專利名稱：一種藍(lán)色電泳液和其制備方法以及其微膠囊的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及柔板顯示器的功能材料領(lǐng)域，具體地涉及一種藍(lán)色 電泳液及其制備方法，還涉及以該種藍(lán)色電泳液制備微膠囊的方法。
背景技術(shù)：
電子紙與早幾年出現(xiàn)的電子書不同，電子書像便攜式電腦一樣， 靠液晶顯示屏顯示內(nèi)容，雖然它早己實現(xiàn)商業(yè)化，但沒有形成大的 市場，這是因為許多人根本感受不到電腦屏幕閱讀的好處。雖然液 晶顯示屏已解決人們閱讀時的不適感，但其仍無法解決在陽光直射 下閱讀的問題。電子紙的優(yōu)點(diǎn)就是可以顯示高分辨率的字符，而且 在不同的陽光照射下都能很好地閱讀，由于電子紙可以被成千上萬 次地使用，這將顯著地減少辦公室和家庭的紙張浪費(fèi)，同時也保護(hù) 了森林資源，另外電子紙還可與網(wǎng)絡(luò)連接，及時更新信息，亦可使
用動畫的方式帶給人們相關(guān)報道;人們也能夠像在傳統(tǒng)紙張上打印 文件一樣打印在電子紙上。
形成"電子紙"的兩大技術(shù)支柱是塑料晶體管和電子墨水，由 美國朗訊公司和貝爾研究所開發(fā)的塑料晶體管，又稱有機(jī)晶體管， 是基于碳基化合物形成的晶體管。液晶顯示器用結(jié)晶硅做半導(dǎo)體， 制作時需加熱，不能用怕熱的軟膠片作為底層，所以制出的顯示器是硬的。電子紙則不用硅或結(jié)晶硅做半導(dǎo)體，而用塑料晶體管，這
樣就可用軟的材料如膠片作為顯示器的底層，制得的電子紙就能與 紙一樣折疊彎曲。
形成"電子紙"的另一大支柱便是"電子墨"。電子紙的原理是 在"紙"的中間填充無數(shù)微小的可以感應(yīng)電荷的膠囊，即"電子墨"。 電子墨的基本構(gòu)造是用兩層顯示片，當(dāng)中夾了許多比人的頭發(fā)絲還 細(xì)小的小球，這種微小顆粒內(nèi)包含著黑色的染料使包裹著它的透明 顆粒呈墨色，那些更為微小的白色粒子能夠感應(yīng)電荷而朝不同的方 向運(yùn)動，當(dāng)它們集中向某一個方向運(yùn)動時，就能使原本看起來呈黑 色的顆粒的某一面變成白色。根據(jù)這一原理，通過塑料晶體管的電 場變化，便能夠使電子墨水展現(xiàn)出色彩和圖案來，但現(xiàn)有技術(shù)對黑 色和白色粒子研究較多，而針對彩色顯示的技術(shù)尚未成熟。
微膠囊化電子墨水是由麻省理工學(xué)院(MIT)媒體實驗室于1997 年提出的。它利用電泳顯示原理，創(chuàng)新性地把顏料顆粒和深色染料 溶液包裹在微囊內(nèi)，在微囊內(nèi)實現(xiàn)了電泳顯示，從而抑制了電泳膠 粒在大于膠囊尺度范圍內(nèi)的團(tuán)聚、沉積等缺點(diǎn)，提高了穩(wěn)定性，延 長了使用壽命。由于微膠囊化電子墨水顯示技術(shù)具有超低損耗、寬 視角、便攜性高以及高對比度等優(yōu)越的特性而得到人們的青睞，同 時微膠囊化的電泳基液可以通過打印或印刷的方法涂覆在適當(dāng)?shù)幕?體材料上，進(jìn)而實現(xiàn)柔性顯示。因此，微膠囊化電子墨水顯示技術(shù) 被認(rèn)為是當(dāng)前最具發(fā)展前途的電子紙顯示技術(shù)之一。
電子墨水微膠囊作為電子墨水顯示的核心組成部分，它的性能將直接影響到顯示性能的好壞。例如微膠囊中固體顆粒的含量、染 料的濃度、微膠囊的粒徑以及外加電場強(qiáng)度等都直接影響著電子顯 示的對比度。
目前制備電子墨水的方法主要是對電泳顯示液微膠囊化。微膠 囊是一種具有聚合物壁殼的微型容器，它不僅可以包封液體、固體 顆?；驓怏w，而且通過選擇適當(dāng)?shù)谋诓囊部梢愿纳坪瞬牧系墓δ堋?因此己經(jīng)被廣泛應(yīng)用于無碳復(fù)寫紙、液晶、粘合劑、化妝品、有機(jī) 溶劑、香料和染料等領(lǐng)域。微膠囊的制備是電泳顯示技術(shù)的關(guān)鍵。 與普通的微膠囊相比，電泳顯示微膠囊有特殊的要求。首先微膠囊 囊壁必須透明，才能從外部觀察到顏料粒子顯示的顏色。其次，包 覆的顏料粒子在微膠囊內(nèi)具有很好的懸浮穩(wěn)定性，在電場作用下能 夠快速移動到壁面而顯色。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種藍(lán)色電泳液及其制備方法，本發(fā)明的 另一目的是提供一種電泳液微膠囊制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案包括
一種藍(lán)色電泳液，由含量2-4mg/ml的酞菁藍(lán)BGS，含量為0.1-0.6 mg/ml的有機(jī)胺，含量為l-2mg/ml的表面活性劑及分散介質(zhì)組成。 所述有機(jī)胺為二氫化牛油基仲胺；所述表面活性劑為酯類物質(zhì)和聚 乙烯蠟，優(yōu)選山梨醇單油酸酯(Sipan80)，所述分散介質(zhì)為四氯乙 烯或苯乙烯。一種藍(lán)色電泳液的制備方法，其步驟包括
a在室溫下將雙氫化牛油基仲胺以酞菁藍(lán)BGS顆粒用量5-15%的 重量溶于無水乙醇中，加入酞菁藍(lán)BGS顆粒，用超聲波將其分散均 勻后，在溫度70-9(TC下攪拌回流l-2小時，然后除去無水乙醇，得 到雙氫化牛油基仲胺改性酞菁藍(lán)BGS顆粒。
b將改性酞菁藍(lán)BGS顆粒和表面活性劑加入四氯乙烯分散介質(zhì) 中，超聲分散30-60min即得電泳液。
所述的a步驟中，除去無水乙醇的方法還可采用沉淀分散法， 其方法是取適量蒸餾水，在攪拌的過程中將混合液慢慢倒入蒸餾水 中，抽濾，將濾取物置于真空干燥箱中低溫烘干，控制烘干溫度不 高于50度。
一種藍(lán)色電泳液微膠囊的制備方法，其步驟包括
C將尿素、甲醛按照摩爾比l: 2配成混合溶液，加入質(zhì)量比為
5-20%的三聚氰胺，用堿調(diào)節(jié)溶液PH值為弱堿性。加熱至70攝氏度，
攪拌回流lh，反應(yīng)得到預(yù)聚體。
D在步驟c的預(yù)聚體中加入蒸餾水進(jìn)行稀釋，然后再加入電泳 液，激烈攪拌達(dá)到均勻，調(diào)整pH為2-3，攪拌并控制溫度在7CTC— 9(TC下反應(yīng)60min，制得以電泳液為囊芯以三聚氰胺脲醛樹脂為囊壁 的微膠囊。
藍(lán)色顏料有有機(jī)顏料和無機(jī)顏料兩種。有機(jī)藍(lán)色顏料屬于不溶 性的有色有機(jī)化合物， 一般不溶于水，也不溶于被著色物質(zhì)。有機(jī) 顏料常以高度分散狀態(tài)加入到被著色物質(zhì)中，以達(dá)到著色的目的。按照有機(jī)顏料化學(xué)結(jié)構(gòu)和發(fā)色團(tuán)特征，可將藍(lán)色有機(jī)顏料分為偶氮 類、酞菁類、多環(huán)類、芳甲垸類等。因為有機(jī)顏料比重小，色譜廣 泛齊全，色光比較鮮艷明亮，著色力強(qiáng)，顆粒柔軟，易于研磨，耐 化學(xué)穩(wěn)定性好，并有一定的透明度，所以本發(fā)明選擇利用藍(lán)色有機(jī) 顏料制作微膠囊電子墨水，并優(yōu)選酞菁藍(lán)有機(jī)顏料作為藍(lán)色電泳顆 粒。
為了獲得性能優(yōu)異的顯示效果，本發(fā)明加入電荷控制劑對顏料 顆粒進(jìn)行表面改性。電荷控制劑的作用是使顆粒表面帶電，以使顆 粒能夠?qū)﹄妶鲎龀鲰憫?yīng)，并維持體系的穩(wěn)定。顆粒分散在介質(zhì)中時 會帶電，但這并不足以保證流體的穩(wěn)定性，因為電中性要求其周圍 緊鄰的液體帶有等量異種電荷，這樣也就構(gòu)成雙電層。當(dāng)雙電層被 壓縮時，顆?？梢韵嗷タ拷街挥袔装侔?，在靜電力還未將其推開 之前，范德華力已經(jīng)強(qiáng)大到足以使團(tuán)聚發(fā)生，所以電泳顯示體系使 用電荷控制劑能增強(qiáng)體系的電場響應(yīng)靈敏度。
電荷控制劑可以是有機(jī)硫酸鹽或磺酸鹽、金屬皂、有機(jī)酰胺、 有機(jī)膦酸鹽或膦酸脂，還可以是聚合物和嵌段或接枝共聚物及它們 的單體。本發(fā)明從上述物質(zhì)中優(yōu)選出有機(jī)胺類物質(zhì)如雙氫化牛油基 仲胺、十八胺等作為電荷控制劑，并優(yōu)選雙氫化牛油基仲胺作為電 荷控制劑。
分散介質(zhì)一般選用一種或兩種以上的有機(jī)溶劑復(fù)配，以滿足電 子墨水顯示的性能要求，常用的有機(jī)溶劑包括環(huán)氧化合物、芳烴、 鹵代烴、脂肪烴、硅氧烴等，本發(fā)明選用四氯乙烯或苯乙烯作為分散介質(zhì)。
本發(fā)明按上述步驟a制得的雙氫化牛油基仲胺改性酞菁藍(lán)BGS
顆粒樣品，根據(jù)正交設(shè)計原理，優(yōu)化電泳液組分，改善電泳液構(gòu)成 及其性能，并通過實驗對電泳液的制備工藝方法進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)， 研究采用不同的電荷控制劑含量，不同時間長短的超聲時間，不同 時間長短的加熱回流時間以及不同的加熱回流溫度條件對電泳液電 場響應(yīng)時間等性能影響，研究上述條件對藍(lán)色電泳液微膠囊的制備 的影響，對藍(lán)色電泳液微膠囊的制備工藝條件進(jìn)行優(yōu)化得出以下最
佳工藝條件雙氫化牛脂基仲胺為酞菁藍(lán)BGS顆粒用量的10%，超聲 45min，溫度控制在80攝氏度，攪拌加熱時間90min。
本發(fā)明的有益效果是，由該方法制得的藍(lán)色電泳液分散性好， 粒度分布均勻，電場響應(yīng)靈敏，具有快速可逆的雙穩(wěn)態(tài)特性，電場響 應(yīng)時間短。由本發(fā)明制得的藍(lán)色電泳液微膠囊囊壁透明，具有很好的 懸浮穩(wěn)定性及很好的顯色效果。所述方法反應(yīng)條件易于控制，能適 應(yīng)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
具體實施例方式
一種藍(lán)色電泳液，其組成是十八胺改性的酞菁藍(lán)BGS顆粒 3. 75mg/ml， Span-80穩(wěn)定劑lmg/ml，分散劑苯乙烯20mL。
上述藍(lán)色電泳液的制備方法是在室溫下將150mg十八胺溶于 80ml無水乙醇中，加入1. Og酞菁藍(lán)BGS顆粒，用超聲波將其分散均勻后，在一定溫度下攪拌回流，然后除去無水乙醇。除去無水乙醇 的方法可采用沉淀分散法，其方法是取適量蒸餾水，在攪拌的過程 中將混合液慢慢倒入蒸餾水中，抽濾，將濾取物置于真空干燥箱中
4(TC烘干，得到十八胺改性酞菁藍(lán)BGS顆粒。取75mg改性顏料，加 入20mg表面活性劑Span-80， 20mL苯乙烯，超聲分散60min即得電泳 液。
對制備的藍(lán)色電泳液進(jìn)一步制備微膠囊，其方法是在三口燒 瓶中按摩爾比l: 2加入尿素、甲醛，用堿調(diào)節(jié)溶液PH值為弱堿性。
加入混合液重量5%的三聚氰胺，加熱至70攝氏度，攪拌回流lh，
反應(yīng)得到預(yù)聚體。加入蒸餾水稀釋預(yù)聚體，加入一定量的電泳顯示
液，激烈攪拌達(dá)到均勻，滴入酸5. 5ml，調(diào)整pH為2-3，攪拌反應(yīng) 60min.在9(TC下反應(yīng)，用蒸餾水洗滌，靜置，抽濾，干燥，制得微
膠囊。 實施例2
一種藍(lán)色電泳液，其組成是雙氫化牛油基仲胺改性的酞菁藍(lán) BGS顆粒3. 75mg/ml， Span-80穩(wěn)定劑2mg/ml，分散劑四氟乙烯20mL。
上述藍(lán)色電泳液的制備方法是在室溫下將50mg雙氫化牛油基 仲胺溶于20ml無水乙醇中，加入l.Og酞菁藍(lán)BGS顆粒，用超聲波 將其分散均勻后，在一定溫度下攪拌回流，然后除去無水乙醇。除 去無水乙醇的方法可采用沉淀分散法，其方法是取適量蒸餾水，在 攪拌的過程中將混合液慢慢倒入蒸餾水中，抽濾，將濾取物置于真 空干燥箱中4(TC烘干，得到雙氫化牛油基仲胺改性酞菁藍(lán)BGS顆粒。取75mg改性顏料，加入40mg表面活性劑Span_80， 20mL四氯乙烯，超 聲分散30min即得電泳液。
對制備的藍(lán)色電泳液進(jìn)一步制備微膠囊，其方法是在三口燒 瓶中按摩爾比l: 2加入尿素、甲醛，用堿調(diào)節(jié)溶液PH值為弱堿性， 加入混合液重量5%的三聚氰胺，加熱至70攝氏度，攪拌回流lh， 反應(yīng)得到預(yù)聚體。加入蒸餾水稀釋預(yù)聚體，加入一定量的電泳顯示 液，激烈攪拌達(dá)到均勻，滴入酸5.5ml，調(diào)整pH為2-3，攪拌反應(yīng) 60min.在7(TC下反應(yīng)，用蒸餾水洗滌，靜置，抽濾，干燥，制得微 膠囊。
制得的微膠囊在光學(xué)顯微鏡下觀察，其尺寸約為60"m。
權(quán)利要求
1一種藍(lán)色電泳液，由電泳顆粒、分散介質(zhì)和表面活性劑組成，其特征在于所述電泳顆粒為含量2-4mg/ml的酞菁藍(lán)BGS，所述電泳液的還包含有機(jī)胺，含量為0.1-0.6mg/ml，表面活性劑為酯類物質(zhì)或聚乙烯蠟，含量為1-2mg/ml。
7 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種藍(lán)色電泳液的制備方法，其特征在于當(dāng)采用以下工藝條件時雙氫化牛脂基仲胺為酞菁藍(lán)BGS顆粒用量的10%，超聲45min，溫度控制在80攝氏度，攪拌加熱時間90min，能 取得最佳的藍(lán)色電泳液。
8 —種藍(lán)色電泳液微膠囊的制備方法，其步驟包括C將尿素、甲醛按照摩爾比1: 2配成混合溶液，加入質(zhì)量比為 5-20%的三聚氰胺，用堿調(diào)節(jié)溶液PH值為弱堿性。加熱至70攝氏度， 攪拌回流lh，反應(yīng)得到預(yù)聚體。D在步驟c的預(yù)聚體中加入蒸餾水進(jìn)行稀釋，然后再加入電泳液， 激烈攪拌達(dá)到均勻，調(diào)整pH為2-3，攪拌并控制溫度在7(TC—9(TC 下反應(yīng)60min，制得以電泳液為囊芯以三聚氰胺脲醛樹脂為囊壁的微 膠囊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種藍(lán)色電泳液，由含量2-4mg/ml的酞菁藍(lán)BGS，含量為0.1-0.6mg/ml的有機(jī)胺，含量為1-2mg/ml的表面活性劑及分散介質(zhì)組成。所述有機(jī)胺為二氫化牛油基仲胺；所述表面活性劑優(yōu)選Sipan80；所述分散介質(zhì)為四氯乙烯。本發(fā)明還提供一種藍(lán)色電泳液的制備方法及其微膠囊的制備方法，由該方法制得的藍(lán)色電泳液分散性好，粒度分布均勻，電場響應(yīng)靈敏，具有快速可逆的雙穩(wěn)態(tài)特性，電場響應(yīng)時間短。由本發(fā)明制得的藍(lán)色電泳液微膠囊囊壁透明，具有很好的懸浮穩(wěn)定性及很好的顯色效果。所述方法反應(yīng)條件易于控制，能適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號C09B67/12GK101408707SQ20081021696
公開日2009年4月15日 申請日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者卓 倪 申請人:深圳大學(xué);倪 卓