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)。