本發(fā)明涉及偏光片領(lǐng)域，特別是涉及一種用于偏光片的PVA膜的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著信息交流和傳遞日益劇增，顯示器件作為其主要的載體和物質(zhì)基礎(chǔ)已成為眾多科學(xué)家研究探索的對象，其中液晶顯示是最為廣泛使用的顯示器件。液晶成像必須依靠偏光膜，其作用機理為：兩片吸收軸呈垂直狀態(tài)的偏振片貼在液晶盒兩側(cè)，當(dāng)無外加電壓時，光透過偏振片面無任何顯示。當(dāng)施加在液晶盒兩側(cè)的電壓引起液晶分子的轉(zhuǎn)動，使通過液晶層的偏振光的振動方向發(fā)生改變，帶電圖像部分的光被吸收，顯示出圖像或數(shù)字，可見偏光片在液晶成像中是不可或缺的。

目前較為常用的偏光膜為碘系偏光膜，染料系偏光膜次之，而偏光膜的透光率和偏振度已經(jīng)接近理論值，但偏光膜的耐濕、熱性能均待提高。

此外，顯示器件往往存在漏藍光的問題。藍光即400～500nm波段的光，藍光能穿透晶狀體到達視網(wǎng)膜，對其造成光學(xué)損害，加速黃斑區(qū)細(xì)胞的氧化，產(chǎn)生大量自由基，導(dǎo)致白內(nèi)障，黃斑區(qū)退化，誘發(fā)人眼黃斑變性的可能性會增高、引起視疲勞上升、對眼生理發(fā)育產(chǎn)生影響。隨著人們對健康的認(rèn)知越來越強，顯示漏藍光的問題亟待解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種用于偏光片的PVA膜的制備方法及其應(yīng)用，其克服了現(xiàn)有技術(shù)的偏光片所存在的不足之處。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種用于偏光片的PVA膜的制備方法，包括以下步驟：

1)制備石墨烯量子點，所述石墨烯量子點是水溶性且直徑不大于10nm；

2)取PVA粉體和增塑劑混合后均勻混入石墨烯量子點，然后倒入甲醇及蒸餾水組成的混合溶劑中，于70℃～90℃下混合溶解攪拌6～12h形成混合溶液，靜置脫泡并成膜；其中PVA粉體：增塑劑：甲醇：蒸餾水的質(zhì)量體積比為5～40g：0.5～10g：5～20ml：60～120ml，且石墨烯量子點于混合溶液中的濃度為0.1ppm～10ppm；

3)將形成的PVA膜進行水洗膨潤、染色、延伸以及補正后獲得偏光特性，然后先于30℃～50℃的低溫溫度下烘30～90min，再于60℃～80℃的高溫溫度段烘10～60min。

優(yōu)選的，所述石墨烯量子點于混合溶液中的濃度為1ppm～5ppm。

優(yōu)選的，所述PVA粉體：增塑劑：甲醇：蒸餾水的質(zhì)量體積比為8～25g：0.5～10g：5～20ml：60～120ml。

優(yōu)選的，所述增塑劑是丙三醇，所述PVA粉體：丙三醇：甲醇：蒸餾水的質(zhì)量體積比為5～40g：1.5～5g：5～20ml：60～120ml。

優(yōu)選的，所述PVA粉體：增塑劑：甲醇：蒸餾水的質(zhì)量體積比為8～25g：0.5～10g：8～12ml：60～120ml。

優(yōu)選的，步驟1)中，所述石墨烯量子點的制備方法是：將石墨烯加入濃硫酸和濃硝酸中，超聲處理5～15h，然后加入蒸餾水進行稀釋并離心去除溶液中的酸，得到的固體溶于pH為10～13的氫氧化鈉溶液中，移入水熱反應(yīng)釜于180℃～220℃下反應(yīng)10～14h；其中石墨烯：濃硫酸：濃硝酸的質(zhì)量體積比為20～30mg：3～8ml濃硫酸：10～20ml濃硝酸。

優(yōu)選的，步驟1)中，所述石墨烯量子點的制備方法是：將氧化石墨烯分散于水中，加入濃氨水混合后移至水熱反應(yīng)釜中，于280℃～320℃反應(yīng)6～10h，冷卻至室溫后分離上層清液；其中氧化石墨烯和濃氨水的比例是80～120mg：20～40ml。

優(yōu)選的，步驟1)中，所述石墨烯量子點的制備方法是：將硫酸和硝酸混合后置于冰浴中，邊攪拌邊加入石墨烯，1～3h后緩慢加入氯酸鈉，加入過程持續(xù)30min～90min，待氯酸鈉完全溶解后將混合溶液在室溫下攪拌40～60h，靜置過夜后將上方三分之二的液體離心得到上清液，調(diào)整上清液pH值至6～7，然后裝入透析袋中并置于蒸餾水進行提純并移除大尺寸片，濃縮并冷凍干燥。

一種偏光片，包括上述PVA膜、覆設(shè)于PVA膜相對兩面的TAC膜、覆設(shè)于其中之一TAC膜相對外側(cè)的保護膜以及另一TAC膜相對外側(cè)的感壓膠。

優(yōu)選的，所述偏光片是碘系偏光片或染料偏光片，所述PVA膜的厚度為20～60μm。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明的石墨烯量子點具有很強的量子限域效應(yīng)和邊緣效應(yīng)，表現(xiàn)出優(yōu)異的光電特性、低毒性、良好的生物相容性和穩(wěn)定性等，通過在PVA膜內(nèi)加入石墨烯量子點并制成偏光片，可以有效提高其耐濕熱性。此外，石墨烯量子點能有效地吸收藍光，所以能有效防止“藍漏”現(xiàn)象，使其能夠在偏光片領(lǐng)域中開發(fā)應(yīng)用價值。

以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明；但本發(fā)明的一種用于偏光片的PVA膜的制備方法及其應(yīng)用不局限于實施例。

附圖說明

圖1是本發(fā)明PVA混合溶液制備具有偏光性能的PVA膜的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明的偏光片的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例1

步驟一：Hummers法制備氧化石墨烯。分別稱量2g石墨粉，倒入100ml濃硫酸，漸漸加入10g高錳酸鉀，室溫攪拌30分鐘。再將溫度調(diào)至35℃，恒溫攪拌2h后，加入150ml蒸餾水，待溶液降至室溫，滴加雙氧水至溶液呈金黃色。將所得溶液抽濾、離心水洗至中性再冷凍干燥得所需的氧化石墨。

步驟二：制備石墨烯量子點。將氧化石墨在保護氣體下高溫還原得還原氧化石墨烯。稱取25mg的石墨烯放入圓底燒瓶中，加入5ml濃硫酸和15ml濃硝酸，超聲處理10h。加入250ml蒸餾水進行稀釋，然后離心去除溶液中的酸。再將得到的固體溶于40ml的蒸餾水中用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH至12，再移進聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，200℃反應(yīng)12h。得到的石墨烯量子點是水溶性且直徑不大于10nm。

步驟三：制備PVA膜。稱取20g聚乙烯醇(PVA)粉體、3g丙三醇混合在一起，均勻混入30mg石墨烯量子點，置于90ml蒸餾水與10ml甲醇混合溶劑中，80℃溶解攪拌8h，靜置脫泡，成膜。

步驟四：PVA膜成型工藝。參考圖1，將PVA膜進行水洗膨潤、染色、延伸、補正以使其具有偏光特性。后分別置于40℃與70℃分高低溫度段分別烘干。染色可以是將碘分子吸附在PVA上，亦可以是將具有二色性的有機染料吸附在PVA上。PVA分子原先是任意角度無規(guī)則性分布，在一定溫度和濕度條件下，受力拉伸后逐漸偏轉(zhuǎn)于作用力方向，趨向于成直線狀分布。隨著PVA分子沿拉伸方向直線排列，吸附在PVA層上的碘離子或者染料分子也隨著有方向性的偏轉(zhuǎn)，從而形成長鏈。由于碘離子或染料分子具有很好的起偏性，可以吸收平行于排列方向的偏振光，只讓垂直方向的偏振光通過，從而具有偏光特性。

步驟五：偏光片的壓制。按照圖2的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)將三醋酸纖維素酯(TAC)膜2、4上下貼合PVA膜3，再分別貼合PET外保護膜1與感壓膠5，最后于感壓膠5外貼合離型膜6。該偏光片適用于液晶顯示等領(lǐng)域，其中PVA膜的厚度為20～60μm。

實施例2

氧化石墨烯的制備：①將50ml濃硫酸和2g石墨、1g硝酸鈉加入燒杯中混合，在磁力攪拌下緩緩加入6g高錳酸鉀，反應(yīng)置于冰水浴中1.5h。②低溫反應(yīng)完成后將反應(yīng)溫度調(diào)至35℃，恒溫攪拌反應(yīng)30min。④中溫反應(yīng)結(jié)束后，緩慢滴加200ml去離子水，待反應(yīng)降至室溫，加入雙氧水至溶液呈現(xiàn)金黃色。⑤加入10％體積的鹽酸，抽濾，洗去⑥抽濾后，將濾膜上的氧化石墨用蒸餾水洗并稀釋在燒杯里，再離心，把PH洗至中性。冷凍干燥20h得氧化石墨。⑦以蒸餾水為溶劑溶化氧化石墨，倒在球磨罐里行星式球磨48h，充分剝離膨脹碳層，得氧化石墨烯。

石墨烯量子點的制備：將100mg氧化石墨烯分散在30ml水中，加入1.2ml濃氨水，將混合溶液移至高壓反應(yīng)釜中，升溫至300℃反應(yīng)8h，冷卻至室溫，將得到的上層清液分離，即得到石墨烯量子點的水分散液。

PVA膜的制備：稱取20g聚乙烯醇粉體、3g丙三醇混合在一起，均勻混入10mg石墨烯量子點，置于90ml蒸餾水與10ml甲醇混合溶劑中，80℃溶解攪拌8h，靜置脫泡，成膜。

PVA膜成型與偏光片的制備參考實施例1。

實施例3

用傳統(tǒng)的Hummers法制備氧化石墨烯：參考實施例1。

石墨烯量子點的制備：將80ml的硫酸和30ml的硝酸混合加在燒杯中，將燒杯置于冰浴中。稱取3g石墨烯，一邊攪拌一邊將石墨烯加入燒杯中，兩個小時后，稱取30gNaClO₃，緩慢加入混合溶液中(此過程需要1h)，避免溫度突然劇烈上升和形成過多ClO₂氣體。當(dāng)NaClO₃完全溶解后，將混合溶液在室溫下強烈攪拌48h，將反應(yīng)器皿蓋子松松地蓋上以便于排除產(chǎn)生的氣體。此后，將該混合液體靜置過夜，將上方三分之二的液體在5000rpm下離心90min。，上層清液倒進燒杯中，一滴一滴地加入氨水知道PH達6-7.然后所得的溶液裝進透析袋(8000-14000Da)，置于蒸餾水中5天進行提純，用20nm薄膜移除大尺寸片后。最后，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮并冷凍干燥得到石墨烯量子點粉末。

PVA膜的制備：稱取20g聚乙烯醇粉體、3g丙三醇混合在一起，均勻混入45mg石墨烯量子點，置于90ml蒸餾水與10ml甲醇混合溶劑中，80℃溶解攪拌8h，靜置脫泡，成膜。

PVA膜成型與偏光片的制備參考實施例1。

上述實施例僅用來進一步說明本發(fā)明的一種用于偏光片的PVA膜的制備方法，但本發(fā)明并不局限于實施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。