CN114410123B - 一种改性铜酞菁、制备方法、用途及蓝色电子墨水 - Google Patents

一种改性铜酞菁、制备方法、用途及蓝色电子墨水 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性铜酞菁、制备方法、用途及蓝色电子墨水，改性铜酞菁由铜酞菁、离子液体和无水乙醇制成；离子液体为吡啶类离子液体或吡咯烷类离子液体；制得的改性铜酞菁具有良好的色度和密度，尺寸均匀，在非极性介质中具备优异的分散稳定性和电泳性能，改性后的铜酞菁zeta电位可以达到+50mV以上；改性的方法是物理吸附，最大的保留了颜料粒子色度和光学性能；制备方法简单，耗时短，效果显著；蓝色电子墨水由改性铜酞菁、四氯乙烯和Span80制成，将该蓝色电子墨水应用在电泳显示液中，经测试，在30V的偏压下，简单的EPD器件的响应时间为1121ms，最大对比度为3.173，在彩色电泳显示中显示出巨大的实际应用潜力。

Description

一种改性铜酞菁、制备方法、用途及蓝色电子墨水
技术领域
本发明涉及一种电泳显示材料，特别是一种改性铜酞菁、制备方法、用途及蓝色电子墨水。
背景技术
电泳显示器(EPD)是一种反射式数字显示器，由于其图像稳定、视角宽、对比度好、功耗低，通常被认为是一种绿色的电子显示器。目前，与商业化黑白电子书相比，彩色电泳显示技术虽然具有更广泛的潜在应用，但仍处于初级阶段。目前RGB三色是通过在电子胶片上放置滤色器阵列实现的，但滤色器不仅将亮度限制在不到入射光的三分之一，还牺牲了颜色的饱和度。另一方面，EPD器件的光学和电学性能高度依赖于悬浮液的组成，而电泳粒子在决定成像显示性能方面起着关键作用。因此，制备高质量的彩色电泳粒子，以及相应的具有鲜艳颜色和良好电泳响应的电子墨水是必要且不可替代的。
作为三原色之一，黄色与红色的电泳粒子研究得相对较早。对于无机颜料，B.Serment等人制备了CoAl2O4蓝色无机颜料作为电泳粒子，使其与二氧化钛白色电泳粒子复配制成an electrophoretic test-cell，在150v得电压下进行了显示。一般无机粒子具有良好的光学性能，但其密度过高，过一段时间后容易团聚，且悬浮稳定性较差，不易达到双稳态的效果。基于有机颜料的EPs具有表面改性简单、化学耐久性好、品种繁多等优点，更适合于EPDs的生产。铜酞菁是一种广泛应用于染料和油墨中的有机颜料。它颗粒小，表面极性低，和颜色鲜艳。它具有优异的耐光、耐热、耐酸、耐碱、耐化学性，作为电泳粒子十分适合。近些年，通常使用酞菁类蓝色有机颜料来制备电泳粒子。Saeideh Kholghi Eshkalak等人使用不同的咪唑类离子液体对铜酞菁进行了改性，成功提高了铜酞菁的zeta电位和分散稳定性。EPs优异的分散性和电泳性能的关键在于其在低介电常数的非极性介质中的电荷。通常，我们使用一些电荷控制剂使它们充电。因此，电荷控制剂在电泳显示中的作用非常重要。电荷控制的机理是电荷控制剂在有机溶剂中将质子转移到电泳粒子表面，然后改变电泳粒子表面与介质之间的电位。与极性介质相比，在非极性介质中产生电荷要困难得多，但在电荷控制剂的作用下，自由电荷能稳定地存在于非极性介质中。近年来，有报道用阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂或超分散剂对颜料颗粒进行处理，以改善颜料颗粒的分散性和表面电荷。采用非离子表面活性剂(Span80、 span85和聚异丁烯单丁二酰亚胺(T151))作为电荷控制剂对硅烷化铬酸铜黑进行改性。采用离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对TiO2进行改性，降低了TiO2的zeta电位，提高了TiO2的分散稳定性。将聚甲基丙烯酸酯接枝到硅烷化铬酸铜炭黑上，提高其分散稳定性。然而，以离子液体为电荷控制剂对颜料粒子进行改性的研究却很少。离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子组成的含盐化合物。它们是“绿色”化学试剂，具有良好的化学和热稳定性、低挥发性和高导电性。它对许多无机盐、有机化合物、无机化合物和聚合物具有良好的溶解性。特别是离子液体在非极性溶剂中极易电离，使EPs带电。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种改性铜酞菁、制备方法、用途及蓝色电子墨水。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种改性铜酞菁，由以下重量份的原料制成：铜酞菁：0.4-0.6份；离子液体：0.1-0.3份；无水乙醇：50-60份。所述离子液体为吡啶类离子液体或吡咯烷类离子液体。
所述吡啶类离子液体为1-己基溴化吡啶翁。
所述吡咯烷类离子液体为1-丁基-1-甲基吡咯烷溴化物。
所述改性铜酞菁的方法，其步骤如下：取一烧瓶，加入上述重量份数的无水乙醇、吡啶类离子液体和铜酞菁，然后将烧瓶放置在超声分散仪中进行超声分散，超声分散时间为10-15min，得分散液A；将分散液A放置于搅拌装置中，边搅拌边升温至70-75℃，待温度升到70-75℃时，保温反应，继续搅拌1.5-2小时，然后冷却至室温，得分散液B；将分散液B放置于真空干燥器中，去除分散液B 中的乙醇，得改性铜酞菁。
一种应用如上所述改性铜酞菁的蓝色电子墨水，该墨水的制备原料组分和重量份如下：改性铜酞菁0.1-0.3份；四氯乙烯：10-15份；Span 80：0.1-0.3 份。
一种制备上所述蓝色电子墨水的方法，其步骤如下：将上述重量份数的四氯乙烯加入到容器中，并依次添加上述重量份数的Span80、改性铜酞菁，制得混合液；混合液放置超声分散仪中进行超声分散，超声分散时间为30-35min，得蓝色电子墨水。
所述铜酞菁粒径为600-900nm。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用离子液体改性铜酞菁颜料，改性的方法是表面吸附，不会对颜料粒子的颜色、光学性质以及密度带来太大的影响，最大的保留了颜料粒子色度和光学性能；本发明还对改性前后的铜酞菁颜料颗粒进行了表征，结果表明离子液体成功地覆盖了粒子的表面，且被改性后的铜酞菁具有良好的色度和密度，尺寸均匀，在非极性介质中具备优异的分散稳定性和电泳性能，改性后的铜酞菁 zeta电位可以达到+50mV以上，同时制备的电泳显示液可以稳定存放15天以上不会有明显的分层，在彩色电泳显示中显示出巨大的实际应用潜力。
2、本发明的制备方法简单，耗时短，效果显著。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是具体实施例1中铜酞菁的改性过程及原理示意图；
图2是具体实施例1中铜酞菁与改性铜酞菁的SEM图像；
图3是具体实施例1中铜酞菁与改性铜酞菁的EDX谱图；
图4是具体实施例1中铜酞菁、改性铜酞菁和离子液体的傅立叶变换红外光谱图；
图5是用热分析仪对具体实施例1中铜酞菁、改性铜酞菁和离子液体的测试结果图；
图6是对具体实施例1电泳显示液稳定性的测试结果图；
图7是EPD测试平台；
图8是具体实施例2中铜酞菁的改性过程及原理示意图；
图9是具体实施例2中铜酞菁与电泳粒子的SEM图像；
图10是具体实施例2中铜酞菁与电泳粒子的EDX谱图；
图11是具体实施例2中铜酞菁、改性铜酞菁和离子液体的傅立叶变换红外光谱图；
图12是用热分析仪对具体实施例2中铜酞菁、改性铜酞菁和离子液体的测试结果图；
图13是对具体实施例2电泳显示液稳定性的测试结果图；
图14是自制简易蓝白双色EPD示意图(a)。下极板带正电的蓝白双色EPD 示意图(b)。上极板带正电的蓝白双色EPD示意图(c)。下极板带正电的蓝白双色EPD实物图(d)。上极板带正电的蓝白双色EPD实物图(e)；
图15是对具体实施例2的Yxy色度图。
具体实施方式
在本发明所有实施例中，关于温度和压力没有特别强调的，均为常温常压，关于设备使用没有特别说明的，均按常规设置来使用即可。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参照图1至图15，一种改性铜酞菁，由以下重量份的原料制成：铜酞菁(化学式C32H16CuN8，购自Macklin生产的铜(II)酞菁(CP)(99％))0.4-0.6份、离子液体(购自Macklin)0.1-0.3份和无水乙醇(分子式：C2H6O，购自天津达茂)50-60份，所述铜酞菁粒径为600-900nm；并且在整个实验过程中，均采用超纯水。
所述离子液体为吡啶类离子液体或吡咯烷类离子液体；所述吡啶类离子液体采用1-己基溴化吡啶翁(购自Macklin)；所述吡咯烷类离子液体采用1-丁基-1- 甲基吡咯烷溴化物(购自Macklin)。
所述改性铜酞菁的制备方法，其步骤如下：取一烧瓶，加入上述重量份数的无水乙醇、吡啶类离子液体和铜酞菁，然后将烧瓶放置在超声分散仪中进行超声分散，超声分散时间为10-15min，得分散液A；将分散液A放置于搅拌装置中，边搅拌边升温至70-75℃，待温度升到70-75℃时，保温反应，继续搅拌1.5-2 小时，然后冷却至室温，得分散液B；将分散液B放置于真空干燥器中，去除分散液B中的乙醇，得改性铜酞菁。
一种应用如上所述改性铜酞菁的蓝色电子墨水，该墨水的制备原料组分和重量份如下：改性铜酞菁(CP-IL)0.1-0.3份；非极性介质(采用四氯乙烯，分子式为C2Cl4，购自Macklin生产的四氯乙烯(TCE)(99％))10-15份；分散剂 (购自阿拉丁)0.1-0.3份。所述分散剂为span类分散剂，优选span80，本发明采用span80(购自阿拉丁)；所述分散剂的质量为改性铜酞菁质量的5％-50％；所述改性铜酞菁的质量为电子墨水总质量的1％-4％；所述铜酞菁的粒径范围在 600-900nm；所述非极性介质为四氯乙烯(分子式为C2Cl4，购自Macklin生产的四氯乙烯(TCE)(99％))或者Isorpar。
一种制备上所述蓝色电子墨水的大致方法，其步骤如下：将上述重量份数的四氯乙烯加入到容器中，并依次添加上述重量份数的Span80、改性铜酞菁，制得混合液；混合液放置超声分散仪中进行超声分散，超声分散时间为30-35min，得蓝色电子墨水。
说明书中相关名词的英文缩写如下：电泳显示(EPD)、电子墨水(E-ink)、电泳粒子(EPs)、离子液体(IL)、电荷控制剂(CCA)、得改性铜酞菁(CP-IL) 和铜酞菁(CP,又名酞菁铜)。
制备上述蓝色电子墨水的具体步骤如下：
(1)、取一烧瓶，加入上述重量份数的无水乙醇、1-己基溴化吡啶翁和铜酞菁，然后将烧瓶放置在超声分散仪中进行超声分散，超声分散时间为10-15min，得分散液A。
(2)、将步骤(1)得到的分散液A放置于搅拌装置中，边搅拌边升温至 70-75℃，待温度升到70-75℃时，保温反应，继续搅拌1.5-2小时，然后冷却至室温，得分散液B。
(3)、将步骤(2)得到的分散液B放置于真空干燥器中(温度设置为50-55℃)，去除分散液B中的乙醇，得改性铜酞菁。
(4)、取一容器，将上述重量份数的四氯乙烯加入到容器中，并依次添加上述重量份数的改性铜酞菁和Span80，所用的改性铜酞菁为步骤(3)所得到的改性铜酞菁，制得混合液。
(5)、将步骤(4)得到的混合液放置超声分散仪中进行超声分散，超声分散时间为30-35min，得蓝色电子墨水。
具体实施例1：无水乙醇50ml(经50重量份数换算得到)、1-己基溴化吡啶翁0.1g(经0.1重量份数换算得到)、CP0.5g(经0.5重量份数换算得到)、 CP-IL0.2g(经0.2重量份数换算得到)、Span80为0.2g(经0.2重量份数换算得到)和TCE10ml(经10重量份数换算得到)。其中，CP-IL为经1-己基溴化吡啶翁改性后的CP，在具体制备过程中，需先对CP进行改性制备，再称取上述重量份的CP-IL。
具体实施例1的制备步骤：
(1)、离子液体对CP的表面改性：将50ml无水乙醇和0.1g 1-己基溴化吡啶翁添加到含有0.5g CP的100ml烧瓶中，并用超声波振动10分钟。将混合物在70℃搅拌1.5小时，然后用真空干燥器在50℃去除乙醇。用1-己基溴化吡啶翁(IL)对CP进行了改性，得改性铜酞菁(CP-IL)。
(2)、电子墨水的制备：将0.2g CP-IL和0.2g Span80添加到10mlTCE 中。通过超声分散30min得到蓝色电子墨水。
具体实施例2：无水乙醇50ml(经50重量份数换算得到)、1-丁基-1-甲基吡咯烷溴化物0.1g(经0.1重量份数换算得到)、CP0.5g(经0.5重量份数换算得到)、CP-IL0.2g(经0.2重量份数换算得到)、Span80为0.2g(经0.2重量份数换算得到)和TCE10ml(经10重量份数换算得到)。其中，CP-IL为经1- 丁基-1-甲基吡咯烷溴化物改性后的CP，在具体制备过程中，需先对CP进行改性制备，再称取上述重量份的CP-IL。
具体实施例2的制备步骤：
(1)、离子液体对CP的表面改性：将50ml无水乙醇和0.1g1-丁基-1-甲基吡咯烷溴化物添加到含有0.5g CP的100ml烧瓶中，并用超声波振动10分钟。将混合物在70℃搅拌1.5小时，然后用真空干燥器在50℃去除乙醇。用1- 丁基-1-甲基吡咯烷溴化物(IL)对CP进行了改性，得改性铜酞菁(CP-IL)。
(2)、电子墨水的制备：将0.2g CP-IL和0.2g Span80添加到10mlTCE 中。通过超声分散30min得到蓝色电子墨水。
需要特别说明的是，上述具体实施例中关于溶剂和成分的具体用量均是根据前述各组分重量份数以及实际需求计算所得，并不冲突。
接下来采用SEM、TGA、FT-IR、EDX和zeta电位分析对改性前后的铜酞菁颜料颗粒(具体实施例1和具体实施例2)进行表征。
使用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散光谱仪(EDS)(蔡司，Sigma 300，Smartedx，德国)观察改性前后颗粒的形态、元素组成和尺寸。采用红外光谱法 (日本岛津irafficity)对改性前后样品的化学成分进行了鉴定。ζ电位通过 zeta电位分析仪(美国布鲁克海文Nanobrook 90plus pals)测量。在30℃～ 800℃的氮气气氛中，采用热分析仪(德国耐驰公司sta449f3)以5℃/min的升温速率进行热重分析和热重分析。使用电子显微镜观察粒子的移动(奥林巴斯， 4c03876，日本)。
参照图1-7，是针对具体实施例1所进行的检测。
如图1所示，铜酞菁的改性过程可以简化如图，描述了IL和CP之间的相互作用。从微观角度来看，这种相互作用是由于离子液体分子与CP之间存在氢键和分子键，阴离子Br-与铜离子之间存在离子键。图中Copper(II)phthalocyanine意指铜酞菁；图中N-Hexylpyridinium Bromide意指1-己基溴化吡啶翁；图中Anhydrous ethanol意指无水乙醇。
如图2(SEM nanoparticles images of(a,b)CP,(c,d)CP-IL)所示，改性颜料的形态(图中的c和d)与未改性样品(图中的a和b)相似。说明改性并没有过多的改变颜料粒子的形态和粒径。
如图3(EDX spectrua of(a)CP,(b)CP-IL)所示，用能谱仪研究了CP 和CP-IL的元素组成。如图3所示，在Cu含量相差不大的情况下对两个检测结果进行比较。与CP(a)相比，CP-IL(b)中C元素的比重增加是因为IL中的碳链结构。Br元素比重的增加是因为IL中存在Br元素。综上所述，在EDX光谱中，这些结果表明IL成功的修饰了酞菁纳米粒子。图中Element意为元素；图中Weight意为重量；图中Atomic为原子；图中Counts意为统计。
如图4(FT-IR of CP,CP-IL,and IL)所示，采用傅立叶变换红外光谱(FT-IR) 对改性前、改性后和改性后的CP-IL的化学成分进行了鉴定。结果如图4所示。在CP的红外光谱中，我们可以看到3047.5cm-1是苯环中C-H的伸缩振动峰， 1612.5cm-1和1508.3cm-1是C＝C或C＝N的伸缩振动峰。由于C＝C和C＝n的峰值非常接近，无法详细判断；1421.5和1334.7cm-1是C-N和C-C的拉伸振动峰， 1166.9、1120.6和1091.7cm-1是苯环上C-H的面内弯曲振动峰，871.8和 723.3cm-1是苯环上C-H的面外弯曲振动峰，900.7cm-1是Cu-N的拉伸振动峰。在IL的红外光谱中，我们可以看到3043.6cm-1是吡啶环中C-H的伸缩振动峰，2929.8和2860.4cm-1是烷烃的-CH2中C-H的伸缩振动峰，1487.1cm-1是-CH2- 的弯曲振动峰，1379.1cm-1是-CH3的弯曲振动峰，1319.3cm-1是C-N的伸缩振动峰，777.3和686.6cm-1是吡啶环的C-H的面外弯曲振动峰，Br-无吸收峰。在CP-IL的红外光谱中，发现铜酞菁和IL都有特征吸收峰，说明IL已成功接枝到CP上。在CP-IL的红外光谱中，发现铜酞菁和IL都有特征吸收峰，说明IL 已成功接枝到CP上。图中Wavenumbers意为波数；图中Transmittance意为透射比。
如图5(TGA thermographs of CP,CP-IL,and IL)所示，在高纯氮气保护下，在30～800℃的温度范围内，以5℃/min的升温速率，用热分析仪对CP、 CP-IL和IL进行了测试。结果如图5所示，从图中可以看出，铜酞菁的失重主要表现为470-650℃和650-790℃两个阶段。在470～650℃范围内，CP的失重率约为28％，主要是由于酞菁环的升华、聚合、脱氢、脱氮以及Cu-N4中心基团的环化作用。在650-790℃温度范围内，CP失重约23％。在此温度范围内，中心Cu-N4 结构被破坏，氮原子逐渐热解分离，金属Cu逐渐从中心Cu-N4结构中分离，形成金属团聚。CP分子具有平面共轭宏观结构∏，环上电子密度分布均匀，稳定性高。IL的失重主要在108～276℃范围内，其主要原因是IL中的吡咯烷和烷烃被破坏。CP-IL在这个温度范围内的失重也是由这个原因引起的，这再次证明了 IL已经成功地覆盖了CP。
如图6所示，本实验将电泳显示液配制好后，分别静置0、5、10、15、20 天。从图6可以看出，电泳显示液在静置14天后开始沉淀，但没有过多沉淀。电泳放置28d后出现明显沉淀，但总体稳定性较好。
如图7所示，简易EPD的性能可以通过测试国际照明委员会(CIE)来确定 Y xy色度图。因此，开发了一个实验平台来测试这些参数。实验平台如图7所示。用于产生驱动波形的函数发生器(AFG3022C，美国泰克公司，比弗顿公司) 和电压放大器(A TA-2022H，阿基特克公司，西安)。测试系统由计算机和色度计(Arges-45，Admesy，Ittervoort，荷兰)组成。
本文首次通过使用吡啶类离子液体作为电荷控制剂制备了课用于电泳显示的铜酞菁纳米颗粒。采用SEM、TGA、FT-IR、EDX和zeta电位分析对改性前后的铜酞菁颜料颗粒进行了表征。结果表明离子液体成功地覆盖了粒子的表面，且被改性后的铜酞菁具有良好的色度和密度，尺寸均匀，zeta电位被提高了，进而提高了其在非极性介质中的分散稳定性和电泳性能，zeta电位从36.42mV提高到了41.25mV。最后，将所得的蓝色电泳颗粒分散在具有TiO2白色颗粒作为对比的混合介电溶剂中，成功组装了电泳油墨原型装置。在30V的偏压下，简单的 EPD器件的响应时间为1121ms，最大对比度为3.173，在彩色电泳显示中显示出巨大的实际应用潜力。
参照图8-15，是针对具体实施例2所进行的检测。
如图8所示，铜酞菁的改性过程可以简化如图；图中 1-Buty1-1-methylpyrrolidinium bromide意指1-丁基-1-甲基吡咯烷溴化物；图中Anhydrousethanol意指无水乙醇。
如图9(SEM nanoparticles images of(a,b)CP,(c,d)CP-IL)所示，改性颜料的形态(图中的c和d)与未改性样品(图中的a和b)相似。说明改性并没有过多的改变颜料粒子的形态和粒径。
如图10(EDX spectrua of(a)CP,(b)CP-IL)所示，用能谱仪研究了CP 和CP-IL的元素组成。如图3所示，在Cu含量相差不大的情况下对两个检测结果进行比较。与CP(a)相比，CP-IL(b)中C元素的比重增加是因为IL中的碳链结构。Br元素比重的增加是因为IL中存在Br元素。综上所述，在EDX光谱中，这些结果表明IL成功的修饰了酞菁纳米粒子。图中Element意为元素；图中Weight意为重量；图中Atomic为原子；图中Counts意为统计。
如图11(FT-IR of CP,CP-IL,and IL)所示，采用傅立叶变换红外光谱 (FT-IR)对改性前、改性后和改性后的CP-IL的化学成分进行了鉴定。结果如图4所示。在CP的红外光谱中，我们可以看到3047.5cm-1是苯环中C-H的伸缩振动峰，1612.5cm-1和1508.3cm-1是C＝C或C＝N的伸缩振动峰。由于C＝C和C＝n 的峰值非常接近，无法详细判断；1421.5和1334.7cm-1是C-N和C-C的拉伸振动峰，1166.9、1120.6和1091.7cm-1是苯环上C-H的面内弯曲振动峰，871.8 和723.3cm-1是苯环上C-H的面外弯曲振动峰，900.7cm-1是Cu-N的拉伸振动峰。在IL的红外光谱中，我们可以看到2964.6和2877.8cm-1是烷烃中C-H的伸缩振动峰，1469.7cm-1是C-N的伸缩振动峰，1006.8和929.6cm-1是烷烃中 C-H的平面外弯曲振动峰，1631.7cm-1是吡咯环骨架的伸缩振动峰，Br-无吸收峰。在CP-IL的红外光谱中，发现铜酞菁和IL都有特征吸收峰，说明IL已成功接枝到CP上。在CP-IL的红外光谱中，发现铜酞菁和IL都有特征吸收峰，说明 IL已成功接枝到CP上。图中Wavenumbers意为波数；图中Transmittance意为透射比。
如图12(TGA thermographs of CP,CP-IL,and IL)所示，在高纯氮气保护下，在30～800℃的温度范围内，以5℃/min的升温速率，用热分析仪对CP、 CP-IL和IL进行了测试。结果如图5所示，从图中可以看出，铜酞菁的失重主要表现为470-650℃和650-790℃两个阶段。在470～650℃范围内，CP的失重率约为28％，主要是由于酞菁环的升华、聚合、脱氢、脱氮以及Cu-N4中心基团的环化作用。在650-790℃温度范围内，CP失重约23％。在此温度范围内，中心Cu-N4 结构被破坏，氮原子逐渐热解分离，金属Cu逐渐从中心Cu-N4结构中分离，形成金属团聚。CP分子具有平面共轭宏观结构∏，环上电子密度分布均匀，稳定性高。IL的失重主要在190～350℃范围内，其主要原因是IL中的吡咯烷和烷烃被破坏。cp-il在这个温度范围内的失重也是由这个原因引起的，这再次证明了 il已经成功地覆盖了cp。
如前所述，电泳粒子的稳定性是决定图像质量的一个关键因素，这是由Zeta 电位(ξEP)测量决定的。EEP是影响胶体体系稳定性的重要因素。这种稳定性取决于静电斥力和空间斥力。颜料在非极性PCE介质中的稳定性是由于ILs中的吡咯环(如CCA)与颜料结构相互作用的结果。因此，改性后CP-IL样品的ξEP 由38mV增加到49.91mV。一般来说，如果电泳粒子的zeta电位的绝对值大于40，则认为它更稳定。对于整个电泳体系来说，电泳迁移率也是一个非常重要的参数。颗粒的电泳性能一般用Zeta电位来衡量，分散在有机介质中的颗粒的电泳迁移率(μ)可以转化为Zeta电位。当颗粒半径较小时，可按下列关系式求得：
其中：μ：电泳迁移率，10-8m2v-1s-1；εr：相对介电常数；ε0：真空介电常数，8.85×10-12f/m：δ：zeta电位，V；η：介质电动粘度，Pa·s。因此，经过转化后，我们得到改性铜酞菁在四氯乙烯中的电泳迁移率为8.37× 10-5m2v-1s-1。与其它非离子电荷控制剂相比，IL具有明显的效果。与其他团队的研究结果相比，本研究的效果也比较好，如表1(In recentyears,the zeta potential and electrophoretic mobility of different ILs usedas CCA modified particles.)所示，而且大部分团队使用咪唑离子液体作为电荷控制剂。本研究提出了吡咯烷离子液体的新应用。
如图13所示，本实验将电泳显示液配制好后，分别静置0、7、14、21、28 天以测试电泳显示液的稳定性。从图6可以看出，电泳显示液在静置14天后开始沉淀，但没有过多沉淀。电泳放置28d后出现明显沉淀，但总体稳定性较好。
如图14所示，在本实验中，将制备好的带正电的蓝色电泳粒子与带负电的白色二氧化钛粒子复配，分散到四氯乙烯中超声半个小时。用两块ITO玻璃制作了一个简单的电泳显示装置，并将制备好的电泳显示液灌装在其中，显示器的原理图如图14(a)所示。我们可以看到，当不施加电压时，蓝白(图中呈现的是灰白)电泳粒子随机分布，而当施加电压时，显示器的原理图如图14(b，c)所示。当给下极板加上正电压，带负电的白色电泳粒子下移，带正电的蓝色(图中呈现是灰色)电泳粒子上移，显示深蓝色(图中显示深灰色)；相反显示白色。但是在实际的测试中，当下极板加上正电时，白色粒子下移，蓝色粒子上移，眼睛可以看到深蓝色(图中显示是深灰色),如图14(d)。当上极板加上正电时，白色粒子上移，蓝色粒子下移，由于蓝色(图中显示灰色)颜色较深，我们肉眼只能看到显示浅蓝(浅灰)如图 14(e)。图中ITO意指电极板；Dispersant意指分散区；Electrophoretic particles意指电泳粒子；Power source意指电源。
如图15所示，本实验以自制的简易EPD为被测对象，色度计的测量间隔为0.11s，参考白点的色度坐标设为(0.3127，0.3291)。在测试过程中，利用函数发生器产生一个周期为10s，电压为5v的方波，再由电压放大器进行十倍放大后接入简易EPD。由国际照明委员会Yxy用比色计采集数据。最后，将数据传输到计算机上，用 Admesy软件实时记录这些数据。本实验共计测试了三个周期，数据如图9所示，黑色曲线是EPD的亮度，红色曲线是EPD的色度y坐标。当给上极板加上+50v电压时，白色带负电的粒子向上移动，显示器的亮度增加，色度坐标同时增加，向着浅蓝(图中指浅灰)方向移动，如图14(e)；相反，蓝色带正电的粒子向上移动，显示器的亮度减小，色度坐标向着深蓝(图中指深灰)方向移动，如图14(d)。图中Luminance意指亮度；Chromaticity意指色度。
本文首次通过使用1-丁基-1-甲基吡咯烷溴化物为电荷控制剂，对铜酞菁颜料进行改性，改性的方法是物理吸附，不会对颜料粒子的颜色、光学性质以及密度带来太大的影响，最大的保留了颜料粒子色度和光学性能；本发明还对改性前后的铜酞菁颜料颗粒进行了表征。结果表明，离子液体成功地覆盖了粒子的表面，且被改性后的铜酞菁具有良好的色度和密度，尺寸均匀，进而提高了其在非极性介质中的分散稳定性和电泳性能，zeta电位由36.42mV提高到49.94mV，不仅提高了颜料粒子的分散性和稳定性，而且增加了粒子在非极性介质中得带电量，进一步说明离子液体的结构对改性铜酞菁的表面性质和电泳性能有显著影响。与此同时，采用本发明的电泳粒子制备的电泳显示液可以稳定存放15天以上不会有明显的分层，在彩色电泳显示中显示出巨大的实际应用潜力。
以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。

Claims (7)

1.一种制备改性铜酞菁的方法，改性铜酞菁由以下重量份的原料制成：铜酞菁：0.4-0.6份；离子液体：0.1-0.3份；无水乙醇：50-60份；其特征在于所述离子液体为吡啶类离子液体1-己基溴化吡啶翁或吡咯烷类离子液体1-丁基-1-甲基吡咯烷溴化物；其制备方法步骤如下：取一烧瓶，加入上述重量份数的无水乙醇、离子液体和铜酞菁，然后将烧瓶放置在超声分散仪中进行超声分散，超声分散时间为10-15min，得分散液A；将分散液A放置于搅拌装置中，边搅拌边升温至70-75℃，待温度升到70-75℃时，保温反应，继续搅拌1.5-2小时，然后冷却至室温，得分散液B；将分散液B放置于真空干燥器中，去除分散液B中的乙醇，得改性铜酞菁。
2.一种如权利要求1所述方法制备的改性铜酞菁的用途，其特征在于该改性铜酞菁用于制备蓝色电子墨水的用途。
3.一种如权利要求1所述方法制备的改性铜酞菁的用途，其特征在于该改性铜酞菁用于制备反射式数字显示器的用途。
4.一种如权利要求1所述方法制备的改性铜酞菁的用途，其特征在于该改性铜酞菁用于制备电泳显示器的用途。
5.一种如权利要求1所述方法制备的改性铜酞菁的用途，其特征在于该改性铜酞菁用于制备电泳显示液的用途。
6.一种应用如权利要求1所述方法制备的改性铜酞菁的蓝色电子墨水，其特征在于该墨水的制备原料组分和重量份如下：改性铜酞菁0.1-0.3份；四氯乙烯：10-15份； Span 80：0.1-0.3份。
7.一种制备如权利要求6所述蓝色电子墨水的方法，其特征在于其步骤如下：将上述重量份数的四氯乙烯加入到容器中，并依次添加上述重量份数的Span80、改性铜酞菁，制得混合液；混合液放置超声分散仪中进行超声分散，超声分散时间为30-35min，得蓝色电子墨水。
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