是板形，光学转化 层可以位于该基底的上表面上。另一方面，该基底可以是管形，光学转化层可以位于基底的 内表面上。
[0025] 此外，该基底可以是其上安装有发光二极管的基材。在此，光学转化层可以是其中 量子点-聚合物复合物分散在密封树脂中的层。该密封树脂可以是选自以下组中的树脂： 环氧树脂、酚醛树脂、聚酯、有机硅树脂、丙烯酸酯树脂、氨基甲酸酯_丙烯酸酯树脂及其组 合。在侧链上具有极性官能基团的聚合物可以具有可交联的取代基，在侧链上具有极性官 能基团的聚合物可以通过可交联的取代基进行固化。
[0026] 该聚合物基体可以额外包含与在侧链上具有极性官能基团的聚合物相比具有更 高的平均分子量的高分子量聚合物。该高分子量聚合物可以是LDPE或HDPE。
[0027] 为了提供上述量子点_聚合物复合物，本发明的再一方面提供光学器件的另一个 实施方案。该光学器件包括基底。光学转化层位于基底的一个表面上。该光学转化层包括 包含在侧链上具有极性官能基团的聚合物的聚合物微颗粒以及位于聚合物微颗粒外部的 量子点。该聚合物微颗粒可以通过无机材料的钝化层加以钝化。该聚合物微颗粒可以额外 包含与在侧链上具有极性官能基团的聚合物相比具有更高的平均分子量的高分子量聚合 物。该基底是其上安装有发光二极管的基材，光学转化层可以是其中聚合物微颗粒和量子 点分散在密封树脂中的层。可以额外地包括分散在密封树脂中的磷（Phosphors，无机发光 材料）。
[0028] 为了提供上述量子点-聚合物复合物，本发明的再一方面提供制造光学器件的方 法的另一个实施方案。首先，提供基底。然后，将其中分散有包含在侧链上具有极性官能基 团的聚合物的聚合物微颗粒以及位于聚合物微颗粒外部的量子点的悬浮液提供在基底的 一个表面上。
[0029] 为了提供上述量子点_聚合物复合物，本发明的再一方面提供制造聚合物微颗粒 的方法。首先，通过加热在溶剂中的在侧链上具有极性官能基团的聚合物形成聚合物溶液。 将该聚合物溶液冷却，然后获得聚合物微颗粒。可以在聚合物微颗粒的表面上形成无机材 料的钝化层。可以通过额外地将与在侧链上具有极性官能基团的聚合物相比具有更高的平 均分子量的高分子量聚合物添加至该溶剂而形成聚合物溶液。
[0030] 为了提供上述量子点-聚合物复合物，本发明的再一方面提供聚合物微颗粒。该 聚合物微颗粒包括具有极性官能基团并且是晶态的聚合物的聚合物基体，其具有椭球实心 体（ellipsoidal solid)的形状。在侧链上具有极性官能基团的聚合物可以是部分氧化的 聚烯烃蜡。可以在聚合物微颗粒的表面上形成无机材料的钝化层。该聚合物基体可以额外 包含与在侧链上具有极性官能基团的聚合物相比具有更高的平均分子量的高分子量聚合 物。
[0031] 根据本发明的实施方案，在冷却聚合物溶液和量子点悬浮液的混合溶液的过程 中，在聚合物通过自组装形成微胶囊时，位于该聚合物的侧链上的极性官能基团可以提高 与量子点的相互作用，因此量子点可以被捕获在聚合物基体或自组装结构中，并且同时量 子点也可以稳定地分散和定位。因此，在微胶囊量子点-