一种基于硅烷偶联剂改性量子点的扩散板材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于硅烷偶联剂改性量子点的扩散板材料及其应用，该扩散板材料包括高分子树脂(聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或二者的共聚物)和均匀分散在高分子树脂中的表面接枝有硅烷偶联剂的量子点。本发明专利技术通过促进量子点在高分子树脂基体中均匀分散，有效提升了量子点扩散板的发光效率和发光稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于硅烷偶联剂改性量子点的扩散板材料及其应用


[0001]本专利技术属于量子点显示
，尤其涉及一种基于硅烷偶联剂改性量子点的扩散板材料。

技术介绍

[0002]量子点是一种新型的纳米材料，一般为直径在2
‑
20nm之间的球形或类球形。因尺寸范围特殊，它拥有不同于宏观材料的优越性能。量子点最重要的光学特性在于可以通过改变尺寸大小使其发射光谱覆盖整个可见光区。除此之外，还具有激发谱宽、发射谱窄、斯托克斯位移较大、荧光寿命长和生物相容性好等诸多优势，使得量子点成为发光领域的研究热点。十几年的市场实践证明，低成本的量子点显示组件，是未来家用量子点显示器的发展方向。基于此，国内主流电视厂商尝试将量子点直接与背光模组中的扩散板复合，利用通用的挤出工艺制备出低成本的量子点扩散板。这种量子点扩散板制造工艺简单，无需添置额外生产设备，也无需昂贵的阻隔膜，大幅降低了量子点显示组件的成本。市场上量子点扩散板主要分为PMMA和PS两大体系，早期出现的量子点扩散板以PMMA体系为主，主要原因是PMMA和量子点适配性较好，且阻氧性能好，但PMMA材料成本较高，容易吸潮形变。通过提高量子点材料对水氧和高温的耐受性，以PS树脂作为基体的扩散板性能与PMMA体系产品旗鼓相当，材料物性特征更适合大尺寸产品的要求，在成本上也具有很大的优势。
[0003]量子点扩散板通常是将高分子基材与量子点混合挤压形成，由于量子点是纳米尺寸级别的颗粒，因此容易在高分子基材中发生团聚，从而影响扩散板的光学性能。因此，促进量子点在高分子基材中分散，将成为低成本量子点扩散板快速切入市场的关键。

技术实现思路

[0004]基于上述技术问题，本专利技术提供了一种基于硅烷偶联剂改性量子点的扩散板材料，通过促进量子点在高分子树脂基体中均匀分散，有效提升了量子点扩散板的发光效率和发光稳定性。
[0005]本专利技术为解决技术问题，采用如下技术方案：
[0006]本专利技术首先提出了一种基于硅烷偶联剂改性量子点的扩散板材料，包括高分子树脂和均匀分散在高分子树脂中的表面接枝有硅烷偶联剂的量子点。
[0007]本专利技术中，利用硅烷偶联剂所具有的硅氧烷基团与量子点表面之间形成修饰反应，在量子点表面接枝有硅烷偶联剂；由于硅烷偶联剂中具有的亲有机基团可与高分子树脂作用，形成良好相容，因此有利于量子点均匀分散在高分子树脂中，从而得到一种量子点均匀分散在高分子树脂中的扩散板材料；以该扩散板材料制备的量子点扩散板也能够有效避免量子点团聚，降低量子点的猝灭率，有效提升量子点扩散板的发光性能。
[0008]优选地，所述量子点为单一核结构的量子点或核壳结构的量子点。进一步优选地：所述单一核结构的量子点为硒化镉量子点、磷化铟量子点和钙钛矿量子点中的至少一种，所述核壳结构的量子点为包覆有壳的硒化镉量子点、磷化铟量子点和钙钛矿量子点中的至
少一种，所述壳可为ZnS壳。
[0009]本专利技术中，量子点的具体种类可根据实际需要选择，既可以是单一核结构的量子点，也可以是具有核壳结构的量子点；具有核壳结构的量子点与单一核结构的量子点相比，结构更加致密、晶格匹配度更高，具有更高的荧光效率和水氧阻隔的性能。
[0010]本专利技术中，量子点还可以是掺杂或非掺杂的无机钙钛矿型半导体、和/或有机
‑
无机杂化钙钛矿型半导体。
[0011]优选地，所述硅烷偶联剂为含芳香基或乙烯基的硅烷偶联剂，针对不同的树脂适用于不同的硅烷偶联剂。进一步优选地，所述硅烷偶联剂为γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和γ
‑
(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
[0012]本专利技术中，相比其他硅烷偶联剂，含芳香基的硅烷偶联剂包裹在量子点周围后，由于其苯环共轭结构能够吸收紫外线，因此能有效避免氧化自由基的出现对量子点造成影响，从而进一步提高量子产率，避免量子点出现劣化。
[0013]优选地，所述高分子树脂为聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯中的一种或二者的共聚物。本专利技术中，高分子树脂优选为透明度高、柔韧性好、强度高的聚合物。聚甲基丙烯酸甲酯与聚苯乙烯具有良好的透明度和柔韧性，有利于获取透明度高、力学性能好的扩散板材料，其中聚苯乙烯还具有成本低的优势。
[0014]优选地，所述表面接枝有硅烷偶联剂的量子点中量子点与高分子树脂的质量比为1:200
‑
1000。本专利技术中，量子点相对高分子树脂用量太低时，量子点扩散板材料的荧光太弱，而用量太高时，则会影响扩散板材料的透明度，并且用量太高量子点也会发生严重的团聚且造成成本过高的问题。
[0015]优选地，所述表面接枝有硅烷偶联剂的量子点在制备时，硅烷偶联剂与量子点的质量比为1:10
‑
20。硅烷偶联剂相对量子点用量太少时，量子点表面接枝量也少，相应地，量子点在高分子树脂中分散性差；但当硅烷偶联剂相对量子点用量过多时，硅烷偶联剂本身可能会团聚而导致量子点在高分子中分散性差。
[0016]优选地，所述量子点为溶液状态或固体粉末状态。所述溶液状态的量子点为分散在溶剂中的量子点，溶剂为正己烷、石蜡油、氯仿、甲苯或其他不同碳链长度的烷烃类溶剂中的至少一种；所述固体粉末状态的量子点为纯量子点粉末或载体负载的量子点粉末，载体为无机粉末或有机塑料粉末。
[0017]本专利技术中，溶液状态的量子点在合成过程中通过加入配体或螯合剂确保粒径控制并保护量子点，因此有利于获得粒径分布较窄的量子点，提高量子产率稳定性；固体粉末状态的量子点的缺陷状态对耐热性有所加强。
[0018]优选地，所述基于硅烷偶联剂改性量子点的扩散板材料是通过下述方法制备得到：
[0019](1)将量子点和硅烷偶联剂混合反应，得到表面接枝有硅烷偶联剂的量子点；
[0020](2)将表面接枝有硅烷偶联剂的量子点与高分子树脂共混挤出后，再热压成板材，即得到所述扩散板材料。
[0021]本专利技术进一步公开了一种量子点扩散板，其是由上述的扩散板材料作为扩散板的功能层。
[0022]本专利技术中，先将量子点和硅烷偶联剂混合反应得到表面接枝有硅烷偶联剂的量子
点，再与高分子树脂共混挤出，再热压成板材。如此可以使得量子点在高分子树脂中有效分散，获得具有高量子产率的量子点扩散板。
[0023]优选地，步骤(2)中，在将表面接枝有硅烷偶联剂的量子点与高分子树脂共混挤出时，还加入有抗氧剂、光稳定剂和/或扩散剂。进一步优选地：所述抗氧剂为四[β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4
‑
二叔丁基苯基]亚磷酸酯和硫代二丙酸双月桂酯中的至少一种，所述光稳定剂为癸二酸双
‑
2,2,6,6
‑
四甲基哌啶醇酯、丁二酸与4
‑
羟基
‑
2,2,6,6
‑
四甲基
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于硅烷偶联剂改性量子点的扩散板材料，其特征在于：包括高分子树脂和均匀分散在高分子树脂中的表面接枝有硅烷偶联剂的量子点。2.根据权利要求1所述的基于硅烷偶联剂改性量子点的扩散板材料，其特征在于：所述量子点为单一核结构的量子点或核壳结构的量子点；所述单一核结构的量子点为硒化镉量子点、磷化铟量子点和钙钛矿量子点中的至少一种，所述核壳结构的量子点为包覆有壳的硒化镉量子点、磷化铟量子点和钙钛矿量子点中的至少一种；所述硅烷偶联剂为含芳香基或乙烯基的硅烷偶联剂。3.根据权利要求1或2所述的基于硅烷偶联剂改性量子点的扩散板材料，其特征在于：所述高分子树脂为聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯中的一种或二者的共聚物。4.根据权利要求1或2所述的基于硅烷偶联剂改性量子点的扩散板材料，其特征在于：所述表面接枝有硅烷偶联剂的量子点中量子点与高分子树脂的质量比为1:200
‑
1000。5.根据权利要求1或2所述的基于硅烷偶联剂改性量子点的扩散板材料，其特征在于：所述表面接枝有硅烷偶联剂的量子点在制备时，硅烷偶联剂与量子点的质量比为1:10
‑
20。6.根据权利要求1或2所述的基于硅烷偶联剂改性量子点的扩散板材料，其特征在于，所述量子点为溶液状态或固体粉末状态；所述溶液状态的量子点为分散在溶剂中的量子点；所述固体粉末状态的量子点为纯量子点粉末或载体负载的量子点粉末，载体为无机粉末或有机塑料粉末。7.一种权利要求1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏鹏，孙姗姗，骆意勇，程陆玲，
申请(专利权)人：合肥福纳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：