CN106519799A - 一种量子点墨水及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种量子点墨水及其制备方法，按重量百分比计，量子点墨水包括如下组分：量子点：0.01‑20.0%；溶剂：80.0‑99.99%；其中，所述溶剂包含至少一种卤代芳香烃类溶剂和至少一种高沸点烷烃类溶剂或高沸点芳香烃类溶剂，所述卤代芳香烃类溶剂为溶剂总重量的40‑95%。本发明的量子点墨水具有合适的参数，能够满足喷墨打印技术对量子点墨水的要求。采用所述量子点墨水在喷墨打印工艺过程中能够稳定出墨；同时主要成分卤代芳香烃在室温条件下具有较低的饱和蒸汽压，可以降低打印头在非工作状态下溶剂挥发造成喷嘴堵塞。另外，有机溶剂可以通过真空蒸发或加热蒸发等方式去除，以形成量子点材料的薄膜。

Description

一种量子点墨水及其制备方法

技术领域

本发明涉及喷墨打印用墨水配方领域，尤其涉及一种量子点墨水及其制备方法。

背景技术

半导体量子点发光具有光色纯度高、发光量子效率高、发光颜色可调、使用寿命长等优良特性。这些特点使得以量子点材料作为发光层的量子点发光二极管（QLED）在固态照明、平板显示等领域具有广泛的应用前景，受到了学术界以及产业界的广泛关注。

量子点可分散于溶剂中配制成量子点墨水等印刷材料，适用于溶液法制备，可采用打印、移印、旋涂等方法制造量子点薄膜。喷墨打印（Ink-jet printing）技术近年来在光电子器件制造得到广泛的研究和应用，特别是用作平板显示器件、例如OLED和QLED显示制造技术中被认为是解决高成本和实现大面积的有效途径，这种技术可结合基于溶液的功能性材料和先进的喷墨打印设备来制作OLED或QLED显示屏，可提高材料的利用率和生产效率，降低制造成本，提高产能。但喷墨打印设备对墨水要求较高，例如合适的粘度、表面张力、沸点以及分散均匀稳定的溶质，给墨水配制带来较大的困难。

量子点通常分散在短碳链烷烃或单环芳香烃类等溶剂中，例如辛烷、己烷、甲苯等溶剂，这些溶剂室温条件下粘度低且挥发速度快。采用这种低粘度的溶剂，喷墨打印过程中墨滴不易控制等问题，在非打印待机状态下，易造成溶剂挥发而导致量子点在喷嘴聚集导致堵塞。

目前，已有现有技术公开了用于打印的量子点墨水，在这些已公开的技术中，为了调控墨水的物理参数，这些量子点墨水都包含有其它的添加剂，如醇类聚合物。但是具有绝缘性质的聚合物添加剂不易去除，且引入这类聚合物往往会降低薄膜的电荷传输能力，对器件的光电性能具有负面影响。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种量子点墨水及其制备方法，旨在解决现有的量子点墨水粘度过低导致打印过程墨滴不易控制、挥发速度过快导致喷嘴易堵塞及解决现有量子点墨水引入不易去除的聚合物调节剂，且聚合物调节剂降低薄膜的电荷传输能力，对器件的光电性能具有负面影响的问题。

本发明的技术方案如下：

一种量子点墨水，其中，按重量百分比计，包括如下组分：

量子点：0.01-20.0%；

溶剂：80.0-99.99%；其中，所述溶剂包含至少一种卤代芳香烃类溶剂和至少一种高沸点烷烃类溶剂或高沸点芳香烃类溶剂，所述卤代芳香烃类溶剂为溶剂总重量的40-95%。

所述的量子点墨水，其中，所述卤代芳香烃类溶剂的沸点范围为150℃-230℃，所述高沸点烷烃类溶剂或高沸点芳香烃类溶剂的沸点范围为160℃-280℃。

所述的量子点墨水，其中，所述卤代芳香烃类溶剂为芳环卤代芳烃类溶剂，所述芳环卤代芳烃类溶剂为溴苯、碘苯、1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,2-二溴苯、1,3-二溴苯、邻氯甲苯、对氯甲苯、邻溴甲苯、对溴甲苯中的一种或多种。

所述的量子点墨水，其中，所述高沸点烷烃类溶剂为癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷中的一种或多种。

所述的量子点墨水，其中，所述高沸点芳香烃类溶剂为1,2,3-三甲基苯、1,2,4-三甲基苯、1,3,5-三甲基苯、四氢化萘、十氢化萘，1-甲基萘中的一种或多种。

优选的，所述的量子点墨水，其中，按重量百分比计，所述量子点占量子点墨水总重量的1-8%。

优选的，所述的量子点墨水，其中，按重量百分比计，所述卤代芳香烃类溶剂为溶剂总重量的60-90%。

所述的量子点墨水，其中，所述量子点为II- IV族化合物半导体、III-V族化合物半导体、IV-VI族化合物半导体、I-III-VII族半导体纳米晶中的一种。

所述的量子点墨水，其中，所述量子点的平均尺寸为2~20nm。

一种如上任一所述的量子点墨水的制备方法，其中，包括步骤：

A、首先按照上述配方将量子点分散在高沸点烷烃类溶剂或高沸点芳香烃类溶剂中；

B、再在搅拌条件下，加入卤代芳香烃类溶剂，获得量子点墨水。

有益效果：本发明配制的量子点墨水，可避免因溶剂挥发而导致喷嘴堵塞，同时量子点墨水的粘度、表面张力等参数也适合喷墨打印要求，另外所有溶剂可采用加热或真空干燥等方法去除。

具体实施方式

本发明提供一种量子点墨水及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种量子点墨水，其按重量百分比计，包括如下组分：

量子点：0.01-20.0%；

溶剂：80.0-99.99%；其中，所述溶剂包含至少一种卤代芳香烃类溶剂和至少一种高沸点烷烃类溶剂或高沸点芳香烃类溶剂，所述卤代芳香烃类溶剂为溶剂总重量的40-95%。

量子点通常分散在短碳链烷烃或单环芳香烃类等溶剂中，例如辛烷、己烷、甲苯等溶剂，这些溶剂室温条件下粘度低且挥发速度较快。采用这种低粘度的溶剂，喷墨打印过程中墨滴不易控制，易出现彗星点等问题，在非打印待机状态下，易造成溶剂挥发而导致量子点在喷嘴聚集导致堵塞。为了解决现有量子点墨水存在的上述问题，本发明将量子点分散到合适的溶剂中，配制成符合喷墨打印要求的量子点墨水。本发明溶剂包含至少一种卤代芳香烃类溶剂和至少一种高沸点烷烃类溶剂或高沸点芳香烃类溶剂。本发明量子点可以稳定的分散在上述溶剂中，配制的量子点墨水，可避免因溶剂挥发而导致喷嘴堵塞，同时量子点墨水的粘度、表面张力等参数也适合喷墨打印要求，另外所有溶剂可采用加热或真空干燥等方法去除。

优选地，按重量百分比计，所述量子点占量子点墨水总重量的1-8%，这是因为上述优选配方利于量子点均匀稳定的分散在溶剂中。

优选地，按重量百分比计，所述卤代芳香烃类溶剂为溶剂总重量的60-90%，溶剂余下部分为高沸点烷烃类溶剂或高沸点芳香烃类溶剂所占的比例。在上述优选配方下，本发明得到的量子点墨水具有更佳的粘度和表面张力，从而可以更好地满足喷墨打印要求。

本发明所述卤代芳香烃类溶剂的沸点范围为150℃-230℃，室温条件下（25℃）饱和蒸汽压小于1.33kPa；所述高沸点烷烃类溶剂或高沸点芳香烃类溶剂的沸点范围为160℃-280℃。本发明所述卤代芳香烃类溶剂和所述高沸点烷烃类溶剂或高沸点芳香烃类溶剂可以从量子点墨水中蒸发，去除后可以形成量子点薄膜。

本发明所述卤代芳香烃类溶剂为芳环卤代芳烃类溶剂，即卤素原子是连接在芳环碳原子上。典型的，所述芳环卤代芳烃类溶剂可以为溴苯、碘苯、1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,2-二溴苯、1,3-二溴苯、邻氯甲苯、对氯甲苯、邻溴甲苯、对溴甲苯等中的一种或多种。优选地，所述芳环卤代芳烃类溶剂为1,2-二氯苯或溴苯。

本发明所述高沸点烷烃类溶剂可以为癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷以及其它满足沸点范围的同分异构体中的一种或多种。优选地，所述高沸点烷烃类溶剂可以为十四烷。

本发明所述高沸点芳香烃类溶剂可以为1,2,3-三甲基苯、1,2,4-三甲基苯、1,3,5-三甲基苯、四氢化萘、十氢化萘，1-甲基萘中的一种或多种。优选地，所述高沸点芳香烃类溶剂可以为四氢化萘。

本发明所述量子点可以为II-IV族化合物半导体（如CdS、CdSe、CdS/ZnS、CdSe/ZnS或CdSe/CdS/ZnS）、III-V或IV-VI族化合物半导体（如GaAs、InP、PbS/ZnS或PbSe/ZnS）、I-III-VII族等半导体纳米晶中的一种。优选地，所述量子点可以为CdSe/ZnS或CdSe/CdS/ZnS。

本发明所述量子点的平均尺寸为2~20nm。并且所述量子点是均一混合类型、梯度混合类型、核-壳类型或联合类型。所述量子点可以为油溶性量子点。所述量子点选自掺杂或非掺杂的量子点。

优选地，所述量子点的配体可以为酸配体、硫醇配体、胺配体、（氧）膦配体、磷脂、软磷脂、聚乙烯基吡啶中的一种或多种。所述酸配体包括十酸、十一烯酸、十四酸、油酸和硬脂酸中的一种或多种；所述硫醇配体包括八烷基硫醇、十二烷基硫醇和十八烷基硫醇中的一种或多种；所述胺配体包括油胺、十八胺和八胺中的一种或多种；所述（氧）膦配体包括三辛基膦、三辛基氧膦的一种或多种。

本发明的量子点墨水具有合适的参数，能够满足喷墨打印技术对量子点墨水的要求。采用所述量子点墨水在喷墨打印工艺过程中能够稳定出墨；同时主要成分卤代芳香烃在室温条件下具有较低的饱和蒸汽压，可以降低打印头在非工作状态下溶剂挥发造成喷嘴堵塞。另外，有机溶剂可以通过真空蒸发或加热蒸发等方式去除，以形成量子点材料的薄膜。

基于上述量子点墨水，本发明还提供一种如上任一所述的量子点墨水的制备方法，其包括步骤：

A、首先按照上述配方将量子点分散在高沸点烷烃类溶剂或高沸点芳香烃类溶剂中；

B、再在搅拌条件下，加入卤代芳香烃类溶剂，获得量子点墨水。

本发明通过将量子点分散到卤代芳香烃类溶剂和高沸点烷烃类溶剂或高沸点芳香烃类溶剂中，获得的量子点墨水具有合适的粘度和挥发速度，满足喷墨打印对墨水粘度、沸点等指标的要求。

下面通过实施例对本发明进行进一步说明(wt%为重量百分比）。

实施例1

量子点墨水由CdSe/ZnS油溶性量子点、1,2-二氯苯、十四烷组成。其中，量子点占量子点墨水重量的百分比为4%，1,2-二氯苯占量子点墨水重量的百分比为60%、十四烷占量子点墨水重量的百分比为36%。

将以上组分添加到500mL 单口烧瓶中，在搅拌的情况下，添加顺序为：4wt％的CdSe/ZnS油溶性量子点、36wt%十四烷溶剂、60wt %的1,2-二氯苯溶剂，搅拌混合物30分钟，得到量子点墨水。

实施例2

量子点墨水由CdSe/CdS/ZnS油溶性量子点、溴苯、四氢化萘组成。其中，量子点占量子点墨水重量的百分比为5%，溴苯占量子点墨水重量的百分比为50%、四氢化奈占量子点墨水重量的百分比为45%。

将以上组分添加到500mL 单口烧瓶中，在搅拌的情况下，添加顺序为：5wt％的CdSe/CdS/ZnS油溶性量子点、45wt%的四氢化萘溶剂、50wt%的1,2-二氯苯溶剂，搅拌混合物30分钟，得到量子点墨水。

实施例3

量子点墨水由PbS/ZnS油溶性量子点、对溴甲苯、癸烷组成。其中，量子点占量子点墨水重量的百分比为0.01%，对溴甲苯占量子点墨水重量的百分比为50.99%、癸烷占量子点墨水重量的百分比为49%。

将以上组分添加到500mL 单口烧瓶中，在搅拌的情况下，添加顺序为：0.01wt％的PbS/ZnS油溶性量子点、49wt%的癸烷溶剂、50.99wt%的对溴甲苯溶剂，搅拌混合物30分钟，得到量子点墨水。

实施例4

量子点墨水由PbSe/ZnS油溶性量子点、邻氯甲苯、1,2,3-三甲基苯组成。其中，量子点占量子点墨水重量的百分比为20%，邻氯甲苯占量子点墨水重量的百分比为32%、1,2,3-三甲基苯占量子点墨水重量的百分比为48%。

将以上组分添加到500mL 单口烧瓶中，在搅拌的情况下，添加顺序为：20wt％的PbSe/ZnS油溶性量子点、48wt%的1,2,3-三甲基苯溶剂、32wt%的邻氯甲苯溶剂，搅拌混合物30分钟，得到量子点墨水。

综上所述，本发明提供的一种量子点墨水及其制备方法，本发明的量子点墨水具有合适的参数，能够满足喷墨打印技术对量子点墨水的要求。采用所述量子点墨水在喷墨打印工艺过程中能够稳定出墨；同时主要成分卤代芳香烃在室温条件下具有较低的饱和蒸汽压，可以降低打印头在非工作状态下溶剂挥发造成喷嘴堵塞。另外，有机溶剂可以通过真空蒸发或加热蒸发等方式去除，以形成量子点材料的薄膜。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种量子点墨水，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：

量子点：0.01-20.0%；

溶剂：80.0-99.99%；其中，所述溶剂包含至少一种卤代芳香烃类溶剂和至少一种高沸点烷烃类溶剂或高沸点芳香烃类溶剂，所述卤代芳香烃类溶剂为溶剂总重量的40-95%。

2.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述卤代芳香烃类溶剂的沸点范围为150℃-230℃，所述高沸点烷烃类溶剂或高沸点芳香烃类溶剂的沸点范围为160℃-280℃。

3.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述卤代芳香烃类溶剂为芳环卤代芳烃类溶剂，所述芳环卤代芳烃类溶剂为溴苯、碘苯、1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,2-二溴苯、1,3-二溴苯、邻氯甲苯、对氯甲苯、邻溴甲苯、对溴甲苯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述高沸点烷烃类溶剂为癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述高沸点芳香烃类溶剂为1,2,3-三甲基苯、1,2,4-三甲基苯、1,3,5-三甲基苯、四氢化萘、十氢化萘，1-甲基萘中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，按重量百分比计，所述量子点占量子点墨水总重量的1-8%。

7.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，按重量百分比计，所述卤代芳香烃类溶剂为溶剂总重量的60-90%。

8.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述量子点为II- IV 族化合物半导体、III-V族化合物半导体、IV-VI 族化合物半导体、I-III-VII族半导体纳米晶中的一种。

9.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述量子点的平均尺寸为2~20nm。

10.一种如权利要求1~9任一所述的量子点墨水的制备方法，其特征在于，包括步骤：

A、首先按照上述配方将量子点分散在高沸点烷烃类溶剂或高沸点芳香烃类溶剂中；

B、再在搅拌条件下，加入卤代芳香烃类溶剂，获得量子点墨水。