一种qd色母粒及其制备方法
阅读说明：本技术 一种qd色母粒及其制备方法 (QD color master batch and preparation method thereof ) 是由 王晓 谢婷 张子宾 于 2021-02-03 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种QD色母粒,由以下重量份的组分制备而成：塑胶粒子97.6～99.1份,QD-PMMA粉末0.5～2份,光稳定剂0.4份,抗氧化剂5～10份；所述塑胶粒子为PS、PC、COC或者PMMA中的任意一种。本发明还提供了一种QD色母粒的制备方法,包括以下步骤：S1、根据所需配置的QD色母粒称取塑胶粒子、QD-PMMA粉末、光稳定剂和抗氧化剂；S2、将称取好的塑胶粒子、QD-PMMA粉末、光稳定剂和抗氧化剂,置入搅拌装置中混合均匀；S3、将S2中混合均匀的原料置入双螺杆挤出机挤出造粒机制造成特定形状；S4、将S3中挤出的湿润塑料圆条冷却,通过干燥设备充分干燥后切粒得到产品。本发明制备的一种QD色母粒纯正的高品质色彩,更广色域显示,精准的色彩控制,更长寿,更节能。(The invention provides a QD color master batch which is prepared from the following components in parts by weight: 97.6-99.1 parts of plastic particles, 0.5-2 parts of QD-PMMA powder, 0.4 part of light stabilizer and 5-10 parts of antioxidant; the plastic particle is any one of PS, PC, COC or PMMA. The invention also provides a preparation method of the QD color master batch, which comprises the following steps: s1, weighing plastic particles, QD-PMMA powder, a light stabilizer and an antioxidant according to the QD color master batch required to be prepared; s2, placing the weighed plastic particles, QD-PMMA powder, light stabilizer and antioxidant into a stirring device for uniformly mixing; s3, putting the uniformly mixed raw materials in the S2 into a double-screw extruder, extruding and granulating to manufacture into a specific shape; and S4, cooling the wet plastic round strip extruded in the step S3, fully drying the round strip by drying equipment, and then cutting into granules to obtain the product. The QD color master batch prepared by the invention has pure high-quality color, wider color gamut display, accurate color control, longer service life and more energy conservation.)
技术领域
本发明涉及TV背光模组、显示装置行业中用到的塑料板材领域，尤其涉及一种QD色母粒及其制备方法。
背景技术
现有的技术中，TV背光模组、显示装置使用都是亚克力(本发明中简称PMMA)、聚碳酸酯(本发明中简称PC)、聚苯乙烯(本发明中简称PS)等材质，它们具有一定雾度、透光率、折射率等塑料板材的光学特征，或者在其中塑料板材上进行涂覆或印刷或喷涂RG荧光粉来实现较现有技术中更高的色域和能耗。但随着人们生活水平的提高，现有技术中色彩品质不高，色域显示不够广，色彩不好控制，而且使用寿命短，不够节能，现有的塑料板材以及含有RG荧光粉的技术已经满足不了人们需求。因此，急需通过解决塑料板材的原料，实现人们追求纯正的高品质色彩，更广色域显示，精准的色彩控制，更长寿，更节能。
发明内容
本发明的目的旨在针对现有技术的不足，提供一种QD色母粒及其制备方法。本发明通过QD材料独特的纳米特性，制造成塑料板材原料，满足TV背光模组、显示装置高品质色彩，更广色域显示，精准的色彩控制，更长寿，更节能的要求。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种QD色母粒，由以下重量份的组分制备而成：塑胶粒子97.6～99.8份，QD-PMMA粉末0.5～2份，光稳定剂0.4份，抗氧化剂5～10份。
优选的，所述塑胶粒子为PS、PC、COC(环烯烃类共聚物，本发明中简称COC)或者PMMA中的任意一种。
优选的，所述QD-PMMA粉末为绿色QD-PMMA粉末，所述绿色QD-PMMA粉末中QD的重量百分数为20％，所述绿色QD-PMMA的发射光谱在波长533±2nm处。更优选的，所述绿色QD-PMMA粉末的重量份数为2份。
优选的，所述QD-PMMA粉末为红色QD-PMMA粉末，所述红色QD-PMMA粉末中QD的重量百分数为20％，所述红色QD-PMMA的发射光谱在波长626±2nm处。更优选的，所述红色QD-PMMA粉末的重量份数为0.5份。
优选的，所述光稳定剂为紫外线吸收剂RIASORB UV-326。
优选的，所述抗氧化剂为抗氧化剂0810，含有亚磷酸三酯。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种QD色母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、根据所需配置的色母粒的质量，称取所需的塑胶粒子，QD-PMMA粉末，光稳定剂和抗氧化剂；
S2、将称取好的塑胶粒子、QD-PMMA粉末、光稳定剂和抗氧化剂，置入搅拌装置中混合均匀；
S3、将S2中混合均匀的原料置入双螺杆挤出机挤出造粒机制造成特定形状；
S4、将S3中挤出的湿润塑料圆条冷却，通过干燥设备充分干燥后切粒得到色母粒颗粒。
优选的，所述S2中搅拌装置的主机转速250rpm/min，原料混合的时间为20-45分钟，挤出机各区温度为：一区温度170℃，二区温度180℃，三区温度为190℃，四区温度200℃，五区温度210℃，六区温度220℃，七区温度210℃，模头温度210℃。
优选的，所述S3中选用小机型双螺杆挤出造粒机，主要螺杆与筒体内壁容腔小，传热和散热效能高，物料分散也好；挤出成型的温度是230～240℃，喂料转速15rpm/min，采用半饥饿喂料；
优选的，所述S4中干燥设备的温度为50～70℃，干燥时间为1～2小时。
优选的，所述S4中切粒时，塑料原料冷却温度为0～10℃。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种QD色母粒及其制备方法，该QD色母粒利用QD-PMMA的纳米特性，以该绿色母粒和红色母粒，按照一定比例的组合成的塑料板材可在经过一定时间挤塑板材，裁切，成型，装配在相应的TV背光模组、显示装置上。通过采用光致发光(PL)原理，受高能蓝光激发，通过QD色母粒挤塑成型板材，正好形成了RGB原色光源，从而使显示画面色域覆盖范围更广，色彩控制更精确，同时更节能。受蓝光激光发后的板材，用积分球测试蓝、绿、红纯色的波长更长，纯度越高，且半峰宽度减窄。在CIE 1936色谱图中，绿色母粒、红色母粒，分别在高能蓝光、红光、绿光测试各色品的xy的坐标，围成的三角形面积sRGB，含QD色母粒组成的sRGB比传统TV中的sRGB的面积大，sRGB组成的面积越大，能显示的颜色越多，说明相对的色域越广。进一步的，现有普通的TV色域是72％NTSC，含RG荧光粉TV色域是85-90％NTSC，而本发明中使用QD色母粒的TV色域是110％NTSC；RGB三原色的坐标越靠外，饱和度会越高，但相对的亮度会损失，通过调整PS、PC、COC或者PMMA本身板材的透过率，提高整体的亮度。
附图说明
图1为本发明提供的一种含QD色母粒的TV与传统TV，挤出成型塑料板材发射光谱图对比；
图2为本发明提供的一种含QD色母粒的TV和传统TV，挤出成型塑料板材的CIE1936中色域图对比。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
一种QD色母粒，由以下重量份的组分制备而成：塑胶粒子97.6～99.1份，QD-PMMA粉末0.5～2份，光稳定剂0.4份，抗氧化剂5～10份。
优选的，所述塑胶粒子为PS、PC、COC或者PMMA中的任意一种。
QD色母粒，是量子点(Quantum Dots，本发明中简称QD)颗粒的俗称，是塑料板材以半成品形态进行储存、运输和加工成型的原料。QD是一种新型纳米材料，其晶粒直径在2～10纳米之间，激发后能发出集中的光谱，主要光学性质包括宽吸收峰、窄发射峰、荧光效率、发射波长可调，在受到光或电的刺激后，不同材料、不同尺寸的量子点材料可以发出特定的光线，对应的颜色更鲜艳。利用三基色原理，白色光由红、绿、蓝三种基本彩色按不同比例组合得到。
量子点优于荧光粉的主要原因,一是量子点是纳米级，荧光粉是大多为微米级，现有技术中纳米级仅限于实验室研究；二是量子点一般是半导体材料，它的发光是带间跃迁产生的发光，RG荧光粉是在一种基质中掺杂离子后发光；三是再TV背光模组、显示装置中使用量子点制成塑料板材，色域110％NTSC，而使用RG荧光粉制成塑料板材只能达到85-90％NTSC色域；四是同色域下，量子点比RG荧光粉节约50％能耗。
本发明中，PS、PC、COC或者PMMA分别是透明的的塑料，根据不同的功能选用，选择作为各色母粒制作的主体。例如透光率、表面硬度PMMA最好，耐温性PC最好，抗冲击强度PC最强。量子点为了避免QD氧化掉性能效率在，空气中和高温下被氧化，受潮，要阻水隔氧，要使用PMMA粉末进行包裹QD纯粉。QD纳米级的晶体研磨成QD纯粉末，与PMMA粉末按照一定的比例混合在一起，选用PMMA粉进行包裹的好处是：PMMA与PS，COC，PC等其它载体对比，不仅吸水率低约为0.04％,可以保护QD本身的能效，且成本低，属于最优的选择。助剂的作用是在造粒中，在高温的情况下，优先和氧气反应，避免QD氧化从而降低性能效率，保证制造出的产品光学特性透光率，雾度稳定性一致。
优选的，所述QD-PMMA粉末为绿色QD-PMMA粉末，所述绿色QD-PMMA粉末中QD的重量百分数为20％，所述绿色QD-PMMA的发射光谱在波长533±2nm处。
更优选的，所述绿色QD-PMMA粉末的重量份数为2份。例如取用的QD-PMMA粉末中QD的质量百分数为20％，QD的含量需要进一步造粒稀释，在制造过程中添加了2份的绿色QD-PMMA粉末，所以最终产品中，QD所占的质量百分数小于0.4％，形成1％以下色母粒，比较容易做出均匀性高产品。
优选的，所述QD-PMMA粉末为红色QD-PMMA粉末，所述红色QD-PMMA粉末中QD的重量百分数为20％，所述红色QD-PMMA的发射光谱在波长626±2nm处。
更优选的，所述红色QD-PMMA粉末的重量份数为0.5份。例如取用的QD-PMMA粉末中QD的质量百分数为20％，QD的含量需要进一步造粒稀释，在制造过程中添加了0.5份的红色QD-PMMA粉末，所以最终产品中，QD所占的质量百分数小于0.1％，形成1％以下色母粒，比较容易做出均匀性高产品。
优选的，所述抗氧化剂为抗氧化剂0810，含有亚磷酸三酯。
优选的，所述光稳定剂为紫外线吸收剂RIASORB UV-326。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种QD色母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、根据所需配置的色母粒的质量，称取所需的塑胶粒子、QD-PMMA粉末、光稳定剂和抗氧化剂；
S2、将称取好的塑胶粒子、QD-PMMA粉末、光稳定剂和抗氧化剂，置入搅拌装置中混合均匀；
S3、将S2中混合均匀的原料置入双螺杆挤出机挤出造粒机制造成特定形状；
S4、将S3中挤出的湿润塑料圆条冷却，通过干燥设备充分干燥后切粒得到色母粒颗粒。
优选的，S2中搅拌装置的主机转速250rpm/min，原料混合的时间为20-45分钟，挤出机各区温度为：一区温度170℃，二区温度180℃，三区温度为190℃，四区温度200℃，五区温度210℃，六区温度220℃，七区温度210℃，模头温度210℃。设置各区段的温度不同，目的也是为了保证QD在高温下，减小性能效率的衰减，在模头的温度高，使得在短时间内融化，均匀搅拌，然后通过不同的区段降温，使产品更好的成型。
优选的，S3中选用小机型双螺杆挤出造粒机，主要螺杆与筒体内壁容腔小，传热和散热效能高，物料分散也好，最好选用螺杆的直径在25～40cm之间，生产能20～60kg/h；挤出成型的温度是230～240℃，喂料转速15rpm/min，采用半饥饿喂料，为了更好的让混合的物料更均匀的搅拌；本发明中，半饥饿喂料是指原材料供应的产能约等于挤出机的理论产能，若饱食喂料，导致做出的产品，带拉丝，产生黑点，带气泡；造粒机台必须有真空或充氮气条件，隔断氧气，也是保证QD的性能效率。
优选的，S4中干燥设备的温度为50～70℃，干燥时间为1～2小时，在此条件下，更好的使挤出板材塑造成型。
优选的，S4中切粒时，塑料原料冷却温度为0～10℃，在此条件下，根据QD本身的特性，再挤出成型时，温度高于10℃时韧性比较软，很难成型切断，要降温至10℃及以下温度，冷却为了更好的成型。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本发明提供的一种QD色母粒及其制备方法进行具体的描述。
实施例1
一种QD色母粒，由以下重量份的组分制备而成：PS塑胶粒子97.6份，绿色QD-PMMA粉末2份，紫外线吸收剂RIASORB UV-326 0.4份，抗氧化剂08105份。本实施例中，所述绿色QD-PMMA粉末中QD的重量百分数为20％，所述绿色QD-PMMA的发射光谱在波长533±2nm处。
本实施例的一种QD色母粒的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、根据所需配置的色母粒，称取PS塑胶粒子97.6份，绿色QD-PMMA粉末2份，紫外线吸收剂RIASORB UV-326 0.4份，抗氧化剂0810 5份；
S2、将称取好的绿色QD-PMMA粉末、PS粒子、紫外线吸收剂RIASORB UV-326和抗氧化剂0810，置入搅拌装置中混合均匀，搅拌装置的主机转速250rpm/min，原料混合的时间为20分钟，挤出机各区温度为：一区温度170℃，二区温度180℃，三区温度为190℃，四区温度200℃，五区温度210℃，六区温度220℃，七区温度210℃，模头温度210℃；
S3、将S2中混合均匀的原料置入双螺杆挤出机挤出造粒机制造成特定形状，选用小机型双螺杆挤出造粒机，螺杆的直径在25cm；挤出成型的温度是230℃，喂料转速15rpm/min，采用半饥饿喂料；
S4、将S3中挤出的湿润塑料圆条冷却，通过干燥设备充分干燥后切粒得到塑料颗粒，使用的干燥设备的温度为50℃，干燥时间为1.5小时；切粒时，塑料原料冷却温度至10℃，切粒得到绿色色母粒颗粒。
实施例2：
一种QD色母粒，以重量份数计，包括塑胶粒子PS 99.1份，红色QD-PMMA粉末0.5份，紫外线吸收剂RIASORB UV-326 0.4份，抗氧化剂0810 10份。本实施例中，所述红色QD-PMMA粉末中QD的重量百分数为20％，所述红色QD-PMMA的发射光谱在波长626±2nm处。
本实施例的一种QD色母粒的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、根据所需配置的色母粒，称取PS塑胶粒子99.1份，红色QD-PMMA粉末0.5份，紫外线吸收剂RIASORB UV-326 0.4份，抗氧化剂0810 10份；
S2、将称取好的的绿色QD-PMMA粉末、PS粒子、紫外线吸收剂RIASORB UV-326和抗氧化剂0810，置入搅拌装置中混合均匀，搅拌装置的主机转速250rpm/min，原料混合的时间为45分钟，挤出机各区温度为：一区温度170℃，二区温度180℃，三区温度为190℃，四区温度200℃，五区温度210℃，六区温度220℃，七区温度210℃，模头温度210℃；
S3、将S2中混合均匀的原料置入双螺杆挤出机挤出造粒机制造成特定形状，所述S3中选用小机型双螺杆挤出造粒机，螺杆的直径在40cm；挤出成型的温度是240℃，喂料转速15rpm/min，采用半饥饿喂料；
S4、将S3中挤出的湿润塑料圆条冷却，通过干燥设备充分干燥后切粒得到塑料颗粒，干燥设备的温度为70℃，干燥时间为2小时；切粒时，塑料原料冷却温度为2℃，切粒得到红色色母粒颗粒。
然后将实施例1的绿色色母粒和实施例2的红色色母粒混合后，挤出成型的塑料板材中红色色母粒和绿色色母粒的质量比为6:4。制备的板材测试结果见图1和图2。因在高温下，绿色的量子点的效能比红色量子点的效能衰减的快。
图1为本发明提供的一种含QD色母粒挤出成型的板材与传统TV使用的板材发射光谱图对比；从图1中可以看出，本发明成功制备出具有较好性能的量子点色母粒塑料板材，而且相比传统TV中的板材，含QD的塑料板材能更好。受蓝光激光发后的板材，用积分球测试蓝、绿、红纯色的波长更长，纯度越高，且半峰宽度减窄，颜色更鲜艳。
图2为本发明提供的一种QD色母粒挤出成型的板材和传统TV的板材CIE 1936中色域图对比。在CIE 1936色谱图中，绿色母粒、红色母粒，分别在高能蓝光、红光、绿光下，测试各色品的xy的坐标，正好围成的三角形面积sRGB，含QD色母粒组成的sRGB比传统TV的sRGB的面积大，sRGB组成的面积越大，能显示的颜色越多，色域NTSC就越高，说明相对的色域越广，颜色更纯。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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