CN104073023A - 一种高性能电泳粒子和一种电泳显示液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能电泳粒子。其包括若干颜料粒子，所述颜料粒子的表面通过表面修饰剂包裹有高分子聚合物，并通过如下步骤的制备方法得到：A、混合步骤：将表面修饰剂用无水的有机溶剂溶解后将待处理的颜料粉体分散其中，得混合溶液A；B、纳米研磨步骤：采用纳米精细研磨工艺处理混合溶液A，得混合溶液B；C、清洗步骤：对混合溶液B进行清洗处理，得颜料混合物；D、高分子包裹步骤：采用高分子包裹工艺对颜料混合物进行处理，得高性能电泳粒子。本发明还公开了一种电泳显示液。本发明的高性能电泳粒子具有非常好的悬浮分散性，在无搅拌情况下，仍然能实现15天不沉降分层。而本发明的电泳显示液具有良好的分散性、稳定性和光电性能。

Description

一种高性能电泳粒子和一种电泳显示液

技术领域

本发明属于电泳显示技术领域，具体涉及一种高性能电泳粒子和一种电泳显示液。

背景技术

目前，在电泳显示技术领域中，电泳显示粒子一般采用如下方法制备：在醇水混合物中将颜料粉体和表面修饰剂（一般为偶联剂）相混合进行颜料表面修饰处理，然后将颜料离心后充分干燥，再将干燥好的颜料进行研磨，最后对颜料进行高分子包裹处理。但是，这种方法的弊端很多，主要有：1、干燥步骤的存在导致颜料发生团聚，粒径变大，降低了颜料粒子的分散性，必须进行进一步研磨；2、在干法研磨过程中产生的亚微米级粉尘是一种恶劣的环境污染物，容易导致操作人员发生尘肺的危险；3、颜料表面化学修饰、干燥和研磨必须分步进行，工序复杂，工时长达数天，不便于工业化大规模生产；4、使用此方法得到的电泳显示粒子，与颜料表面键合的修饰剂量较少，导致后续高分子有机物包裹量较少（一般不超过8%，多数在4～5%左右），严重影响了电泳显示粒子的悬浮分散性、稳定性、带电性能和抗团聚能力。

此外，电泳显示粒子的另外一个重要技术特征是其粒径，粒径大小和分布直接影响电泳显示粒子的光学状态，如其对光的折射与反射性，从而直接影响到电泳显示器件的光电性能。对于电泳显示这种应用而言，中值粒径在400纳米以下将具有较好的性能。然而，制备粒径如此小的粒子并非易事，粒径的减小导致粒子的表面能迅速上升，产生很强的团聚趋势以减小表面能。因此，采用现有的常规制备技术将颜料粒子分散成如此小的粒径是非常困难的。如果直接对颜料进行研磨，即使能够将颜料粒子研磨成需要的粒径，也会在短时间内重新团聚成较大粒径的粒子，导致最终制备成的电泳显示粒子粒径较大。

发明内容

本发明的第一个目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种高性能电泳粒子，其能有效解决了电泳显示粒子的团聚问题，并具有较高的稳定性和分散性。

本发明的第二个目的在于提供一种采用了上述高性能电泳粒子的电泳显示液，能够更好滴用于电泳显示器制造。

为达到第一个目的，本发明采用如下技术方案：

一种高性能电泳粒子，包括若干颜料粒子，所述颜料粒子的表面通过表面修饰剂包裹有高分子聚合物；所述电泳粒子通过如下步骤的制备方法得到：

A、混合步骤：将表面修饰剂用无水的有机溶剂溶解后将待处理的颜料粉体分散其中，得混合溶液A；

B、纳米研磨步骤：采用纳米精细研磨工艺处理混合溶液A，得混合溶液B；

C、清洗步骤：对混合溶液B进行清洗处理，得颜料混合物；

D、高分子包裹步骤：采用高分子包裹工艺对颜料混合物进行处理，得高性能电泳粒子。

作为优选，所述表面修饰剂选自钛酸酯类偶联剂、硅烷类偶联剂和它们的混合物。进一步优选，所述钛酸酯类偶联剂选自异丙基三油酸酰氧基钛酸酯。进一步优选，所述硅烷类偶联剂选自甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷盐酸盐和它们的混合物。

作为优选，所述有机溶剂选自甲苯、苯、二甲苯、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、石脑油、十四酸异丙酯、环己烷、二氧六环和它们的组合。

作为优选，所述颜料粉体选自无机颜料、有机颜料和复合颜料。

作为优选，A步骤中，所述表面修饰剂的用量为所述颜料粉体质量的0.1%～20%。进一步优选，所述表面修饰剂的用量为所述颜料粉体质量的1%～20%。更进一步优选，所述表面修饰剂的用量为所述颜料粉体质量的2%～10%。

作为优选，B步骤中，研磨温度范围为30～90度。或者将温度范围进一步划分为30-50℃、50-70℃、70-90℃等温度区间，并在研磨期间使用其中某个温度区间或其组合。

作为优选，B步骤中，研磨修饰时间为0.5～7小时。进一步优选，研磨修饰时间为1～4小时。更进一步优选，研磨修饰时间为3～4小时。

作为优选，所述高性能电泳粒子的中值粒径为100～500纳米。进一步优选，所述高性能电泳粒子的中值粒径为200～400纳米。

作为优选，所述高性能电泳粒子的有机物包裹量不少于7%。进一步优选，所述高性能电泳粒子的有机物包裹量为10～20%。

为达到第二个目的，本发明采用如下技术方案：

一种电泳显示液，包括分散剂、表面活性剂、流变剂和电泳粒子；所述电泳粒子为上述的电泳粒子。

本发明的高性能电泳粒子具有非常好的悬浮分散性，在无搅拌情况下，仍然能实现15天不沉降分层。而本发明的电泳显示液具有良好的分散性、稳定性和光电性能。

具体实施方式

下述实施例采用的纳米精密研磨机采用合成陶瓷或者碳化硅腔体；可以使用锆珠或者合成陶瓷研磨珠，而研磨珠的大小可以为20～500微米，优选为50～200微米，最优选为100～200微米。

一、电泳显示粒子的制备。

实施例1

黑色电泳显示粒子的制备步骤如下：

A、混合步骤：在10升甲苯中加入200.0g乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷盐酸盐并搅拌5分钟以上使形成均一溶液，再加入2kg铜铬黑颜料粉体，然后将此混合物加入高速搅拌器中进行预分散20分钟，得混合溶液A；

B、纳米研磨步骤：将混合溶液A加入布勒公司的SuperFlow研磨机中研磨4～6小时，并控制研磨温度为50-60摄氏度，得混合溶液B；

C、清洗步骤：将研磨后的混合溶液B放出，进行离心及清洗处理，得颜料混合物；

D、高分子包裹步骤：

D1：取清洗好的颜料混合物200g加入三口瓶，然后加入1L甲苯和100g聚苯乙烯、50g聚乙烯吡啶和400g甲基丙烯酸十二烷基酯，进行充分搅拌分散；

D2：升温到55摄氏度后滴加引发剂，进行高分子包裹反应；

D3：反应结束后对粒子进行清洗和收集。

上述步骤制得粒子的自身性能如下：

有机物包裹量	中值粒径
		16.04%	0.402μm

而采用传统工艺，即在乙醇-水混合溶剂中对同样的铜铬黑颜料进行表面修饰后再研磨并进行高分子包裹的电泳粒子其典型的自身性能如下：

有机物包裹量	中值粒径
		4.95%	0.611μm

从两者的典型值可以明显看出，本发明的电泳显示粒子粒径较小，而其有机物包裹量有非常大的提升，因而具有很好的分散性和高度的稳定性，其悬浮体系在无搅拌的情况下可以稳定存在15天以上而不会自然沉降分层。这种分散性和稳定性良好的悬浮体系可以使电泳显示器件具有更好的光电性能。

实施例2

白色电泳显示粒子的制备步骤如下：

A、混合步骤：在10升二甲苯和二甲基甲酰胺的混合溶剂中加入50.0g甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷并搅拌5分钟以上使形成均一溶液，再加入3kg钛白粉，然后将此混合物加入高速搅拌器中进行预分散30分钟，得混合溶液A；

B、纳米研磨步骤：将混合溶液A加入布勒公司的SuperFlow研磨机中研磨3～4小时，并控制研磨温度为70-80摄氏度，得混合溶液B；

C、清洗步骤：将研磨后的混合溶液B放出，进行离心及清洗处理，得颜料混合物；

D、高分子包裹步骤：

D1：取清洗好的颜料混合物300g加入三口瓶，然后加入1L甲苯和500g甲基丙烯酸十二烷基酯，进行充分搅拌分散；

D2：升温到60摄氏度后滴加引发剂，进行高分子包裹反应；

D3：反应结束后对粒子进行清洗和收集。

上述步骤制得粒子的自身性能如下：

有机物包裹量	中值粒径
		18.15%	0.332μm

而采用传统工艺，即在乙醇-水混合溶剂中对同样的钛白粉进行表面修饰后再研磨并进行高分子包裹的电泳粒子其典型的自身性能如下：

有机物包裹量	中值粒径
		4.92%	0.711μm

从两者的典型值可以明显看出，本发明的电泳显示粒子粒径较小，而其有机物包裹量有非常大的提升，因而具有很好的分散性和高度的稳定性，其悬浮体系在无搅拌的情况下可以稳定存在15天以上而不会自然沉降分层。这种分散性和稳定性良好的悬浮体系可以使电泳显示器件具有更好的光电性能。

实施例3

绿色电泳显示粒子的制备步骤如下：

A、混合步骤：在10升石脑油和十四酸异丙酯的混合溶剂中加入100.0g甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷并搅拌5分钟以上使形成均一溶液，再加入5ml氨水，在此溶液中加入2.5kg钴绿，然后将此混合物加入高速搅拌器中进行预分散60分钟，得混合溶液A；

B、纳米研磨步骤：将混合溶液A加入研磨机中研磨4～5小时，并控制研磨温度为80-90摄氏度，得混合溶液B；

C、清洗步骤：将研磨后的混合溶液B放出，进行离心及清洗处理，得颜料混合物；

D、高分子包裹步骤：

D1：取清洗好的颜料混合物300g加入三口瓶，然后加入1L甲苯和600g甲基丙烯酸十八烷基酯，进行充分搅拌分散；

D2：升温到65摄氏度后滴加引发剂，进行高分子包裹反应；

D3：反应结束后对粒子进行清洗和收集。

上述步骤制得的粒子具有非常鲜艳的绿色且分散性良好，其典型的性能参数如下：

有机物包裹量	中值粒径
		15.15%	0.398μm

实施例4

黄色电泳显示粒子的制备步骤如下：

A、混合步骤：在10升乙醇和二甲基亚砜的混合溶剂中加入80.0g异丙基三油酸酰氧基钛酸酯并搅拌5分钟以上使形成均一溶液，再加入3kg钛黄颜料粉体，然后将此混合物加入高速搅拌器中进行预分散30分钟，得混合溶液A；

B、纳米研磨步骤：将混合溶液A加入布勒公司的SuperFlow研磨机中研磨1～2小时，并控制研磨温度为30-40摄氏度，得混合溶液B；

C、清洗步骤：将研磨后的混合溶液B放出，进行离心及清洗处理，得颜料混合物；

D、高分子包裹步骤：

D1：取清洗好的颜料混合物300g加入三口瓶，然后加入1L苯和500g甲基丙烯酸十二烷基酯，进行充分搅拌分散；

D2：升温到60摄氏度后滴加引发剂，进行高分子包裹反应；

D3：反应结束后对粒子进行清洗和收集。

上述步骤制得粒子的自身性能如下：

有机物包裹量	中值粒径
		12.45%	0.350μm

实施例5

高分散性的黑色电泳显示粒子的制备步骤如下：

A、混合步骤：在10升二甲苯中加入120.0g乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷盐酸盐和80g3-氨丙基三乙氧基硅烷并搅拌5分钟以上使形成均一溶液，再加入2kg铜铬黑颜料粉体，然后将此混合物加入高速搅拌器中进行预分散30分钟，得混合溶液A；

B、纳米研磨步骤：将混合溶液A加入布勒公司的SuperFlow研磨机中研磨2～3小时，并控制研磨温度为40-50摄氏度，得混合溶液B；

C、清洗步骤：将研磨后的混合溶液B放出，进行离心及清洗处理，得颜料混合物；

D、高分子包裹步骤：

D1：取清洗好的颜料混合物200g加入三口瓶，然后加入1L甲苯和100g聚乙烯吡啶和250g甲基丙烯酸十二烷基酯，进行充分搅拌分散；

D2：升温到50摄氏度后滴加引发剂，进行高分子包裹反应；

D3：反应结束后对粒子进行清洗和收集。

上述步骤制得的黑色粒子分散性良好，其自身性能如下：

有机物包裹量	中值粒径
		10.14%	0.298μm

实施例6

具有高有机物包裹量的白色电泳显示粒子的制备步骤如下：

A、混合步骤：在10升二甲苯和甲苯的混合溶剂中加入300.0g甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷并搅拌5分钟以上使形成均一溶液，再加入3kg钛白粉，然后将此混合物加入高速搅拌器中进行预分散30分钟，得混合溶液A1；

B、纳米研磨步骤：将混合溶液A加入布勒公司的SuperFlow研磨机中研磨2～3小时，并控制研磨温度为70-80摄氏度，得混合溶液B1；

C、清洗步骤：将研磨后的混合溶液B1放出，进行离心及清洗处理，得颜料混合物；

D、再次混合步骤：在10升二甲苯和甲苯的混合溶剂中加入300.0g甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷并搅拌5分钟以上使形成均一溶液，再加入B1离心清洗后的颜料混合物，然后将此混合物加入高速搅拌器中进行预分散30分钟，得混合溶液A2；

E、再次纳米研磨步骤：将混合溶液A2加入布勒公司的SuperFlow研磨机中研磨1～2小时，并控制研磨温度为70-80摄氏度，得混合溶液B2

F、再次清洗步骤：将研磨后的混合溶液B2放出，进行离心及清洗处理，得颜料混合物；

G、高分子包裹步骤：

G1：取F步骤中清洗好的颜料混合物300g加入三口瓶，然后加入1L甲苯和500g甲基丙烯酸十二烷基酯，进行充分搅拌分散；

G2：升温到60摄氏度后滴加引发剂，进行高分子包裹反应；

G3：反应结束后对粒子进行清洗和收集；

G4：将D3中清洗后的粒子再次加入加入三口瓶，然后加入1L甲苯和500g甲基丙烯酸十二烷基酯，进行充分搅拌分散；

G5：重复G2和G3步骤。

上述步骤制得粒子具有很高的有机物包裹量，其自身性能如下：

有机物包裹量	中值粒径
		20.00%	0.498μm

实施例7

较低有机物包裹量的白色电泳显示粒子的制备步骤如下：

A、混合步骤：在10升二甲苯和二甲基甲酰胺的混合溶剂中加入3.0g甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷并搅拌5分钟以上使形成均一溶液，再加入3kg钛白粉，然后将此混合物加入高速搅拌器中进行预分散30分钟，得混合溶液A；

B、纳米研磨步骤：将混合溶液A加入布勒公司的SuperFlow研磨机中研磨3～4小时，并控制研磨温度为70-80摄氏度，得混合溶液B；

C、清洗步骤：将研磨后的混合溶液B放出，进行离心及清洗处理，得颜料混合物；

D、高分子包裹步骤：

D1：取清洗好的颜料混合物300g加入三口瓶，然后加入1L二甲苯和600g甲基丙烯酸十二烷基酯，进行充分搅拌分散；

D2：升温到60摄氏度后滴加引发剂，进行高分子包裹反应；

D3：反应结束后对粒子进行清洗和收集。

上述步骤制得粒子的自身性能如下：

有机物包裹量	中值粒径
		7.01%	0.445μm

二、电泳显示液的制备。

应用实施例1

1、取实施例1中制备好的黑色电泳粒子100g和实施例2中制备好的白色电泳粒子350g，加入到三口瓶混合；

2、加入9g分散剂Solsperse21000、10g表面活性剂Span85和25g流变助剂Acusol801S；

3、将上述混合物超声30分钟；

4、在水浴50度下，将上述混合物搅拌分散72小时以上。

经过上述过程制备的电泳显示液具有良好的分散性、稳定性和流变特性，因而具有很好的光电性能，其光电数据见下表：

黑L	白L	对比度
			19.98	74.86	16.10

应用实施例2

1、取实施例3中制备好的绿色电泳粒子100g和实施例4中制备好的黄色电泳粒子300g，加入到三口瓶混合；

2、加入5g润湿分散剂BYK220S、5g失水山梨醇单脂肪酸表面活性剂Span80和8g防沉助剂M-P-A10X；

3、将上述混合物超声30分钟；

4、在水浴65度下，将上述混合物搅拌分散140小时以上。

经过上述过程制备的电泳显示液具有良好的分散性、稳定性，能够在绿和黄两个状态中进行快速切换。

应用实施例3

1、取实施例5中制备好的黑色电泳粒子120g和实施例6中制备好的白色电泳粒子330g，加入到三口瓶混合；

2、加入8g硫化烷基酚钙OLOA371、7g超分散剂Solsperse28000和80g四氯乙烯；

3、将上述混合物超声30分钟；

4、在水浴65度下，将上述混合物搅拌分散150小时以上。

经过上述过程制备的电泳显示液光电性能如下：

黑L	白L	对比度
			18.37	75.28	18.73

Claims (16)

1.一种高性能电泳粒子，包括若干颜料粒子，所述颜料粒子的表面通过表面修饰剂包裹有高分子聚合物，其特征在于，所述电泳粒子通过如下步骤的制备方法得到：

A、混合步骤：将表面修饰剂用无水的有机溶剂溶解后将待处理的颜料粉体分散其中，得混合溶液A；

B、纳米研磨步骤：采用纳米精细研磨工艺处理混合溶液A，得混合溶液B；

C、清洗步骤：对混合溶液B进行清洗处理，得颜料混合物；

D、高分子包裹步骤：采用高分子包裹工艺对颜料混合物进行处理，得高性能电泳粒子。

2.根据权利要求1所述的一种高性能电泳粒子，其特征在于，所述表面修饰剂选自钛酸酯类偶联剂、硅烷类偶联剂和它们的混合物。

3.根据权利要求2所述的一种高性能电泳粒子，其特征在于，所述钛酸酯类偶联剂选自异丙基三油酸酰氧基钛酸酯。

4.根据权利要求2所述的一种高性能电泳粒子，其特征在于，所述硅烷类偶联剂选自甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷盐酸盐和它们的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种高性能电泳粒子，其特征在于，所述有机溶剂选自甲苯、苯、二甲苯、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、石脑油、十四酸异丙酯、环己烷、二氧六环和它们的组合。

6.根据权利要求1所述的一种高性能电泳粒子，其特征在于，所述颜料粉体选自无机颜料、有机颜料和复合颜料。

7.根据权利要求1所述的一种高性能电泳粒子，其特征在于，A步骤中，所述表面修饰剂的用量为所述颜料粉体质量的0.1%～20%。

8.根据权利要求7所述的一种高性能电泳粒子，其特征在于，所述表面修饰剂的用量为所述颜料粉体质量的1%～20%。

9.根据权利要求8所述的一种高性能电泳粒子，其特征在于，所述表面修饰剂的用量为所述颜料粉体质量的2%～10%。

10.根据权利要求1所述的一种高性能电泳粒子，其特征在于，B步骤中，研磨温度范围为30～90度。

11.根据权利要求1所述的一种高性能电泳粒子，其特征在于，B步骤中，研磨时间为0.5～7小时。

12.根据权利要求1所述的一种高性能电泳粒子，其特征在于，所述高性能电泳粒子的中值粒径为100～500纳米。

13.根据权利要求12所述的一种高性能电泳粒子，其特征在于，所述高性能电泳粒子的中值粒径为200～400纳米。

14.根据权利要求1或12所述的一种高性能电泳粒子，其特征在于，所述高性能电泳粒子的有机物包裹量不少于7%。

15.根据权利要求14所述的一种高性能电泳粒子，其特征在于，所述高性能电泳粒子的有机物包裹量为10～20%。

16.一种电泳显示液，包括分散剂、表面活性剂、流变剂和电泳粒子，其特征在于，所述电泳粒子为如权利要求1～15任一所述的电泳粒子。