摘要 

富山県立大學的Satoshi Takei與大阪大學工程科學研究生院的Yoshiyuki Yokoyama等多團隊合作，在《Macromolecular Materials and Engineering》上發(fā)表了題為Nanomorphology of Polymer Blends for a ight-Scattering Thermosetting Plate Based on Self-Assembly 的研究論文。

該研究摒棄了向聚合物基質(zhì)中摻雜二氧化硅溶膠、氧化鋯溶膠、熒光粉等傳統(tǒng)納米顆粒的思路，聚焦自組裝技術，通過兩種分別含羧基和環(huán)氧基的聚合物共混，利用其形成的納米形態(tài)制備光散射熱固性板，重點探究了聚丙烯酸重均分子量對材料綜合性能的影響，旨在為發(fā)光二極管（LED）液晶顯示器（LCD）開發(fā)新型光散射板。

研究表明，所開發(fā)的在脂環(huán)族環(huán)氧聚合物中含有四種不同重均分子量聚丙烯酸的光散射熱固性板，能夠形成30-350 nm的規(guī)則納米顆粒以實現(xiàn)光散射；在300 nm波長下，光散射率超過10%；熱穩(wěn)定性可達230℃；氧氣阻隔性能約為聚乙烯的1/50；且聚合后具有耐溶劑性。

 研究材料/儀器/方法 

材料

二甲基甲酰胺、丙二醇甲醚、硅片、石英板、不銹鋼網(wǎng)、聚乙烯、超高分子量聚乙烯膜過濾器、環(huán)氧乙烷基、羥甲基、環(huán)氧環(huán)己烷、甲基等。

儀器

凝膠滲透色譜儀、掃描電子顯微鏡、薄膜測量系統(tǒng)、動態(tài)超顯微硬度計、熱重-差熱分析儀、紫外-可見分光光度計、橢圓偏振儀、GTR-11氣體透過率測試儀、旋轉涂布設備、熱板。

 GTR-11氣體透過率測試儀

方法

1. 聚丙烯酸的制備

將丙烯酸與丙二醇甲醚（PGME）共混，溶液中丙烯酸含量為20 wt%，在氮氣流動下將反應器溫度以3.0℃·min?1的速率升至70℃，隨后在氮氣氛圍下于70℃攪拌0.5-24 h，形成四種不同重均分子量的聚丙烯酸。所得聚合物經(jīng)平均孔徑50 nm的超高分子量聚乙烯膜過濾器過濾、干燥后，得到聚丙烯酸細粉。

2. 聚合物共混與樣品制備

將每種聚丙烯酸與環(huán)氧聚合物（Daicel EHPE3150）在DMF和PGME體積比為50:50的混合溶劑中共混，共混溶液再次經(jīng)超高分子量聚乙烯膜過濾器過濾。將所得液體材料旋涂或分散在硅片或石英板上，在70-170℃下聚合60 s，去除溶劑，得到熱固性板或薄膜。

3. 性能測試

光學性能測試：將熱固性板在石英板上聚合并于150℃烘烤后，通過橢圓偏振儀測量厚度（約15 mm），利用紫外-可見分光光度計測量300-600 nm波長范圍內(nèi)的光散射率。

氧氣阻隔性能測試：將光散射熱固性材料溶液及聚乙烯參考樣品溶液澆鑄在不銹鋼網(wǎng)上，150℃烘烤后，利用GTR-11氣體透過率測試儀測量氧氣透過率（樣品厚度約11 mm，換算為10 mm膜厚度下的數(shù)值）。

 結論 

該研究打破了“光散射必須依賴納米顆粒摻雜"的傳統(tǒng)認知，通過自組裝技術實現(xiàn)了性能與成本的平衡。相較于傳統(tǒng)工藝，該方案無需額外添加納米顆粒，簡化了制備流程、降低了生產(chǎn)成本，同時避免了納米顆粒團聚導致的性能波動。

其開發(fā)的有機聚合物共混體系，可作為LED背光LCD光散射板的新型化學骨架，為大屏、超薄、高分辨率LCD的研發(fā)提供了關鍵材料支撐，對顯示技術的升級迭代具有重要推動作用。