CN110643352A

CN110643352A - 一种红光量子点微晶复合母料

Info

Publication number: CN110643352A
Application number: CN201911043706.5A
Authority: CN
Inventors: 王建伟
Original assignee: Ma'anshan Microcrystalline Photoelectric Material Co Ltd
Current assignee: Ma'anshan Microcrystalline Photoelectric Material Co Ltd
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2020-01-03
Also published as: CN110760302A; CN110643351A; CN110734757A; CN110724393A; CN110746960A; CN110699083A; CN110643350A

Abstract

本发明涉及量子点材料领域，涉及一种红光量子点微晶复合母料，原料包括改性量子点微晶、胶粘剂；所述改性量子点微晶由吸收峰波长分别为620nm、640nm、675nm的三种改性量子点微晶组成；所述改性量子点微晶的制备方法：将量子点微晶配成均匀的悬浊液；将改性剂配成溶液、乳液或悬浊液，并与量子点微晶悬浊液混合并搅拌，活化；活化后干燥脱水并微粒化。本发明制得的发光母料具有抗氧化、抗衰减、光纯度高和方便使用等特点。具有高稳定性，和低衰减性能，不易出现沉降，便于保存和运输，可直接应用于LED照明和显示等领域。可制得高显值的LED照明灯珠，也可制得宽色域的显示器件。工艺方法简便，成本较低，得到的母料易于保存和运输、应用领域广泛。

Description

一种红光量子点微晶复合母料

技术领域

本发明涉及量子点材料领域，尤其涉及一种红光量子点微晶复合母料。

背景技术

现阶段，LED灯珠通常是使用荧光粉来调制不同发光参数，以适用于不同场合的需要。在具体使用时，需要将荧光粉与一定的胶混合，然后点胶，固化。由于荧光粉比重较大且颗粒较大，粒径一般在12～15μm左右，密度3～6.0g/cm³，与胶混合以后容易发生沉降，难以长期保存，多数情况下需要现配现用，费时费力。另外，荧光粉发光通常较宽，且发光颜色种类有限，在配光中造成一定的局限，特别是对某个光质量参数有特殊要求的情况下，只用荧光粉难以很好的满足要求。

量子点是一类近年来发展很快的发光材料，与荧光粉相比，量子点的发光较窄，色纯度高，非常适合高光质量的配光。但是，量子点通常都是在油性溶剂中制得，需要进行一系列处理，去掉油性溶剂，提纯并对量子点表面进行修饰和改性才能应用到照明上。这样的过程环境污染严重又费料费时，且严重影响量子点的发光性能。

在水相中直接合成量子点具有操作简便、重复性高、成本低、表面电荷和表面性质可控，容易引入功能性基团，生物相容性好等优点，已经成为当前研究的热点。2002年德国的Weller课题组在JPCB上报道了水相合成CdTe量子点，首次实现了量子点的低成本水相制备。但是水相体系得到的量子点晶体光强度与光效应均不稳定，尤其在受热或者持续光照下，容易变质而失去原有的发光性质，保存期短，不易提纯，亲和性较差，现有的水相量子点的应用主要还集中在生物荧光探针领域，在照明上的应用仍然较少。

目前通过在制备水相量子点的过程加入一系列稳定剂，可使其荧光量子效率提高，通过添加保护用稳定剂制备水相量子点胶体，这样制备的胶体经沉淀、洗涤、干燥,得到水相量子点微晶粉末。将这些QDs干燥后于空气中保存两年仍很稳定,且可重新溶于水。上述利用稳定剂直接在水相合成QDs的方法,操作简单,所用材料价格低、毒性小,解决了水体系中QDs的团聚以及稳定性，使QDs的稳定性和量子产率同时得到提高。但是由于水相量子点在光强度仍然无法满足照明的要求，目前还仅限于生物标记领域的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红光量子点微晶复合母料，制备的复合母料方便生产、储存、应用和运输，可直接应用于照明等领域。

本发明是这样实现的：

一种红光量子点微晶复合母料，原料包括复合改性量子点微晶、胶粘剂，所述复合改性量子点微晶由吸收峰波长分别为620nm、640nm、675nm的三种改性量子点微晶组成；所述改性量子点微晶的制备方法包括以下步骤：

(1)将待改性的量子点微晶分散于去离子水中，配成均匀的悬浊液；

(2)将改性剂先配成溶液、乳液或悬浊液；

(3)将改性剂的溶液、乳液或悬浊液与量子点微晶悬浊液混合并搅拌，活化1小时以上；

(4)活化后干燥脱水并微粒化，得到粒径为250纳米-700纳米的改性量子点微晶粉末。

进一步地，所述原料还包括YAG红色荧光粉。

更进一步地，所述YAG红色荧光粉的波长为531nm。

进一步地，所述复合母料由下列重量比例的原料组成：复合改性量子点微晶20％-35％、YAG红色荧光粉10-20％、胶粘剂50％-60％、纳米二氧化硅1-2％、纳米二氧化钛0.3-1.0％，上述原料百分比总和为100％。

更进一步地，所述复合改性量子点微晶中波长为620nm占比4％、640nm占比3％、675nm占比15％。

进一步地，所述胶粘剂为紫外光固化胶或热固化胶。

进一步地，步骤(2)所述改性剂包括甲型改性剂以及以下改性剂中的一种或两种以上：乙型、丙型、丁型；所述甲型选自以下试剂：阴离子表面活性剂、脂肪酸、无机碱，其中所述乙型包括以下一种或者两种以上纳米粉体材料混合：碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、二氧化钛、聚苯乙烯及其衍生物，所述丙型包括以下一种或者两种以上阳离子表面活性剂：烷基卤化吡啶、烷基三甲基卤化铵、烷基二甲基苄基卤化铵、氟碳表面活性剂，所述丁型包括以下一种或者两种以上非离子表面活性剂：脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、司班、吐温。

更进一步地，所述阴离子表面活性剂包括但不限于：辛酸钠、癸酸钠、月桂酸钠、肉豆蔻酸钠、棕榈酸钠、硬脂酸钠、甲基硅酸钠、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、全氟脂肪酸钾、全氟烷基磺酸钾。

更进一步地，所述脂肪酸包括但不限于：癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸。

更进一步地，所述无机碱包括但不限于：氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、氧化钡。

所述的红光量子点微晶复合母料的制备工艺如下：将原料混合均匀，通过工艺处理制得稳定的膏状量子点微晶母料，所述工艺包括搅拌分散、捏合、筛分、灌装。

在本发明的技术路线中，添加纳米二氧化硅的作用为增强胶粘剂的强度和胶粘性，添加纳米二氧化钛的作用为使母料发光更为均匀。

本发明涉及改性量子点微晶是由水相量子点溶液经过一系列处理制得。如果是油相量子点溶液，经过适当的工艺处理后，制成微晶粉之后也可作为原材料使用。

优选地，所使用的改性量子点微晶由水相量子点溶液经过一系列处理制得，其粒径在250nm-1000nm，密度为0.8g/cm³左右，与所用的胶粘剂密度1.0g/cm³接近。与胶混合以后不易发生沉降，便于保存、运输、使用。

本发明的原理在于：水性量子点，光强度与光效应均不稳定，尤其在受热或者持续光照下，容易变质而失去原有的发光性质，保存期短，不易提纯，亲和性较差；但水性量子点产量大，无废料，不污染环境。通过本发明的一系列方法，当水相量子点加入稳定剂后，其被包裹在微晶中形成量子点微晶，不仅隔绝了氧气、水等对量子点的侵蚀，还提高了光学强度和光学效率。而量子点微晶经过活化处理进行改性后，使其进一步提高了包裹内部量子点的稳定性，提高了抗衰减、抗氧化和耐高温性能，并具备亲水和亲油相向性质，可任意与有机或无机及高分子材料复合使用。

本发明具有如下优点：

本发明制得的复合发光母料具有抗氧化、抗衰减、光纯度高和方便使用等特点。具有高稳定性，和低衰减性能，不易出现沉降，便于保存和运输，可直接应用于LED照明和显示等领域。可制得高显值的LED照明灯珠，也可制得宽色域的显示器件。工艺方法简便，成本较低，得到的母料易于保存和运输、应用领域广泛。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为典型水相量子点的荧光发射光谱图。

图2为水相量子点的显微照片。

图3为水相量子点的粒径分布(激光粒度仪测)。

图4为实施例1量子点微晶的荧光发射光谱图。

图5为实施例1量子点微晶的显微照片。

图6为实施例1量子点微晶的粒径分布(激光粒度仪测)。

图7为实施例2量子点微晶的荧光发射光谱图。

图8为实施例2量子点微晶的显微照片。

图9为实施例2量子点微晶的粒径分布(激光粒度仪测)。

图10为实施例3量子点微晶的荧光发射光谱图。

图11为实施例3量子点微晶的显微照片。

图12为实施例3量子点微晶的粒径分布(激光粒度仪测)。

具体实施方式

实施例1

一种量子点微晶，制备步骤如下：

1)制备甲型稳定剂：10g无水氯化锌和溶于100mL去离子水中；制备乙型稳定剂：5g碳酸钠和5g硅酸钠溶于100mL水中。

2)在100mLCdSe水相量子点水溶液中，先加入20mL上一条中所述的甲型稳定剂，搅拌均匀，然后加入20mL乙型稳定剂，最后向混合液中加入1M稀盐酸，将pH调节至9.5，上述混合物需要搅拌15min～60min以上。

3)将活化后的水相量子点经烘干脱水制备成量子点微晶粉；

4)数据：典型水相量子点以及使用稳定剂后得到的量子点微晶的荧光发射光谱、显微照片、粒径分布如图1-6所示。

其中：典型水相量子点：发射峰：522nm、半峰宽：33nm

量子点水溶液发射峰：521nm、量子点水溶液半峰宽：29.6nm

量子点微晶发射峰：526nm、量子点微晶半峰宽：30.4nm。

实施例2

一种量子点微晶，制备步骤如下：

1)制备甲型稳定剂：5g无水氯化钙溶于100mL去离子水中；制备乙型稳定剂：5g钼酸钠和5g钨酸钠溶于100mL水中。

2)在100mLCdSe量子点水溶液中，先加入10mL上一条中所述的甲型稳定剂，搅拌均匀，然后加入10mL乙型稳定剂，搅拌下反应1个小时；然后再加入5mL甲型稳定剂，搅拌均匀，再加入5mL乙型稳定剂，最后再用固体氢氧化钠将混合液的pH调节至12.5。上述混合物需要搅拌4小时。

3)将活化后的水相量子点经烘干脱水制备成量子点微晶粉；

4)数据：使用稳定剂后得到的量子点微晶的荧光发射光谱、显微照片、粒径分布如图7-9所示。

量子点水溶液发射峰：539nm、量子点水溶液半峰宽：30.0nm

量子点微晶发射峰：548nm、量子点微晶半峰宽：28.6nm。

实施例3

一种量子点微晶，制备步骤如下：

1)制备甲型稳定剂：5g六水合氯化镁溶于100mL去离子水中；制备乙型稳定剂：4g硅酸钠溶于100mL水中。

2)在100mLCdTe量子点水溶液中，先加入5mL上一条中所述的乙型稳定剂，搅拌均匀，然后加入5mL甲型稳定剂，搅拌下反应1个小时，搅拌均匀搅拌下反应4小时。

3)将活化后的水相量子点经烘干脱水制备成量子点微晶粉；

4)数据：使用稳定剂后得到的量子点微晶的荧光发射光谱、显微照片、粒径分布如图10-12所示。

量子点水溶液发射峰：595nm、量子点水溶液半峰宽：32.8nm

量子点微晶发射峰：605nm、量子点微晶半峰宽：30.5nm。

实施例4

一种水相量子点改性剂，由甲、乙、丙、丁四型构成，各型组成如下：甲型，水溶液，其中含有月桂酸钠1％、十二烷基苯磺酸钠5％；乙型：硫酸钡纳米晶(购自厦门腾远)1克分散在12克水中；丙型，水溶液，其中含有十二烷基三甲基氯化铵2％；丁型，500毫克吐温60和500毫克司班60分散于15克水中。

一种量子点改性微晶，制备方法如下：

1)取发射峰位置为620nm的量子点微晶1克，分散于8克水中。

2)按下面的改性剂型号和溶液用量进行混合：甲型15克、量子点微晶/水分散液10克、丙型45克、乙型5克、丁型20克。最后的混合物搅拌两个小时。

3)将活化后的量子点微晶用远红外烘烤箱175度烘烤80min。

4)将烘烤后量子点微晶用气流磨进行研磨，制成量子点改性微晶。

实施例5

一种水相量子点改性剂，由甲、乙、丙三型构成，各型组成如下：甲型，水溶液，其中含有ω-氢全氟庚酸钾1％；乙型：二氧化硅纳米晶(购自厦门腾远)1克分散在12克水中；丙型，水溶液，其中含有十六烷基氯化吡啶2％。

一种量子点改性微晶，制备方法如下：

1)取发射峰位置为640nm的量子点微晶1克，分散于8克水中。

2)按下面的改性剂型号和溶液用量进行混合：甲型30克、量子点微晶/水分散液10克、丙型20克。最后的混合物搅拌两个小时。

3)将活化后的量子点微晶用远红外烘烤箱175度烘烤80min。

实施例6

一种水相量子点改性剂，由甲、丙两型构成，各型组成如下：甲型，水溶液，其中含有癸酸钠0.5％、棕榈酸钠0.5％；丙型，水溶液，其中含有0.5％的氟碳表面活性剂FC-3，十二烷基二甲基苄基溴化铵1.0％。

一种量子点改性微晶，制备方法如下：

1)取发射峰位置为675nm的量子点微晶1克，分散于8克水中。

2)按下面的改性剂型号和溶液用量进行混合：甲型15克、量子点微晶/水分散液10克、丙型25克。最后的混合物搅拌两个小时。

3)将活化后的量子点微晶用远红外烘烤箱175度烘烤80min。

实施例7

一种红色量子点微晶母料，制备步骤如下：

1)称取发光波长为620nm的红色量子点改性微晶0.70g、发光波长为640nm的红色量子点改性微晶1.00g、发光波长为675nm的红色量子点改性微晶1.30g、纳米三氧化二铝粉末0.10g、纳米二氧化钛粉末0.15g，将这三种量子点改性微晶和两种无机纳米粉末混合均匀。

2)称取6.75g环氧树脂A胶、0.20g聚乙二醇1000，将二者混合均匀。

3)将步骤1)中的混合粉末和步骤2)中的混合胶混合。

4)将步骤1)～步骤3)中制备的红色量子点微晶母料与环氧树脂B胶混匀，在蓝色LED芯片上点胶、固化，制得灯珠，点亮，测参数。色温3370K、显色指数97.7、光效85.6lm/W。

实施例8

1)称取发光波长为620nm的红色量子点改性微晶0.50g、发光波长为640nm的红色量子点改性微晶1.50g、发光波长为675nm的红色量子点改性微晶1.350g、YAG红色荧光粉0.30g、纳米二氧化硅粉末0.10g、纳米二氧化钛粉末0.15g，混合均匀。

2)称取6.70g环氧树脂A胶、0.20g聚乙二醇600，将二者混合均匀。

3)将步骤1)中的混合粉末和步骤2)中的混合胶混合，制得红色量子点微晶母料。

4)将步骤1)～步骤3)中制备的红色量子点微晶母料加入环氧树脂B胶，混匀，在蓝色LED芯片上点胶、固化，制得灯珠，点亮，测各项参数。色温3000K，显色指数98.8。

实施例9

1)称取发光波长为620nm的红色量子点改性微晶0.55g、发光波长为640nm的红色量子点改性微晶1.60g、发光波长为675nm的红色量子点改性微晶1.30g、纳米二氧化硅粉末0.05g、纳米二氧化钛粉末0.15g，混合均匀。

2)称取6.35g环氧树脂A胶、0.20g聚乙二醇600，将二者混合均匀。

3)将步骤1)中的混合粉末和步骤2)中的混合胶混合。

4)称取YAG红色荧光粉0.40g，与环氧树脂A胶0.40g混合。

5)将步骤3)中制备的混合胶与步骤4)中制备的混合胶混匀。

6)将步骤5)中制备的红色量子点微晶母料加入环氧树脂B胶，混匀，在蓝色LED芯片上点胶、固化，制得灯珠，点亮，测各项参数。色温4100K，显色指数98.6。

实施例10

由单一改性量子点微晶制备的发光母料点胶制成的灯珠，相关参数：色温2950K、显色指数97.5、光效76.8lm/W。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims

1.一种红光量子点微晶复合母料，其特征在于：原料包括改性量子点微晶、胶粘剂，所述改性量子点微晶由吸收峰波长分别为620nm、640nm、675nm的三种改性量子点微晶组成；所述改性量子点微晶的制备方法包括以下步骤：

(2)将改性剂先配成溶液、乳液或悬浊液；

2.根据权利要求1所述的红光量子点微晶复合母料，其特征在于：所述原料还包括YAG红色荧光粉。

3.根据权利要求2所述的复合量子点微晶母料，其特征在于：所述YAG红色荧光粉的波长为660nm。

4.根据权利要求1所述的红光量子点微晶复合母料，其特征在于：所述复合母料由下列重量比例的原料组成：复合改性量子点微晶20％-35％、YAG红色荧光粉10-20％、胶粘剂50％-60％、纳米二氧化硅1-2％、纳米二氧化钛0.3-1.0％，上述原料百分比总和为100％。

5.根据权利要求4所述的红光量子点微晶复合母料，其特征在于：所述复合改性量子点微晶中波长为620nm占比4％、640nm占比3％、675nm占比15％。

6.根据权利要求1所述的红光量子点微晶复合母料，其特征在于：所述胶粘剂为紫外光固化胶或热固化胶。

7.根据权利要求1所述的红光量子点微晶复合母料，其特征在于：步骤(2)所述改性剂包括甲型改性剂以及以下改性剂中的一种或两种以上：乙型、丙型、丁型；所述甲型选自以下试剂：阴离子表面活性剂、脂肪酸、无机碱，其中所述乙型包括以下一种或者两种以上纳米粉体材料混合：碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、二氧化钛、聚苯乙烯及其衍生物，所述丙型包括以下一种或者两种以上阳离子表面活性剂：烷基卤化吡啶、烷基三甲基卤化铵、烷基二甲基苄基卤化铵、氟碳表面活性剂，所述丁型包括以下一种或者两种以上非离子表面活性剂：脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、司班、吐温。

8.根据权利要求7所述的红光量子点微晶复合母料，其特征在于：所述阴离子表面活性剂包括但不限于：辛酸钠、癸酸钠、月桂酸钠、肉豆蔻酸钠、棕榈酸钠、硬脂酸钠、甲基硅酸钠、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、全氟脂肪酸钾、全氟烷基磺酸钾。

9.根据权利要求7所述的红光量子点微晶复合母料，其特征在于：所述脂肪酸包括但不限于：癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸。

10.根据权利要求7所述的红光量子点微晶复合母料，其特征在于：所述无机碱包括但不限于：氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、氧化钡。