CN101797491A - 蓝白双色电泳粒子微胶囊及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓝白双色电泳粒子微胶囊及其制备方法。该微胶囊囊壁由明胶与阿拉伯胶组成，囊芯由酞菁铜分散液与二氧化钛分散液组成。其制备过程：以酞菁铜、电荷控制剂、分散剂和四氯乙烯制蓝色颜料分散液，以二氧化钛、电荷控制剂、分散剂和四氯乙烯制白色分散液，两种分散液混合得囊芯液；以明胶和阿拉伯胶分别制囊壁溶液，将囊芯液加入囊壁溶液，经调节pH值、固化反应、洗涤、过滤和筛分得微胶囊。本发明的优点在于工艺简单，原料易得，所制得微胶囊中的两种颜色的电泳粒子都具备显色功能，色彩饱和度和对比度好，在低电压下仍具有明显的电场响应性，微胶囊几何形貌好，成囊率高，胶囊的透明性和稳定性好。

Description

蓝白双色电泳粒子微胶囊及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于电子墨水的蓝白双色电泳粒子微胶囊的制备方法，属于电子墨水微胶囊制备技术。

背景技术

微胶囊电泳显示技术是由麻省理工学院媒体实验室提出，最后由美国E-Ink公司发展起来的一种电泳显示技术，它是利用胶体化学中的电泳原理，将带有不同电荷或者电荷量不同(颜色不同)的超微粒子均匀分散在含染料的分散体系中，使分散相与分散介质形成强烈的反差，不同颜色的粒子在电场作用下沿电场正向或反向移动，聚集在与电场相对应的显示单元上，从而显示信息图像中的像素点。微胶囊电泳显示技术具有便于阅读、耗能低、低厚度、高分辨率、宽视角等优点。

目前，黑白电泳显示技术已经相当成熟，已于2003年由E-Ink公司、Philips公司和Sony公司共同推出了第一个商业化黑白双色微胶囊电泳显示模块。彩色电泳显示技术还主要停留在单色粒子显示阶段，主要是将二氧化钛粒子分散于彩色液体中，利用电泳技术，在彩色背景中显示白色图像[Jacobson，J.M.，Comiskey，B.，Nonemissive displays and piezoelectric power supplies therefor，US，5930026，1999-07-27](非发射显示器及其压电供电器)，或者利用单一彩色颜料作为电泳粒子的制备的微胶囊，如倪卓等人以永固红F5R为显色粒子，制备出了红色电泳粒子微胶囊[倪卓等，永固红F5R电泳液微胶囊的制备和表征，材料导报，2009，23(10)：101-110]。但上述两种彩色微胶囊都存在缺陷，前者由于彩色液体透射较强致使色彩饱和度较差和对比度不高，后者只是关于彩色粒子微胶囊的制备，其单一颜色并不能直接用于图文显示。

为了克服彩色电泳显示的上述问题，提出制备双色电泳粒子微胶囊的方法，其优点在于：1、两种颜色的电泳粒子都具备显色功能，提高了色彩饱和度和对比度；2、两种颜色的电泳粒子在电场作用下都能移动，提高了响应速度，降低了响应时间；3、两种颜色的电泳粒子颜色上的差异，使得制备的微胶囊可以直接用于图文显示。至今还没有关于彩色双色电泳粒子微胶囊的制备方法的专利报道。

本申请首次制备了一种蓝白双色电泳粒子微胶囊。所制备的电泳粒子微胶囊具有良好的显示对比度，可用于实现彩色化的电泳显示。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蓝白双色电泳粒子微胶囊及其制备方法，所述的方法工艺简单，胶囊成囊率高。所制得的蓝白双色电泳粒子微胶囊几何形貌好、透明坚固，在低电压下仍具有明显的电场响应性。

本发明是通过下述技术方案加以实现的：一种蓝白双色电泳粒子微胶囊，该微胶囊的粒度为50～150μm，它由囊壁和囊壁包覆的囊芯分散液组成，其特征在于：囊壁由明胶与阿拉伯胶按质量比为1∶1～1.5组成；囊芯分散液由蓝色分散液和白色分散液，按蓝色分散液中酞菁铜或改性酞菁铜与白色分散液中的二氧化钛质量比为1∶25～50组成，其中蓝色分散液由酞菁铜或改性酞菁铜与电荷控制剂、商品的CH-5超分散剂、商品的CH-11B超分散剂、司班分散剂和四氯乙烯按质量比为1∶0.3～2∶0.07～2∶0.3～1∶0.15～1∶20～50组成；白色分散液由二氧化钛与电荷控制剂、Span85或Span80分散剂和四氯乙烯按质量比为1∶0.02～0.25∶0.05～0.15∶4～15组成。

上述的电荷控制剂为聚异丁烯单丁二酰亚胺(T151)和双烯基丁二酰亚胺(T152)之中的一种或两种。

上述的蓝白双色电泳粒子微胶囊的制备方法，其特征在于包括以下过程：

(1)按蓝色颜料与电荷控制剂、商品的CH-5超分散剂、商品的CH-11B超分散剂、司班分散剂和四氯乙烯按质量比为1∶0.3～2∶0.07～2∶0.3～1∶0.15～1∶20～50进行配料，将酞菁铜或改性酞菁铜以及电荷控制剂、商品的CH-5和商品的CH-11B超分散剂、司班分散剂加入四氯乙烯中，并加入锆珠，以50～100rpm进行球磨时间12～24h后，滤除锆珠，制得蓝色分散液；

(2)按二氧化钛与电荷控制剂、Span85分散剂或Span80分散剂和四氯乙烯的质量比为1∶0.02～0.25∶0.05～0.15∶4～15进行配料，将二氧化钛及电荷控制剂和Span85分散剂或Span80分散剂加入四氯乙烯中，并加入锆珠，以50～100rpm进行球磨时间12～24h后，滤除锆珠，制得白色分散液；

(3)将步骤(1)制得的蓝色分散液与步骤(2)制得的白色分散液，按蓝色分散液中的酞菁铜或改性酞菁铜与白色分散液中的二氧化钛质量比为1∶25～50混合，超声振荡时间30～60min，制得囊芯分散液。

(4)将明胶和阿拉伯胶分别溶解于50～60℃的去离子水中，分别配制成质量浓度为1％～5％的明胶囊壁溶液和质量浓度为1％～5％阿拉伯胶囊壁溶液；

(5)按明胶与阿拉伯胶的质量比为1∶1～1.5，并按囊芯分散液与囊壁溶液质量比为1∶5～10，首先在温度50～60℃及500～800rpm搅拌条件下，将囊芯分散液加入明胶囊壁溶液中或加入阿拉伯囊壁溶液中，形成乳液，再向乳液中滴加阿拉伯胶囊壁溶液或滴加明胶囊壁溶液，在持续搅拌情况下，用质量浓度为10％的醋酸水溶液调节pH值至明胶等电点以下，乳液自然降至室温，并冷却至温度0～10℃，在乳液中加入质量浓度为10％的戊二醛水溶液3～5mL，固化反应时间2～3h，制得微胶囊乳液；

(6)对步骤(5)制得的微胶囊乳液用去离子水进行洗涤，再经过滤、筛分得到粒度为50～150μm的微胶囊。

本发明的优点在于工艺简单，原料易得，所制备得到的蓝白双色电泳粒子微胶囊中的两种颜色的电泳粒子都具备显色功能，提高了色彩饱和度和对比度，在低电压下仍具有明显的电场响应性，微胶囊几何形貌好，成囊率高，胶囊的透明性和稳定性好。

具体实施方式

实例1

取30g的四氯乙烯，向其中加入1g的酞菁铜，依次加入0.15g的司班80，0.15g的CH-5(购自上海三正高分子有限公司)，0.3g的CH-11B(购自上海三正高分子有限公司)，0.3g的T151，60g的直径为0.8～1.2mm的锆珠，60rpm下研磨24h，然后除去锆珠，得到稳定分散的蓝色电泳粒子分散液；

取30g的四氯乙烯，向其中依次加入4g的二氧化钛，0.6g的司班85，1g的T151，60g的直径为0.8～1.2mm的锆珠，60rpm下研磨24h，得到稳定分散的白色电泳粒子分散液；

取1g上述蓝色分散液和7g上述白色分散液混合(蓝色分散液中酞菁铜与白色分散液中二氧化钛的质量比为1∶25)，超声分散30min，得到稳定的囊芯分散液。

在60℃下取0.4g明胶和0.4g阿拉伯胶加入去离子水中，分别配成20mL质量浓度为2％的明胶囊壁溶液和20mL质量浓度为2％的阿拉伯胶囊壁溶液，取5g上述囊芯分散液加入到20mL的明胶囊壁溶液中，700rpm下分散2min，搅拌下将配制好的20mL阿拉伯胶囊壁溶液加入到乳液中，2min内滴加完毕，在60℃用质量分数为10％的醋酸溶液调节pH值至4.0以下，缓慢降温至0～10℃，将3mL质量分数为10％的戊二醛水溶液加入上述体系中，继续反应2h，得到蓝白双色电泳粒子的微胶囊乳液，将乳液用去离子水洗涤、过滤、用筛目为100和300的过滤筛筛分，得到胶囊粒径为50～150μm的蓝白双色电泳粒子微胶囊。

实例2

取20g的四氯乙烯，向其中依次加入0.5g的酞菁铜，0.5g的司班85，0.5g的CH-5，0.5g的CH-11B，1g的T151，60g的直径为0.8～1.2mm的锆珠，60rpm下研磨20h，得到稳定分散的蓝色电泳粒子分散液；

取20g的四氯乙烯，向其中依次加入4g的二氧化钛，0.6g的司班85，1g的T152，60g的直径为0.8～1.2mm的锆珠，60rpm下研磨20h，得到稳定分散的白色电泳粒子分散液；

取2g上述蓝色分散液和8g上述白色分散液混合(蓝色分散液中酞菁铜与白色分散液中二氧化钛的质量比为1∶29)，超声分散30min，得到稳定的囊芯分散液。

在50℃下取0.4g明胶和0.5g阿拉伯胶加入去离子水中，分别配成20mL质量浓度为2％的明胶囊壁溶液和20mL质量浓度为2.5％的阿拉伯胶囊壁溶液，取6g上述囊芯分散液加入到20mL的明胶囊壁溶液中，500rpm下分散4min，搅拌下将配制好的阿拉伯胶溶液加入到乳液中，3min内滴加完毕，在50℃用质量分数为10％的醋酸溶液调节pH值至4.0以下，缓慢降温至0～10℃，将4mL质量分数为10％的戊二醛水溶液加入上述体系中，继续反应2h，得到蓝白双色电泳粒子的微胶囊乳液，将乳液用去离子水洗涤、过滤、用筛目为100和300的过滤筛筛分，得到胶囊粒径为50～150μm的蓝白双色电泳粒子微胶囊。

实例3

取30g的四氯乙烯，向其中加入0.65g经十八胺改性的酞菁铜，所述的改性酞菁铜的制备过程：将0.1g十八胺溶于50mL无水乙醇中，加入1g酞菁铜，超声分散30min，70℃回流120min，减压蒸馏除去无水乙醇，真空干燥得到改性酞菁铜。再向四氯乙烯中依次加入0.3g的司班80，0.05g的CH-5，0.2g的CH-11B，1g的T152，60g的直径为0.8～1.2mm的锆珠，80rpm下研磨16h，得到稳定分散的蓝色电泳粒子分散液；

取30g的四氯乙烯，向其中依次加入2g的二氧化钛，0.1g的司班80，0.5g的T152，60g的直径为0.8～1.2mm的锆珠，80rpm下研磨16h，得到稳定分散的白色电泳粒子分散液；

取0.5g上述蓝色分散液和7g上述白色分散液混合(蓝色分散液中酞菁铜与白色分散液中二氧化钛的质量比为1∶43)，超声分散60min，得到稳定的囊芯分散液。

在50℃下取0.3g明胶和0.4g阿拉伯胶加入去离子水中，分别配成20mL质量浓度为1.5％的明胶囊壁溶液和20mL质量浓度为2％的阿拉伯胶囊壁溶液，取4g上述囊芯分散液加入到20mL的阿拉伯胶囊壁溶液中，800rpm下分散2min，搅拌下将配制好的明胶溶液加入到乳液中，2min内滴加完毕，在50℃用质量分数为10％的醋酸溶液调节pH值至4.0以下，缓慢降温至0～10℃，将5g质量分数为10％的戊二醛水溶液加入上述体系中，继续反应3h，得到蓝白双色电泳粒子的微胶囊乳液，将乳液用去离子水洗涤、过滤、用筛目为100和300的过滤筛筛分，得到胶囊粒径为50～150μm的蓝白双色电泳粒子微胶囊。

实例4

取20g的四氯乙烯，向其中依次加入1g经十八胺改性的酞菁铜，0.3g的司班85，1g的CH-5，0.4g的CH-11B，1g的T152，60g的直径为0.8～1.2mm的锆珠，100rpm下研磨12h，得到稳定分散的蓝色电泳粒子分散液；

取20g的四氯乙烯，向其中依次加入5g的二氧化钛，0.6g的司班80，0.1g的T151，60g的直径为0.8～1.2mm的锆珠，100rpm下研磨12h，得到稳定分散的白色电泳粒子分散液；

取1g上述蓝色分散液和9g上述白色分散液混合(蓝色分散液中酞菁铜与白色分散液中二氧化钛的质量比为1∶48)，超声分散60min，得到稳定的囊芯分散液。

在60℃下取0.4g明胶和0.6g阿拉伯胶加入去离子水中，分别配成20mL质量浓度为2％的明胶囊壁溶液和20mL质量浓度为3％的阿拉伯胶囊壁溶液，取7g上述囊芯分散液加入到20mL的阿拉伯胶囊壁溶液中，600rpm下分散3min，搅拌下将配制好的明胶溶液加入到乳液中，5min内滴加完毕，在60℃用质量分数为10％的醋酸溶液调节pH值至4.0以下，缓慢降温至0～10℃，将4ml质量分数为10％的戊二醛水溶液加入上述体系中，继续反应3h，得到蓝白双色电泳粒子的微胶囊乳液，将乳液用去离子水洗涤、过滤、用筛目为100和300的过滤筛筛分，得到胶囊粒径为50～150μm的蓝白双色电泳粒子微胶囊。

Claims (3)

1.一种蓝白双色电泳粒子微胶囊，该微胶囊的粒度为50～150μm，它由囊壁和囊壁包覆的囊心分散液组成，其特征在于：囊壁由明胶与阿拉伯胶按质量比为1∶1～1.5组成；囊心分散液由蓝色分散液和白色分散液，按蓝色分散液中酞菁铜或改性酞菁铜与白色分散液中的二氧化钛质量比为1∶25～50组成，其中蓝色分散液由酞菁铜或改性酞菁铜与电荷控制剂、商品的CH-5超分散剂、商品的CH-11B超分散剂、司班分散剂和四氯乙烯按质量比为1∶0.3～2∶0.07～2∶0.3～1∶0.15～1∶20～50组成；白色分散液由二氧化钛与电荷控制剂、司班分散剂和四氯乙烯按质量比为1∶0.02～0.25∶0.05～0.15∶4～15组成。

2.按权利要求1所述的蓝白双色电泳粒子微胶囊，其特征在于，电荷控制剂为聚异丁烯单丁二酰亚胺和双烯基丁二酰亚胺之中的一种或两种；司班分散剂为司班85分散剂或司班80分散剂。

3.一种制备权利要求1所述的蓝白双色电泳粒子微胶囊的方法，其特征在于包括以下过程：

(1)按蓝色颜料与电荷控制剂、商品的CH-5超分散剂、商品的CH-11B超分散剂、司班分散剂和四氯乙烯按质量比为1∶0.3～2∶0.07～2∶0.3～1∶0.15～1∶20～50进行配料，将酞菁铜或改性酞菁铜以及聚异丁烯单丁二酰亚胺或双烯基丁二酰亚胺电荷控制剂、商品的CH-5、商品的CH-11B超分散剂和司班85分散剂或司班80分散剂加入四氯乙烯中，并加入锆珠，以50～100rpm进行球磨时间12～24h后，滤除锆珠，制得蓝色分散液；

(2)按二氧化钛与电荷控制剂、司班85分散剂或司班80分散剂和四氯乙烯的质量比为1∶0.02～0.25∶0.05～0.15∶4～15进行配料，将二氧化钛及聚异丁烯单丁二酰亚胺或双烯基丁二酰亚胺电荷控制剂和司班85分散剂或司班80分散剂加入四氯乙烯中，并加入锆珠，以50～100rpm进行球磨时间12～24h后，滤除锆珠，制得白色分散液；

(3)将步骤(1)制得的蓝色分散液与步骤(2)制得的白色分散液，按蓝色分散液中的酞菁铜或改性酞菁铜与白色分散液中的二氧化钛的质量比为1∶25～50混合，超声振荡时间30～60min，制得囊芯分散液；

(4)将明胶和阿拉伯胶分别溶解于50～60℃的去离子水中，分别配制成质量浓度为1％～5％的明胶囊壁溶液和质量浓度为1％～5％阿拉伯胶囊壁溶液；

(5)按明胶与阿拉伯胶的质量比为1∶1～1.5，并按囊芯分散液与囊壁溶液质量比为1∶5～10，首先在温度50～60℃及500～800rpm搅拌条件下，将囊芯分散液加入明胶囊壁溶液中或加入阿拉伯囊壁溶液中，形成乳液，再向乳液中滴加阿拉伯胶囊壁溶液或滴加明胶囊壁溶液，在持续搅拌情况下，用质量浓度为10％的醋酸水溶液调节pH值至明胶等电点以下，乳液自然降至室温，并冷却至温度0～10℃，在乳液中加入质量浓度为10％的戊二醛水溶液3～5mL，固化反应时间2～3h，制得微胶囊乳液；

(6)对步骤(5)制得的微胶囊乳液用去离子水进行洗涤，再经过滤、筛分得到粒度为50～150μm的微胶囊。