纳米纤维素复合材料的制备及其在柔性OLED盖板和硬质涂层中的应用
可折叠设备由于便携且满足用户对大尺寸屏幕的需求而引起广泛关注。近年来，柔性OLED显示器件作为可折叠设备的一种而备受关注。柔性触摸屏盖板作为柔性OLED显示器件的重要组成部分，不仅是人与显示设备直接接触的界面，而且对内部部件起到保护作用。目前市场上用作柔性触摸屏盖板的无色聚酰亚胺（CPI）面临着耐折性差、灵敏度低、硬度低和耐划伤性差的挑战。一方面，CPI盖板多次折叠后易产生褶皱甚至发生断裂现象，而且其介电常数低导致触摸灵敏度较差；另一方面，CPI盖板表面硬度低，容易产生划痕。硬质涂层作为保护柔性盖板的材料，目前存在着柔性较差、硬度低和耐划伤性差的问题。 具有高弹性模量的纳米微晶纤维素（CNC）在增强聚合物方面具有重要的应用。二氧化锆（ZrO2）作为一种高介电常数、高硬度和耐划伤性的陶瓷粒子，在提高聚合物介电常数与耐划伤性方面已被广泛研究。本文以CNC与ZrO2作为填料，针对目前柔性盖板CPI存在的两方面问题，提出了相应的解决方法。具体如下： 采用草酸法以棉纤维为原料制备了棒状CNC，其尺寸较小且均一，具有高达3661.27MPa的弹性模量，初始热分解温度为325.1℃。分别采用碱性水解结合水热反应的方法、溶剂热法和蒸汽相水解结合水热法制备了ZrO2，对三者的形貌、粒径、晶型进行比较以便于后续应用。 针对柔性盖板CPI存在的不耐折叠和介电常数低的问题，将CNC与ZrO2作为填料，制备出了新型的CNC/ZrO2/CPI复合盖板。该复合盖板的弹性模量从1432MPa提高到2221MPa，耐折叠性和表面硬度得到提升，同时展现出优良的光学性能（88.1%@550nm）。另外，由于填料与基体之间分散性较好，复合盖板具有良好的平整度。在106Hz时，复合盖板的介电常数从2.95提高到3.46，触摸灵敏度得到显著提高。 针对目前柔性盖板CPI表面硬度低、不耐划伤的缺点，以CNC与ZrO2作为填料，以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）聚合而成的聚倍半硅氧烷（PSQ）作为基体，制备了增强表面硬度和耐划伤性的柔性硬质涂层。经探究分析，使用添加量为0.25%的CNC和添加量为0.5%的ZrO2分别作为增强涂层表面硬度和耐划伤性的纳米填料具有最佳效果。CNC/ZrO2/GPTMS-PSQ复合涂层在550nm处展现出86.68%的光学透过率，具有更高的表面硬度和良好的弹性恢复能力。涂层的表面划伤性能得到提升，在对材料进行卷曲和折叠时，未观察到涂层的脱落现象，说明涂层的柔韧性良好，具有应用在柔性盖板上的前景。 本文的研究主要围绕CNC和ZrO2两种材料，旨在制备不同的复合材料解决柔性触摸屏盖板不耐折叠、灵敏度低、硬度低和耐划伤性差的问题，期望广泛应用于下一代柔性显示器。
柔性有机发光显示器;柔性触摸屏盖板;硬质涂层;纳米纤维素复合材料;制备工艺
华南理工大学
硕士
轻工技术与工程
陶劲松;王小平
2022
中文
TN873
2022-12-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）