專利名稱：場致電子墨水制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子墨水材料的制備方法，特別涉及一種將電泳顯示流體分散在聚合物前驅體中，并對其施加電場以促使其規(guī)整排列，然后引發(fā)聚合以得到電子墨水材料的制備方法。
背景技術：
電子墨水顯示技術具有對比度大、大視角、高顯示明度、低價格、穩(wěn)定性好、容易實現(xiàn)大平面、可實現(xiàn)柔性顯示等優(yōu)點。但是其傳統(tǒng)的制備方法是對電泳顯示流體進行微膠囊化，然后再將微膠囊排布在基體上以制備顯示裝置。通常微膠囊化的方法有機械法、化學法、物理化學法等，不論哪種方法都具有工藝復雜，成本較高，不利于大批量生產(chǎn)的缺點。而更為簡便的解決方式是直接將包含有微粒和染料溶液的電泳顯示液分散在透明的聚合物前驅體中，然后引發(fā)聚合，則電泳顯示流體被分散包裹在透明的聚合物樹脂中，只需一步就可制得電子墨水顯示材料。這種技術工藝簡單，其缺點是電泳流體在聚合物內大小不均，排列雜亂，影響了成像質量。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種利用電場使電泳顯示流體在透明的聚合物樹脂中分散規(guī)整以制備電子墨水材料的方法。其基本做法是將電泳流體均勻地分散在聚合物前驅體中構成二相體系，此體系中油性(水性)的電泳顯示流體與水性(油性)的聚合物前驅體的界面處會發(fā)生電荷授受，從而使電泳流體液滴帶電。當對體系施加電場時，帶電的電泳流體液滴會在電場的作用下產(chǎn)生誘導偶極矩，如果所加電場大小合適，電泳顯示流體液滴就會在電場的作用下規(guī)則排列。然后引發(fā)聚合物前驅體反應，當樹脂形成以后電泳顯示流體就被均勻規(guī)整地分散包裹在其中。
場致電子墨水材料由電泳基液、電泳顆粒、染料、分散基質組成。選用的電泳顆粒就其化學組成可以是單相顏料和復合顏料(無機/無機復合、有機/無機復合、無機/聚合物復合、有機/聚合物復合顆粒)等；就其光學性質可以是散射光顆粒、吸收光顆粒、反光顆粒、電致發(fā)光顆粒、光致發(fā)光顆粒等。也可以用10～100nm的顏料顆粒包裹高聚物制成的電泳顆?；蛘哂盟难趸~或四氧化釕等包覆多孔高聚物制成黑色顏料顆粒。當選擇密度較大的無機顆粒時可以在其表面包裹一層透明的聚合物(如聚乙烯)來降低顆粒的密度。常用的無機顏料顆粒有二氧化鈦、氧化硅、鉻黃、群青、碳黑、錳紫、鐵紅、鎘紅等；有機顏料顆粒有大紅粉、甲苯胺紅、酞菁藍、喹吖啶酮等。
有機溶劑可以選擇一種或兩種以上的溶劑復配，以滿足電子墨水顯示的性能要求?？梢允褂玫挠袡C溶劑包括環(huán)氧化合物、芳烴、鹵代烴、脂肪烴、硅氧烷等。可以用仲丁基苯與四氯乙烯復配的分散介質，或者由四氯乙烯與正己烷復配的分散介質。有機溶劑用染料染色，可以使用的染料有偶氮類、蒽醌類、三苯代甲烷類、分散類及還原類染料，如油溶性紅、蘇丹紅、油溶藍、Macrolex藍RR、Hytherm藍、分散藍、還原藍等。
作為分散基質的聚合物可以是任何與電泳流體不互溶的聚合物，如水溶性聚合物、熱固型聚合物、熱塑型聚合物、聚脲、聚胺、脲甲醛樹脂、纖維素及其衍生物、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯等。
具體實施例方式
首先用重沉淀法在顆粒表面包裹聚乙烯和聚乙烯醇將低分子量聚乙烯于80℃溶解在環(huán)己烷中，加入電泳顆粒，攪拌使其分散均勻，這時聚乙烯就吸附在顆粒表面。然后用乙醇置換環(huán)己烷，因為聚乙烯不溶于乙醇，就會包裹在顆粒上重新沉淀出來；或者將電泳顆粒分散在聚乙烯醇水溶液中，攪拌一定時間，然后如上所述用乙醇置換水，再用四氯乙烯置換已醇，可以得到包裹聚乙烯醇的顆粒。如果所選顆粒是金屬氧化物則可以用乳液聚合法包裹聚甲基丙烯酸甲酯將金屬氧化物顆粒如二氧化鈦分散在水中，升溫至60～90℃，加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸作為反應單體，亞硫酸氫鈉或是過硫酸鈉作為引發(fā)劑，反應2小時后再加入少量亞硫酸氫鈉并升溫至70～100℃保持1小時以使反應完全。然后自然冷卻到室溫，再在50℃下鼓風干燥4小時，稍加研磨即可?；蛘呤怯迷痪酆戏ò寮兹渲瑢㈩w粒分散在水中，將另外制備的脲甲醛樹脂預聚體加入水中，用醋酸和稀鹽酸調節(jié)pH值為2～4，40～60℃下反應3小時，取出晾干磨碎即可。
將包裹了聚合物的電泳顆粒加入電泳流體基液中，為了使顆粒在油相中分散良好，可以加入油溶性表面活性劑如SPAN80，十六烷基三甲基溴化銨等等幫助其分散，這樣就制得了電泳流體。
將電泳顯示流體分散到聚合物前驅體或其溶液中，攪拌使其分散為乳液，為了使乳液保持穩(wěn)定可以在聚合物前驅體中加一些表面活性劑。乳液可以涂抹、噴涂、或噴墨打印在金屬板、玻璃板等硬質平面上，使用垂直于該平面的平板電極對乳液施加平行于乳液所在平面的靜電場，場強大體保持在5V/mm左右。保持該電場，引發(fā)聚合物前驅體反應，樹脂固化以后就可得到電子墨水材料。
實施例一將10～30克二氧化鈦分散在150ml水中，升溫至70℃，加入10～20ml甲基丙烯酸甲酯，0.5～2ml甲基丙烯酸，1～4克亞硫酸氫鈉或是過硫酸鈉，反應2小時后再加入少量亞硫酸氫鈉并升溫至80℃保持1小時以使反應完全。然后自然冷卻到室溫，再在50℃下鼓風干燥4小時，稍加研磨待用。另取6g尿素、15ml 37％甲醛水溶液，加三乙醇胺調節(jié)ph＝9.3，80℃下反應一小時制得預聚體，加醋酸調節(jié)PH＝3.5，75～85℃反應25～35分鐘，制得低分子量脲甲醛樹脂。取前述包裹了聚甲基丙烯酸甲酯的二氧化鈦100mg及18mg十六烷基三甲基溴化銨加入3ml用分散藍染色的四氯乙烯中，在超聲下分散一小時后倒入低分子量脲甲醛樹脂中，攪拌30秒鐘使其分散為均勻乳液，將乳液涂抹在平板上，對其施加4～5V/mm的電場，保持10分鐘以上，然后加熱到60℃，保持該溫度真空干燥1小時即可。
實施例二將10～50mg二氧化鈦分散在10毫升水中，加入水溶性藍色染料和OP-10乳化劑，制成電泳顯示流體。另取100克甲基丙烯酸甲酯，加入0.06～0.30克偶氮二異丁腈，1～3克甲基丙烯酸，0.1～0.4克硬脂酸，0.5～0.75克鄰苯二甲酸二丁酯。85℃下反應至粘度約為2000厘泊，由于甲基丙烯酸甲酯聚合是加聚反應，反應速度較快，不易控制得到所要求粘度的中間體，可以向體系中加入對苯二酚(阻聚劑)。將反應得到的黏稠的中間體迅速冷卻至20℃，再將制得的電泳流體分散在聚甲基丙烯酸甲酯中間體中，攪拌均勻后涂敷在平板玻璃上，對其施加平行于玻璃板所在平面的場強約為4～5V/mm的電場，保持10分鐘以上。然后用紫外線照射反應體系引發(fā)反應，在40℃下繼續(xù)反應一小時得到透明堅固的以有機玻璃為基材的場致電子墨水材料。
實施例三將0.72g明膠在40℃下溶解于6ml蒸餾水中，加入實施例一中所述的電泳顯示流體，攪拌使其分散至所需粒徑；同時，將0.72g阿拉伯膠在40℃下溶解于6ml蒸餾水中，與上述乳液混合；用10％NaOH調節(jié)使PH值大于5，攪拌下加入15ml蒸餾水，再用冰醋酸調節(jié)PH＝4.5，使明膠和阿拉伯膠發(fā)生凝聚，并包裹在囊心溶液周圍；傾出上層清夜，加入3ml如實施例一中所述的脲甲醛縮聚物，攪拌均勻后，涂覆在玻璃基體上，施加平行于玻璃板所在平面的場強約為2～6V/mm的電場，保持10分鐘以上，升溫至60℃下保持2小時即可。
權利要求
1.一種場致電子墨水材料制備方法，其特征是將電泳流體分散在聚合物前驅體中，施加電場使其排列規(guī)整，引發(fā)前驅體聚合，反應完成后電泳流體就被均勻規(guī)整地分散包裹在聚合物樹脂中。
2.按照權利要求1所述的場致電子墨水材料制備方法，其特征是將電泳顯示流體分散到聚合物前驅體或其溶液中，攪拌使其分散為乳液，為了使乳液保持穩(wěn)定可以在聚合物前驅體中加一些表面活性劑。然后將乳液涂覆在平板或薄膜上，對其施加電場，保持15分鐘以上，就可使液滴規(guī)整排列，再控制條件引發(fā)聚合。
3.按照權利要求2所述的電場，其特征是使用平板電極施加的平行于乳液所在平面的電場，電場強度為15V/mm～50V/mm。
4.按照權利要求2所述的聚合物前驅體，其特征是反應前呈液態(tài)或者在溶劑中的溶解度很大且與油相囊芯不互溶。
全文摘要
場致電子墨水材料是將電泳顯示流體分散在聚合物前趨體中，攪拌均勻后對體系施加電場，促使電泳顯示流體液滴規(guī)則排列，然后引發(fā)聚合，當樹脂形成以后電泳顯示流體就被均勻規(guī)整地分散包裹在其中。施加電場可使電泳液體在孔內實現(xiàn)電泳顯示。這種技術具有所有微膠囊化電泳顯示技術的優(yōu)點，而工藝上更為簡單。其組成大體上可分為電泳顆粒、懸浮液、分散基質三部分，可以使用的聚合物有水溶性聚合物、熱固型聚合物、熱塑型聚合物、聚脲、聚胺、脲甲醛樹脂、纖維素及其衍生物、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、阿拉伯樹膠等。
文檔編號C09D11/00GK1506415SQ02139590
公開日2004年6月23日 申請日期2002年12月9日 優(yōu)先權日2002年12月9日
發(fā)明者趙曉鵬, 王允韜, 郭慧林 申請人:西北工業(yè)大學