CN104231679A - 功能材料及其制备方法、导光油墨、导光板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种功能材料及其制备方法、导光油墨、导光板,属于显示技术领域,其可解决现有液晶显示装置存在污染的问题。本发明的功能材料包括表面带有改性层的无机粉末,无机粉末包括氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、氧化硼、三氧化二铁、氧化钙、氧化钾、氧化钠、氧化锂中的任意一种或多种;改性层由二元酐和二元胺反应生成。本发明的导光油墨中含有上述功能材料。本发明的导光板中包括由上述导光油墨固化形成的散射图案。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域,尤其涉及一种功能材料及其制备方法、导光油墨、导光板。
背景技术
导光板是液晶显示装置中的重要部件,其具有出光面以及与出光面相对的背面。其中,导光板背面上可设有散射图案(例如散射网点),该散射图案用于将射到其上的光散射出去,并由出光面射出,以供液晶面板使用。上述散射图案可由导光油墨固化形成,也就是说,可先通过丝网印刷等方式将导光油墨施加到导光板背面的预定区域中,之后再使导光油墨固化形成散射图案。其中,导光油墨中通常包括可固化树脂、散射粒子、引发剂、溶剂、颜料、添加剂等。
在液晶显示装置使用时,不可避免的会产生一些电磁辐射,从而对人体健康造成不良影响。
发明内容
本发明针对现有液晶显示装置会产生污染的问题,提供一种可起到医疗保健作用且对环境友好的功能材料及其制备方法、导光油墨、导光板。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种功能材料功能材料,其包括表面带有改性层的无机粉末,所述无机粉末包括:
氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、氧化硼、三氧化二铁、氧化钙、氧化钾、氧化钠、氧化锂中的任意一种或多种;
所述改性层由二元酐和二元胺反应生成。
优选的是,用于生成所述改性层的二元酐与二元胺的物质的量的比在(0.85~1.05)∶1。
进一步优选的是,用于生成所述改性层的二元酐与二元胺的物质的量的比在(0.92~1.05)∶1。
优选的是,所述用于生成所述改性层的二元酐中含有至少一个苯基;所述用于生成所述改性层的二元胺中含有至少一个苯基或非苯基的六元碳环。
进一步优选的是,用于生成所述改性层的二元酐选自均苯四甲酸二酐、偏苯三酸酐、二苯酮二酐、联苯二酐、二苯醚二酐、六氟二酐中的任意一种;用于生成所述改性层的二元胺选自3-氨基苄胺、2,2'-二氟-4,4'-(9-亚茀基)二苯胺、2,2-双(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷、六氢-间苯二甲基二胺、1,4-二(氨甲基)环己烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯]六氟丙烷、2,2-双(3-氨基-4-甲苯基)六氟丙烷、2,2-双(3-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,7-二氨基芴、间苯二甲胺、4,4'-亚甲基双(2-乙基-6-甲基苯胺)中的任意一种。
优选的是,所述无机粉末的粒径在1~5000nm。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种上述功能材料的制备方法,其包括:
将所述无机粉末、二元酐、二元胺与引发剂、溶剂混合均匀;
加热使所述二元酐与二元胺反应,在无机粉末表面形成所述改性层。
优选的是,所述无机粉末的质量与二元酐、二元胺反应后生成的物质的质量的比为(20~1)∶1。
优选的是,所述加热分为两步进行,其具体为:在35~70℃的温度下加热20~40min;在70~100℃的温度下加热20~40min。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种导光油墨,其包括:
可固化树脂;
散射粒子;
溶剂;
上述的功能材料。
优选的是,所述导光油墨还包括颜料、添加剂、引发剂;且在不计算所述功能材料的改性层质量的情况下,所述导光油墨中各组分的质量百分含量为:散射粒子:2~25%;可固化树脂:10~50%;颜料:0.01~0.5%;溶剂:20~75%;引发剂:0~8.5%。
优选的是,在不计算所述功能材料的改性层质量的情况下,所述导光油墨中功能材料的无机粉末的质量百分含量在0.1~2.5%。
进一步优选的是,在不计算所述功能材料的改性层质量的情况下,所述导光油墨中功能材料的无机粉末的质量百分含量在0.1~2%。
进一步优选的是,在不计算所述功能材料的改性层质量的情况下,所述导光油墨中功能材料的无机粉末的质量百分含量在0.1~1.8%。
其中,“在不计算功能材料的改性层质量的情况下,导光油墨中某物质的质量百分含量”是指以导光油墨中除功能材料的改性层之外的其余全部物质(功能材料的无机粉末、散射粒子、可固化树脂、颜料、溶剂、引发剂等)的质量为100%时,某物质的质量百分含量。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种导光板,包括出光面以及与所述出光面相对的背面,所述背面上设有散射图案,
所述散射图案是上述导光油墨固化形成的。
本发明的功能材料可发出远红外线和负离子;远红外线被人体吸收后可使体内水分子共振,活化水分子,增强分子间结合力,从而活化蛋白质等生物大分子,使生物体细胞处于最高振动能级;且远红外热量可传递到皮下较深的部分,使下深层温度上升,扩张毛细血管,促进血液循环,强化各组织之间的新陈代谢,增强组织再生能力,提高机体免疫力,调节精神异常兴奋状态;而负离子对细菌和有机物有分解和氧化作用,可起到杀菌消毒和净化环境空气质量的效果;因此,该功能材料可起到医疗保健作用,对环境友好。
本发明的功能材料的无机粉末表面具有改性层,该改性层可使无机粉末良好的融入导光油墨中,并且还可提高该无机粉末发射远红外线和负离子的能力。
本发明的导光板具有由上述导光油墨生成的散射图案,故其在使用过程中可持续发出远红外线和负离子,对环境友好。
附图说明
图1为本发明实施例的功能材料的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本实施例提供一种功能材料及其制备方法。
该功能材料包括表面带有改性层的无机粉末,该无机粉末包括氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、氧化硼、三氧化二铁、氧化钙、氧化钾、氧化钠、氧化锂中的任意一种或多种;且
所述改性层由二元酐和二元胺反应生成。
其中,无机粉末的粒径在纳米量级至微米量级,具体优选在1~5000nm,更优选在10~500nm。
其中,二元酐是指分子结构中含有至少两个酸酐基团的物质;而二元胺是指分子结构中含有至少两个胺基(或氨基)的物质。
其中,二元酐中优选含有至少一个苯基,其更优选为均苯四甲酸二酐、偏苯三酸酐、二苯酮二酐、联苯二酐、二苯醚二酐、六氟二酐中的任意一种。
其中,二元胺中优选含有至少一个苯基或非苯基的六元碳环(例如环己烷),其更优选为3-氨基苄胺、2,2'-二氟-4,4'-(9-亚茀基)二苯胺、2,2-双(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷、六氢-间苯二甲基二胺、1,4-二(氨甲基)环己烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯]六氟丙烷、2,2-双(3-氨基-4-甲苯基)六氟丙烷、2,2-双(3-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,7-二氨基芴、间苯二甲胺、4,4'-亚甲基双(2-乙基-6-甲基苯胺)中的任意一种。
其中,二元酐与二元胺的物质的量的比优选为(0.85~1.05)∶1;更优选在(0.92~1.05)∶1。
经研究发现,符合以上条件的二元酐和二元胺反应后生成的改性层可最好的改善无机粉末的性质。
本实施例的功能材料可发出远红外线和负离子;远红外线被人体吸收后可使体内水分子共振,活化水分子,增强分子间结合力,从而活化蛋白质等生物大分子,使生物体细胞处于最高振动能级;且远红外热量能传递到皮下较深的部分,使下深层温度上升,扩张毛细血管,促进血液循环,强化各组织之间的新陈代谢,增强组织再生能力,提高机体免疫力,调节精神异常兴奋状态;而负离子对细菌和有机物有分解和氧化作用,可起到杀菌消毒和净化环境空气质量的效果;因此,本实施例的功能材料可起到医疗保健作用,对环境友好。
上述功能材料的制备方法包括:将所述无机粉末、二元酐、二元胺与引发剂、溶剂混合均匀;加热使所述二元酐与二元胺反应,在无机粉末表面形成所述改性层。
具体的,如图1所示,上述制备方法可包括:
S01、在使用分散剂的情况下,将各原料分别粉碎为粉末后按比例混合均匀,或将各原料按比例混合均匀后再粉碎,得到无机粉末。
其中,分散剂可选用德国毕克公司生产的BYK161、路博润公司生产的Solsperse32500、Solsperse22000等常规分散剂;粉碎可采用球磨、研磨等常规方式;由于得到无机粉末可采用已知的方法,故在此不再详细描述。
S02、将占总量1/4~1/3的引发剂及占总量1/4~1/3的二元胺溶解在溶剂中备用。
其中,无机粉末的质量与二元酐、二元胺反应后生成的物质的质量的比为(20~1)∶1。
也就是说,二元酐、二元胺的用量按照如下的方式确定:假设二元酐与二元胺可完全反应并得到生成物(实际为改性层),若该生成物的质量为1,则无机粉末的质量就在1~20之间;这样的用量可保证在无机粉末上得到厚度合适的改性层。
其中,引发剂用于引发反应,其优选为氮类引发剂,更优选为偶氮二异丁腈、2,2'-双偶氮-(2,4-二甲基戊腈)、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异戊腈中的任意一种。
其中,溶剂可选自脂肪醇、乙二醇醚、乙酸乙酯、甲乙酮、甲基异丁基酮、单甲基醚乙二醇酯、γ-丁内酯、丙酸-3-乙醚乙酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚醋酸酯、环己烷、二甲苯、异丙醇等常规的有机溶剂。由于溶剂的作用只是分散各物质,故在各实施例具体制备功能材料的过程中,统一采用丙二醇单甲基醚醋酸酯作溶剂。
S03、将无机粉末加入反应容器(如四口瓶)中,并开始搅拌、震荡、摇动等;之后加入二元酐、溶剂,以及剩余的引发剂、二元胺,溶解均匀。
S04、开始加热以进行反应,其优选分为两步进行,具体可包括:先在35~70℃的温度下加热20~40min;之后继续在70~100℃的温度下加热20~40min。
以上的加热过程中,可使二元酐与二元胺间发生反应,从而在无机粉末表面生成改性层;其中,之所以分步加热,主要是为了防止反应过于剧烈。
在反应过程中,逐渐将上述溶解有引发剂和二元胺的溶液逐渐滴加到四口瓶中;之所以这样加入,是为了防止反应过于剧烈。
其中,本步反应优选在氮气保护下进行,且在反应过程中优选一直保持搅拌。
其中,各步骤中溶剂的用量以能将其中的物质均匀的分散、溶解为准,而引发剂用量以能引发反应为准,这些可由本领域技术人员根据实际情况调整,在此不再详细描述。但通常而言,无机粉末、引发剂、溶剂的质量比(均指总量)为1∶(0.25~0.4)∶(1~1.5),为了统一,故在各实施例具体制备功能材料的过程中,统一使无机粉末、引发剂、溶剂的质量比为1∶0.3∶1.4。。
S05、反应结束后用经冷藏的溶剂使反应物冷却至室温(约10~30℃)。
S06、蒸干剩余溶剂或将粉末从中分离出来,得到带有改性层的无机粉末,即得到功能材料。
当然,应当理解,以上所述的制备方法还可进行许多变化,例如,二元酐、二元胺、引发剂等可一次都溶解在溶剂中;再如,加热也可只为一段等。总之,只要能使二元酐与二元胺反应并在无机粉末表面形成改性层即可。
本实施例还提供一种导光油墨。
导光油墨用于在导光板上形成散射图案,其中含有可固化树脂、散射粒子、溶剂和上述的功能材料,优选还可含有颜料、添加剂、引发剂。
优选的,在不计算功能材料的改性层质量的情况下,导光油墨导光油墨中各组分的质量百分含量为:功能材料:0.1~2.5%;散射粒子:2~25%;可固化树脂:10~50%;颜料:0.01~0.5%;溶剂:20~75%;引发剂:0~8.5%。
其中,在不计算功能材料的改性层质量的情况下,功能材料(中的无机粉末)的质量百分含量更优选在0.1~2%,进一步优选在0.1~1.8%。
也就是说,以导光油墨中除功能材料的改性层之外的其余全部物质(功能材料的无机粉末、散射粒子、可固化树脂、颜料、溶剂、引发剂)的质量为100%时,各组分的含量如上。
其中,可固化树脂是指可以固化形成固体膜层的树脂材料,该固体膜层与导光板结合良好,用于将散射粒子、功能材料等固化在其中以构成散射图案。具体的,可固化树脂可为乙烯性不饱和单体的树脂(如丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯等)、环氧树脂、热固树脂、热塑树脂等。
该可固化树脂可以是热固化的,也可以是紫外线固化的。对于热固化的树脂,其固化温度应在50~80℃,因为导光板材料通常为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),其耐热性约在90℃,为保证导光油墨固化时不损伤导光板,故树脂的固化温度必须低于90℃。
其中,散射粒子用于对入射的光进行散射,以实现散射图案的基本功能,其可为二氧化钛、硫酸钡、氧化镁、氧化硅、氧化锌、锌钡白、氧化锆中的任意一种或多种;且粒径优选在40~400nm。
其中,溶剂用于将导光油墨内的各种组分溶解、分散,使其形成均匀、稳定的体系。该溶剂可选自:酸性溶剂,如甲酸、乙酸、氯仿等;碱性溶剂,如酮、酯、醚等;中性溶剂,如脂肪烃、环烷烃、芳香烃等。更具体的,溶剂可为脂肪醇、乙二醇醚、乙酸乙酯、甲乙酮、甲基异丁基酮、单甲基醚乙二醇酯、γ-丁内酯、丙酸-3-乙醚乙酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丙二醇单甲基醚、环己烷、二甲苯、异丙醇等;且优选为环己酮、丙二醇单甲基醚醋酸酯、环己烷、二甲苯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丙酸-3-乙醚乙酯、γ-丁内酯等。
其中,引发剂是可选组分,其用于产生可引聚合的自由基或离子,从而使上述可固化树脂发生固化。具体的,引发剂可为光引发剂或热引发剂,其更优选是光引发剂,因为如果采用热引发剂,必须考虑其引发温度要低于导光板材料的耐热温度。通常而言,可选的光引发剂包括:肟酯类光引发剂、胺基酮类光引发剂、芳香酮类光引发剂、苯乙酮系光引发剂、酰基膦氧化物、芳香硫鎓盐光引发剂、碘鎓盐光引发剂、茂铁盐光引发剂、大分子光引发剂等;更具体的,肟酯类光引发剂可包括1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛烷二酮2-(O-苯甲酰肟)等,苯乙酮系光引发剂可包括:含吗啉三级氨基和硫醚基的含硫苯乙酮系光引发剂,其与硫杂蒽酮复合使用具有协同引发效果;芳香酮类光引发剂可包括:2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮、二苯甲酮及其衍生物、邻苯甲酰苯甲酸甲酯、硫杂蒽酮等;芳香硫鎓盐光引发剂的型号可包括UVI-6976、UVI-6992等;碘鎓盐光引发剂可包括三苯基硫鎓盐、二芳基碘鎓盐等;茂铁盐光引发剂可包括η6-异丙苯茂铁氧化盐、η6-芘茂铁氧化盐等;大分子光引发剂可包括含有长链烷基(或烷氧基、酯基)的阳离子鎓盐、含有聚氨酯基团的阳离子、含多芳环的阳离子等。
其中,颜料是可选的组分,其用于减少背光模组可能产生的色偏。由于散射图案、导光板等对不同波长的光吸收能力不同,故从导光板射出的光可能产生一定的色偏,因此,可通过添加颜料吸收其他波段的光以平衡出光的颜色。具体的,颜料包括红颜料、绿颜料、蓝颜料、紫颜料、黑颜料中两种以上的混合物,通过它们的组合混色即可得到所需的颜色。更具体的,红颜料的型号可为P.R.122、P.R.123、P.R.177、P.R.179、P.R.190、P.R.202、P.R.210、P.R.224、P.R.254、P.R.255、P.R.264、P.R.270、P.R.272、P.R.122等;绿颜料的型号可为P.G.37、P.G.36、P.G.7等;蓝颜料的型号可为P.B.15、P.B.15:3、P.B.15:6、P.B.15:4、P.B.1、P.B.2、P.B.22、P.B.16、P.B.60、P.B.66等;紫颜料的型号可为P.V.32、P.V.36、P.V.38、P.V.39、P.V.23、P.V.9、P.V.1等;黑颜料的型号可为C.I.1、C.I.7等。
其中,添加剂是可选组分,其则用于改善导光油墨不同方面的性能,其具体可包括表面活性剂、流平剂、润湿剂、附着促进剂、防氧化剂、紫外线吸收剂、防絮凝剂、消泡剂、稳定剂等中的一种或多种。
其中,功能材料为上述的功能材料,将其添加到导光油墨中后,可改善导光油墨的环境友好度。
按照上述的制备方法,依照以下表格中的参数制备各实施例的功能材料。
之后,用所得功能材料继续按照以下表格中的参数制备导光油墨,其制备中只要将各组分混合均匀即可,而不必采用特定的加料顺序及混合方法。
之后,按照GB/T7287-2008标准测试各导光油墨的红外线比辐射率,并用空气负离子测定仪测量其产生的负离子数量,再用光强度计测试其透过率,结果如下表所示。
在各实施例的导光油墨中,可固化树脂统一采用聚氨酯丙烯酸酯;散射粒子统一采用平均粒径200nm的氧化硅;引发剂统一采用1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛烷二酮2-(O-苯甲酰肟);溶剂统一采用丙二醇单甲基醚醋酸酯;添加剂统一采用型号为BYK-057的消泡剂;颜料统一采用P.B.15:6。由于以上都是导光油墨中的常规组分,为体现各实施例的可比性,故均采用了统一的物质。当然,本领域技术人员应当明白,若采用其他的常规物质制备导光油墨,也是可行的。
表1、功能材料及导光油墨的相关参数(含量单位均为质量份数)
可见,各实施例的导光油墨均具有较高的红外线比辐射率和负离子浓度,且透过率也较高,证明其本身的性能未受到影响,且同时可产生远红外线和负离子,从而达到改善环境的作用。
本实施例的功能材料的无机粉末表面具有改性层,该改性层可使无机粉末良好的融入导光油墨中,并且还可提高该无机粉末发射远红外线和负离子的能力。
本实施例还提供一种导光板,该导光板包括出光面以及与出光面相对的背面,背面上设有散射图案,且该散射图案是由上述的导光油墨固化形成的。
其中,散射图案可为散射网点等形式,其通过将导光油墨以丝网印刷等方式施加在导光板背面后再固化形成。根据散射图案中引发剂种类的不同,该固化可为紫外光固化或热固化,热固化时其固化温度可在40~80℃,时间在0.5~2h;由于用导光油墨形成散射图案的具体方法是已知的,故在此不再详细描述。
本实施例的导光板具有由上述导光油墨生成的散射图案,故其在使用过程中可持续发出远红外线和负离子,对环境友好。
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种功能材料,其特征在于,包括表面带有改性层的无机粉末,所述无机粉末包括:
氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、氧化硼、三氧化二铁、氧化钙、氧化钾、氧化钠、氧化锂中的任意一种或多种;
所述改性层由二元酐和二元胺反应生成。
2.根据权利要求1所述的功能材料,其特征在于,
用于生成所述改性层的二元酐与二元胺的物质的量的比在(0.85~1.05)∶1。
3.根据权利要求2所述的功能材料,其特征在于,
用于生成所述改性层的二元酐与二元胺的物质的量的比在(0.92~1.05)∶1。
4.根据权利要求1所述的功能材料,其特征在于,
所述用于生成所述改性层的二元酐中含有至少一个苯基;
所述用于生成所述改性层的二元胺中含有至少一个苯基或非苯基的六元碳环。
5.根据权利要求4所述的功能材料,其特征在于,
用于生成所述改性层的二元酐选自均苯四甲酸二酐、偏苯三酸酐、二苯酮二酐、联苯二酐、二苯醚二酐、六氟二酐中的任意一种;
用于生成所述改性层的二元胺选自3-氨基苄胺、2,2'-二氟-4,4'-(9-亚茀基)二苯胺、2,2-双(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷、六氢-间苯二甲基二胺、1,4-二(氨甲基)环己烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯]六氟丙烷、2,2-双(3-氨基-4-甲苯基)六氟丙烷、2,2-双(3-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,7-二氨基芴、间苯二甲胺、4,4'-亚甲基双(2-乙基-6-甲基苯胺)中的任意一种。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的功能材料,其特征在于,
所述无机粉末的粒径在1~5000nm。
7.一种功能材料的制备方法,其特征在于,所述功能材料为权利要求1至6中任意一项所述的功能材料,所述制备方法包括:
将所述无机粉末、二元酐、二元胺与引发剂、溶剂混合均匀;
加热使所述二元酐与二元胺反应,在无机粉末表面形成所述改性层。
8.根据权利要求7所述的功能材料的制备方法,其特征在于,
所述无机粉末的质量与二元酐、二元胺反应后生成的物质的质量的比为(20~1)∶1。
9.根据权利要求7所述的功能材料的制备方法,其特征在于,所述加热分为两步进行,其具体为:
在35~70℃的温度下加热20~40min;
在70~100℃的温度下加热20~40min。
10.一种导光油墨,其特征在于,包括:
可固化树脂;
散射粒子;
溶剂;
权利要求1至6中任意一项所述的功能材料。
11.根据权利要求10所述的导光油墨,其特征在于,还包括颜料、添加剂、引发剂;且在不计算所述功能材料的改性层质量的情况下,所述导光油墨中各组分的质量百分含量为:
散射粒子:2~25%;
可固化树脂:10~50%;
颜料:0.01~0.5%;
溶剂:20~75%;
引发剂:0~8.5%。
12.根据权利要求10或11所述的导光油墨,其特征在于,
在不计算所述功能材料的改性层质量的情况下,所述导光油墨中功能材料的无机粉末的质量百分含量在0.1~2.5%。
13.根据权利要求12所述的导光油墨,其特征在于,
在不计算所述功能材料的改性层质量的情况下,所述导光油墨中功能材料的无机粉末的质量百分含量在0.1~2%。
14.根据权利要求13所述的导光油墨,其特征在于,
在不计算所述功能材料的改性层质量的情况下,所述导光油墨中功能材料的无机粉末的质量百分含量在0.1~1.8%。
15.一种导光板,包括出光面以及与所述出光面相对的背面,所述背面上设有散射图案,其特征在于,
所述散射图案是由权利要求10至14中任意一项所述的导光油墨固化形成的。
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