本发明属于光学薄膜,具体涉及一种量子点涂布反射膜及其制备方法。
背景技术:
1、液晶显示器(liquid crystal display,lcd)性能稳定、寿命长且成本低,已被广泛应用于各个领域。传统lcd 显示的背光源是采用蓝光led 激发荧光粉发出白光,其色纯度和色域都有较大局限性,越来越难以满足高质量显示的需求。
2、量子点的窄发射特性可提高膜的色域,显现更鲜艳的颜色,在lcd显示领域,量子点(pqds)一般以制备成量子点膜的形式应用于lcd的背光模组中。然而,量子点具有非常大的比表面积,独特的表面效应使其对水气和氧气十分敏感,在聚合物基材中量子点材料不稳定,不易分散且极易淬灭失活,进一步限制了其在光学膜材中的应用。
3、例如, 发明专利cn 117930545a公开了一种量子点反射膜及其制备方法、背光模组,其主要通过将量子点负载于介孔二氧化硅,再将其应用于反射膜的膜材,将量子点内嵌于膜材的树脂层内,并通过气泡再次包裹pqds@sio2,气泡内是惰性气体,形成了树脂内嵌气泡,气泡包裹pqds@sio2这样的独特结构,以此解决量子点膜的稳定性差的技术问题。然而,该结构在工艺上不易实现,反射膜主要通过双向拉伸获得,其很难实现全工艺产线的惰性气体氛围,因此,pqds材料极有可能在膜材的拉伸制备过程中即已丧失稳定性。发明专利cn 114637061 a公开了一种高韧性高亮度的反射膜及其制备方法,为了解决现有技术中背光模组反射片刮伤导光板和反射膜组装到背光模组中亮度低等问题,通过涂布的方法将在反射膜的表面涂覆一层含量子点的薄膜胶层;胶层可以保护反射膜免于划伤,提高韧性;胶层中含有量子点材料可以提高光源的亮度,使得这种反射膜具有高韧性高亮度的性能。然而,其将pqds材料直接添加制备涂布液使获得的量子点涂布反射膜的稳定性较差,不耐老化。
技术实现思路
1、为了解决上述问题,本发明提供一种量子点涂布反射膜及其制备方法。本发明采用介孔锶掺杂羟基磷灰石(srhap) 纳米棒负载量子点(cspbbr3@srhap)材料增强量子点在有机体系中的稳定性,并将其与经二氧化铈(ceo2)和乙烯基三甲氧基硅烷(vtms)双层包覆的二氧化硅微球粒子一同添加制备了一种量子点胶水组合物涂布液,将该组合物涂布液涂布于pet基膜制备光学反射膜,以期获得稳定性能好、整体光源演色性更广,色域更高的高辉度反射膜。
2、为了达到上述的目的,本发明采取以下技术方案:
3、一方面,本发明提供一种量子点涂布反射膜,包括基材,以及在基材的一面或多面设置的由量子点胶水组合物涂布固化而成的量子点胶层。
4、作为优选,所述量子点胶层的厚度为2~18μm。
5、进一步地,所述的基材选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚苯乙烯中的一种;
6、作为优选,所述基材为pet反射膜基材。
7、所述的量子点胶水组合物,包括树脂胶水、光学粒子、助剂;
8、所述树脂胶水为三(丙二醇)二丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯的混合物,按质量份计,三(丙二醇)二丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯的用量比为1:2.9~3.8。
9、所述光学粒子为光扩散粒子和量子点粒子。
10、作为优选,所述量子点胶水组合物包括如下组分:
11、三(丙二醇)二丙烯酸酯 20~26份
12、聚氨酯丙烯酸酯 74~76份
13、光引发剂184 1~3份
14、量子点粒子 4~12份
15、光扩散粒子 1~3份
16、进一步地,所述光扩散粒子为经二氧化铈(ceo2)和乙烯基三甲氧基硅烷(vtms)双层包覆二氧化硅纳米粒子微球,记为sio2@ceo2/poly(vtms)微球;
17、作为优选,所述二氧化硅纳米粒子平均粒径为100~150 nm,纯度≥ 99.9wt%。
18、进一步地,所述sio2@ceo2/poly(vtms)微球,通过以下步骤制得:
19、步骤一,sio2@ceo2微球制备:采用均相原位沉淀法制备sio2@ceo2微球。
20、具体步骤如下:将二氧化硅微球超声分散在水和乙醇的混合溶液中(水和乙醇的体积比为1:1)配制成0.2wt%分散液,依次加入ce(no3)3·6h2o和六亚甲基四胺(hmt),其中,ce(no3)3·6h2o与hmt的用量按质量比为3:2;然后将混合物的温度升至70 ℃并保持回流4h,然后冷却至室温。通过离心(8000 rpm和5 min)纯化产物,用水洗涤三次并在60 ℃下干燥得到ceo2 @sio2微球。
21、步骤二,sio2@ceo2/poly(vtms) 双层微球的制备:采用水热法制备sio2@ceo2/poly(vtms) 双层微球。
22、具体步骤如下:
23、将步骤一中制备所得的sio2@ceo2微球在去离子水(sio2@ceo2微球与去离子水的用量为m sio2@ceo2/v去离子水=1g/70ml)中超声分散1 h;依次加入尿素和酒石酸钠二水合物(na2c4h4o6·2h2o)(按质量份计,sio2@ceo2微球与na2c4h4o6·2h2o与尿素的用量比为1:21:4),将悬浮液机械搅拌0.5 h;然后加入乙烯基三甲氧基硅烷(vtms)(sio2@ceo2微球与vtms的用量为msio2@ceo2/vvtms=1g/2 ml),用1 m hcl溶液将溶液的ph值调节为3~4。搅拌1 h后,将混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中,密封并在180 ℃下维持3 h。温度冷却后,将反应混合物以 8500 rpm 的速度离心 5 分钟,收集产物,并用去离子水清洗三次。在80 ℃下干燥过夜后获得最终产品。
24、所述量子点粒子为介孔srhap 纳米棒负载cspbbr3量子点,记为cspbbr3@srhap纳米棒;
25、作为优选,所述介孔srhap 纳米棒是锶掺杂羟基磷灰石,根据ca/p和(ca + sr)/p摩尔比为1.67,通过水热法制备;
26、进一步地,所述介孔srhap 纳米棒中sr 2 +/(ca 2 ++ sr 2+)摩尔比可以分别为0、0.01、0.03、0.05、0.07、0.09、0.10、0.15和0.20;
27、作为优选,所述介孔srhap 纳米棒中sr 2 +/(ca 2 ++ sr 2+)摩尔比可以分别为0.10、0.15。
28、作为优选,所述介孔srhap 纳米棒的长度为120~150 nm,直径约为20 nm,介孔结构直径为5~15 nm。
29、作为优选,所述cspbbr3 pqds 的粒径为1~10 nm。
30、进一步地,所述介孔srhap 纳米棒通过以下步骤获得:
31、首先,将na2hpo4·12 h2o溶解在去离子水中以形成溶液(标记为溶液-1),并加入1mol/l naoh溶液调节溶液-1的ph值至11.5;然后通过将ca(no3)2·4h2o和sr(no3)2溶解在30ml 去离子水中制备水溶液(标记为溶液-2),并在磁力搅拌下缓慢加入溶液-1中。随后,将得到的白色乳状悬浮液转移到聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜(100 ml容量)中,密封,并在200 ℃下保持8小时;最后,在高压釜自然冷却的条件下,将沉淀物分离,依次用去离子水和乙醇洗涤,所得粉末在100 ℃下干燥6 h。
32、进一步地,所述cspbbr3@srhap通过以下步骤获得:
33、步骤一,cspbbr3 pqds 溶液的准备:取一定量cspbbr3 pqds,将cspbbr3 pqds分散到正己烷溶液中,形成cspbbr3 pqds 溶液,其中pqds的浓度为5~30wt%。
34、步骤二,cspbbr3@srhap 的制备:将一定量的srhap 样品添加到正己烷溶液中进行搅拌,然后将步骤一中获得的cspbbr3 pqds 溶液注入到上述正己烷溶液中,按正己烷的总量计,其中srhap 样品与正己烷的用量为m srhap/v正己烷=1g/100ml。通过搅拌60~70min 使srhap 和cspbbr3 pqds 充分混合。通过4000rpm 离心分离出复合物,并用正己烷洗涤两次。最后,在真空烘箱中干燥1h获得cspbbr3@srhap 纳米复合物。
35、cspbbr3@srhap纳米复合物的可行的合成机理如下:当cspbbr3 pqds 溶液与srhap粉末混合后,pb2+吸附在srhap 表面,br-围绕pb2+离子聚集形成八面体结构。随后在不断搅拌下,cs+离子在八面体周围发生静电作用聚集并吸附在srhap 表面,使得cspbbr3晶体迅速成核。
36、进一步地,所述助剂包括光引发剂。
37、作为优选,所述光引发剂包括光引发剂184。
38、作为优选,所述光引发剂占所述树脂胶水重量的1~3%。
39、进一步地,所述光学粒子占所述树脂胶水重量的5~15%。
40、作为优选,所述量子点粒子的用量占所述光学粒子重量的60~90%。
41、第二方面,本发明提供一种量子点涂布反射膜的制备方法,包括如下步骤:
42、步骤一,量子点胶水组合物涂布液的准备,按上述配方,于暗处将各原料置于密闭容器中常温磁力搅拌,搅拌速度为50~200 rpm,搅拌时间为5~30 min,搅拌均匀后得到量子点胶水组合物涂布液;
43、步骤二,将量子点胶水组合物涂布液通过在pet反射基膜上双面或单面涂布,然后,将膜放置在100 w uv灯(365 nm)中,每侧10分钟,最后,将其置于60 ℃的烘箱中烘烤24小时得到基于量子点胶水组合物的量子点涂布反射膜。
44、本发明的有益效果:本发明提供一种量子点涂布反射膜及其制备方法,与现有技术相比,本发明提供的量子点反射膜包括反射层和胶层。反射层具有高的反射率,从而提高亮度;胶层可以保护反射膜免于划伤,提高韧性;胶层中含有量子点材料可以提高光源的亮度,且采用无溶剂紫外光固化法制备,工艺简单且更高效环保。
45、其次,量子点材料为cspbbr3 ,且经介孔srhap 纳米棒负载,一方面,srhap 表面含有大量-oh,不仅可使表面携带负电荷,而且为吸附重金属离子奠定了基础。另一方面,srhap 对重金属的静电吸附是最普遍的吸附机理,sr的引入能有效提高羟基磷灰石对量子点的吸附能力,综上,具有介孔结构和大量负电荷的srhap 纳米棒表面有助于重金属离子的吸附和cspbbr3 pqds 的活性成核,利用该无机基质材料对pqds 表面进行修饰,不仅提高了pqds 的发光性能,而且提高了pqds 的稳定性。
46、此外,光扩散粒子sio2@ceo2/poly(vtms)的引入与量子点材料协同作用提高了量子点反射膜的出光均匀性。
47、最后, 负载量子点的srhap 纳米棒为棒状结构,一方面,具有丰富的表面羟基和较大长径比的纳米棒,可通过分子内或分子间相互作用于胶层涂布液均匀分散,缓解聚合物颗粒的聚集沉降现象,进而有利于量子点材料的分散;此外,扩散粒子为球形结构,多形貌粒子的结合,组成具有网络结构的多形貌粒子胶层,可以使聚合物颗粒分布更均匀,并进一步提高反射膜的力学强度与耐刮擦性能,促进反射膜与导光板的适配性。