用于纳米颗粒溶解的多胺配体和包含用配体封端的纳米颗粒的墨组合物制造技术

提供配体封端的散射纳米颗粒、包含配体封端的散射纳米颗粒的可固化墨组合物和由墨组合物形成膜的方法。还提供通过固化墨组合物形成的固化膜和掺入该膜的光子装置。结合至无机散射纳米颗粒的配体包括头部基团和尾部基团。头部基团包括多胺链并且将配体结合至纳米颗粒表面。尾部基团包括聚环氧烷链。尾部基团包括聚环氧烷链。尾部基团包括聚环氧烷链。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于纳米颗粒溶解的多胺配体和包含用配体封端的纳米颗粒的墨组合物
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2018年10月9日提交的美国临时专利申请号62/742,937的优先权，其全部内容通过引用并于本申请。

技术介绍

[0003]为了得到包括聚合光学膜的高性能光子装置，该聚合物光学膜包含散射颗粒和量子点(QD)荧光粉，散射颗粒和荧光粉颗粒应该在膜内均匀分布，因为具有较高的散射颗粒和/或荧光粉颗粒浓度的微区会造成光转换和输出耦合的不均匀性，而影响装置的外部量子效率和发射特性。不幸的是，散射的纳米颗粒和QD荧光粉颗粒倾向于聚集在聚合物薄膜中，这可能导致颗粒分布不均匀。

技术实现思路

[0004]提供了配体封端的纳米颗粒、包含配体封端的纳米颗粒的可固化墨组合物，和由墨组合物形成膜的方法。还提供了通过固化墨组合物形成的固化膜和掺入该膜的光子装置。
[0005]配体封端的纳米颗粒的一个实施方案包括：具有表面的无机纳米颗粒；和结合至纳米颗粒的表面的多个配体。一个或多个配体包括：包含多胺链的头部基团，其中头部基团结合至纳米颗粒的表面；和包含聚环氧烷链的尾部基团。
[0006]墨组合物的一个实施方案包括：可固化单体；和多个与可固化单体混合的上述配体封端的纳米颗粒。
[0007]膜涂布的基材的一个实施方案包括：基材；和在膜的表面上包含上述墨组合物的聚合产物的膜。
[0008]在光子装置中形成膜的方法的一个实施方案包括如下步骤：在光子装置的装置基材上喷墨打印一层上述墨组合物；和固化所述墨组合物。
附图说明
[0009]以下将参考附图描述本专利技术的说明性实施方案，其中相同的数字表示相同的元件。
[0010]图1.用于合成具有多胺头部基团的配体的反应方案的一个实施方案。
[0011]图2.用于合成具有多胺头部基团的配体的反应方案的另一个实施方案。
[0012]图3.可用于合成具有多胺头部基团的配体的多胺反应物。
[0013]图4.具有有机发光二极管背光单元(BLU)的红绿蓝(RGB)像素的基本实施方案的示意图。
具体实施方式
[0014]提供了配体封端的纳米颗粒、包含配体封端的纳米颗粒的可固化墨组合物，和由墨组合物形成膜的方法。还提供了通过固化墨组合物形成的固化膜和掺入该膜的光子装置。可将膜作为光散射层掺入各种光子装置中。墨组合物的一些实施方案包括配体封端的量子点。由这些墨组合物制成的膜可用作装置的滤色器层和增色层，所述装置例如液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)显示器，包括微型LED显示器，其中微型LED显示器是指像素大小不大于约10μm的LED显示器。可将膜作为滤色器层或增色层掺入其中的装置的实例在美国专利申请公开号US 2018/0102449中进行了描述。
[0015]配体提高了散射纳米颗粒在墨组合物中的溶解度，并且防止或减少了散射纳米颗粒与其它散射纳米颗粒或量子点在墨组合物中的絮凝。结果，相对于其中散射纳米颗粒未被配体封端的墨组合物和膜，配体允许在墨组合物中较高的散射纳米颗粒浓度并且允许较均匀地分离由墨组合物制成的膜中的散射纳米颗粒和量子点。
[0016]配体封端的散射纳米颗粒包括无机纳米颗粒和结合至无机纳米颗粒表面的多个配体。如本申请所用，术语纳米颗粒是指具有至少一个尺寸(例如直径)不大于约1000nm的颗粒。然而，多个纳米颗粒的聚集体可具有较大的整体粒度。散射纳米颗粒可呈现多种形状，包括其中颗粒的所有横截面尺寸均小于1000nm的基本球形，其中颗粒的至少两个横截面尺寸小于1000nm的细长形状，例如纳米线，和其中颗粒的至少一个横截面尺寸小于1000nm的基本上平面的形状，例如纳米板。
[0017]光散射纳米颗粒可以是几何散射纳米颗粒(GSNP)或等离子体散射纳米颗粒(PSNP)。GSNP的特征在于它们通过纳米颗粒表面的反射、折射和衍射来完成光散射。GSNP的实例包括金属氧化物纳米颗粒，例如氧化锆(即二氧化锆)，氧化钛(即二氧化钛)和氧化铝(即三氧化二铝)的纳米颗粒，以及准金属氧化物纳米颗粒，例如二氧化硅。
[0018]PSNP的特征在于，入射光激发纳米颗粒中的电子密度波，该电子密度波产生从纳米颗粒的表面向外延伸的局部振荡电场。除颗粒的散射作用外，如果PSNP紧邻一个或多个QD，则该电场还可以耦合到QD，从而增强QD层的吸收。PSNP的实例包括金属纳米颗粒，例如银纳米颗粒和金纳米颗粒。
[0019]对于散射纳米颗粒用于散射光的应用，应该调整纳米颗粒的尺寸，以实现光在预期波长的散射。GSNP将通常大于PSNP，并且两种类型的颗粒将通常大于墨组合物中的QD。作为说明，在配体封端的纳米颗粒和由其形成的墨组合物及膜的各种实施方案中，GSNP具有的有效尺寸为约200nm至约1μm，并且PSNP具有的有效尺寸为约30nm至约200nm。
[0020]结合至散射纳米颗粒的配体包括头部基团和尾部基团。头部基团包括多胺链并且通过散射纳米颗粒表面与头部基团上的官能团之间的静电相互作用将配体结合至散射纳米颗粒表面。散射纳米颗粒可以具有仅一种类型的配体结合至其表面，或者可以具有两种或多种不同类型的配体结合至其表面。
[0021]尾部基团包括远离散射纳米颗粒表面延伸的聚环氧烷链，并且起到使散射纳米颗粒更易溶于墨组合物的作用。如实施例所示，配体可以由聚醚胺合成。可以使用的商购可得聚醚胺的实例由Huntsman International LLC以商品名市售。在一些实施方案中，聚环氧烷链是聚环氧乙烷链，在一些实施方案中，聚环氧烷链是聚环氧丙烷链。作为说明，尾部基团可以具有以下结构：
[0022][0023]其中x和y代表链中重复单元的数量，并且R是H或CH3。在各个实施方案的尾部基团中，x和y是1至31。可用于形成具有这种尾部基团结构的配体的Jeffamine的实例包括M
‑
600(x＝9；y＝1)、M
‑
1000(x＝3；y＝19)、M
‑
2005(x＝29；y＝6)和M
‑
2070(x＝10；y＝31)。
[0024]头部基团的多胺链包括两个或更多个胺基，并且可以是直链或支链的多胺。一些实施方案的多胺链包括至少三个胺基，一些实施方案的多胺链包括至少四个胺基。胺可以是不带电荷的胺，例如伯胺和仲胺，或者可以是带电荷的季胺(也称为季铵离子)，其中胺基的氮原子具有四个与其结合的基团，包括两个或三个氢原子。
[0025]可以将不包含带电荷的(阳离子)胺基的配体通过极性头部基团与散射纳米颗粒表面之间的静电相互作用而结合至散射纳米颗粒表面。然而，包括一个或多个阳离子季胺基团的配体可以通过带电的胺基团与散射纳米颗粒上的表面电荷之间的静电相互作用而更牢固地结合至散射纳米颗粒。如实施例中所示，可以通过使不带电荷的胺基质子化以将它们转化为铵盐，将不带电荷的胺基例如伯胺基和仲胺基转化为阳离子季胺基。可以在铵盐合成过程中通过使用不同的酸来调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种配体封端的纳米颗粒，其包含：具有表面的无机纳米颗粒；和结合到所述纳米颗粒表面的多个配体，所述一个或多个配体包含：包含多胺链的头部基团，其中所述头部基团结合至所述纳米颗粒的表面；和包含聚环氧烷链的尾部基团。2.如权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述多胺链中的至少一个胺基是阳离子季胺基。3.如权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述尾部基团包含聚环氧乙烷链。4.如权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述尾部基团包含聚环氧丙烷链。5.如权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述无机纳米颗粒是金属氧化物纳米颗粒、准金属氧化物纳米颗粒或金属纳米颗粒。6.一种墨组合物，其包含：可固化单体；和多个所述配体封端的纳米颗粒，所述配体封端的纳米颗粒包含：具有表面的无机纳米颗粒；和结合到所述纳米颗粒表面的多个配体，所述一个或多个配体包含：包含多胺链的头部基团，其中所述头部基团结合至所述纳米颗粒的表面；和包含聚环氧烷链的尾部基团。7.如权利要求6所述的墨组合物，其进一步包含配体封端的量子点，每个所述配体封端的量子点包含：具有表面的量子点；和结合至所述量子点表面的多个配体，所述一个或多个配体包含：结合至所述量子点表面的头部基团；和包含聚环氧烷链的尾部基团。8.如权利要求7所述的墨组合物，其中结合至所述量子点表面的所述配体的尾部基团包含聚环氧乙烷链。9.如权利要求7所述的墨组合物，其中结合至所述量子点表面的所述配体的尾部基团包含聚环氧丙烷链。10.如权利要求7所述的墨组合物，其中所述量子点包含III
‑
V族量子点、II
‑
VI族量子点、IV族量子点或其组合。11.如权利要求6所述的墨组合物，其中所述可固化单体包含二(甲基)丙烯酸酯单体、单(甲基)丙烯酸酯单体或二(甲基)丙烯酸酯单体和单(甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉P，
申请(专利权)人：科迪华公司，
类型：发明
国别省市：