CN1492275A - 白色电子墨水微胶囊 - Google Patents
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Abstract
电子墨水(微胶囊化电泳显示)微胶囊，是将包裹有电泳显示液体的微胶囊排列在一个平面或曲面上构成的，胶囊中的液体及颗粒可对电场做出响应，以呈现出不同的光学性质，各个具有不同光学性质的点即可作为像素以实现显示。电子墨水显示材料是由电泳颗粒、悬浮液、胶囊和基质组成的，本发明中胶囊的壁材是脲甲醛树脂，有机溶剂为四氯乙烯，固体颗粒为二氧化钛，用重沉淀法在颗粒表面包裹聚乙烯和聚乙烯醇以及用乳液聚合法包裹聚甲基丙烯酸甲酯或者是脲甲醛树脂对其进行表面改性。本发明以脲甲醛树脂为壁材，使用原位聚合法来制备微胶囊，使用低聚脲甲醛代替脲甲醛预聚体作为反应单体，提高了胶囊的表面光洁度和产率。
Description
技术领域 本发明涉及一种白色电子墨水微胶囊，特别涉及以纳米二氧化钛为电泳颗粒、四氯乙烯为电泳基液、脲甲醛树脂为胶囊壁材的白色电子墨水微胶囊。
背景技术 电子墨水即微胶囊化电泳显示技术，它是将包含有微粒和染料溶液的电泳显示液包裹在微胶囊中，对微囊施加电场以在微囊内实现电泳显示。这种技术具有对比度大、大视角、高显示明度、低价格、容易实现大平面、高清晰度、低耗电量、可不耗电保持图像、厚度极小、无电磁辐射、可实现柔性显示等优点。目前制作电子墨水材料的方法大都使用流化粉末床、Wurster装置、喷雾干燥器等专用设备，成本较高。我们使用原位聚合法对电泳流体实现微胶囊化，具有工艺简单、成本低廉、对设备无特殊要求等优点。
发明内容 本发明的目的是提供一种白色电子墨水微胶囊，其电泳颗粒为纳米二氧化钛；电泳流体基液是四氯乙烯；利用物理(重沉淀法)和化学(乳液聚合法)方法在颗粒上包裹聚乙烯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、脲甲醛树脂等对颗粒进行表面改性；用原位聚合法，以脲甲醛树脂为壁材对电泳显示流体进行微胶囊化。
具体实施方式 首先用重沉淀法在颗粒表面包裹聚乙烯和聚乙烯醇：将低分子量聚乙烯于80℃溶解在环己烷中，加入二氧化钛，搅拌使其分散均匀，这时聚乙烯就吸附在二氧化钛表面。然后用乙醇置换环己烷，因为聚乙烯不溶于乙醇，就会包裹在颗粒上重新沉淀出来；或者将二氧化钛分散在聚乙烯醇水溶液中，搅拌一定时间，然后如上所述用乙醇置换水，再用四氯乙烯置换己醇，可以得到包裹聚乙烯醇的颗粒。也可以用乳液聚合法包裹聚甲基丙烯酸甲酯：将10～30克二氧化钛分散在150ml水中，升温至70℃，加入10～20ml甲基丙烯酸甲酯，0.5～2ml甲基丙烯酸，1～4克亚硫酸氢钠或是过硫酸钠，反应2小时后再加入少量亚硫酸氢钠并升温至80℃保持1小时以使反应完全。然后自然冷却到室温，再在50℃下鼓风干燥4小时，稍加研磨即可。或者是用原位聚合法包裹脲甲醛树脂：将5克二氧化钛分散在25ml水中，将另外制备的脲甲醛树脂预聚体3ml加入水中，用醋酸和稀盐酸调节pH值为2～4，55℃下反应3小时，取出晾干磨碎即可。
显示液的基液是四氯乙烯，将包裹了聚合物的纳米二氧化钛颗粒加入四氯乙烯中制备电泳显示流体，为了使二氧化钛颗粒在油相中分散良好，可以加入油溶性表面活性剂如SPAN80，十六烷基三甲基溴化铵等等帮助其分散。
然后用原位聚合法对电泳显示流体进行微胶囊化：将摩尔比在1∶1到1∶2之间的尿素和甲醛混溶在一起，加入一定量的三乙醇胺调节pH值到8～9之间，在60℃～90℃下反应一个小时制成预聚体(一羟甲基脲和二羟甲基脲)。预聚体中还含有少量的一甲基撑和二甲基撑，PH值过高时其含量增加，不利于生成透明的脲甲醛树脂。将十二烷基苯磺酸钠，及OP-10乳化剂(异辛基酚聚氧乙烯10醚)溶解于水中，加入一定量的NaCl及HAc以增强其表面活性，待表面活性剂完全溶解之后加入分散有二氧化钛的四氯乙烯在一定温度下剧烈搅拌30分钟以上，即可制得稳定性很好的单分散乳液，搅拌时的温度上限由不同HAc浓度下的OP-10的浊点而定，随HAc用量的增加可以上升到90℃。将预聚体加入乳液中，用盐酸调节pH值至3～6之间，具体的值与温度有关，一般的原则是高温下选择较小的酸度。轻微搅拌，50～90℃下反应3个小时以上，反应进行到将近结束时可加入硫酸钡硬化胶囊壁。
本发明还发展了一种改进的原位聚合法来制备微胶囊，即用低分子量脲甲醛代替预聚体加入反应体系中以制备微胶囊：取摩尔比为1∶1～1∶2左右的尿素和甲醛混合在一起，待尿素完全溶解后加入三乙醇胺调节pH值8.5左右，80℃下反应一小时(加回流)，加入冰醋酸调节pH值为2～4，75～85℃下，反应30分钟～4小时，制得低分子量脲甲醛树脂。按照体积比12∶100将低聚体与水混合在一起，加入少量OP乳化剂，加3％HCl调节pH值为3.5～4。将电泳显示液加入水溶液中，搅拌速度每分钟100转，55℃下反应3小时，自然冷却。用这种方法制出的微胶囊形态好，表面光洁，粒径分布窄，透明度好，且容易控制粒径。
制成的胶囊可以用离心分离，或用与分散相及连续相均互溶的溶剂如乙醇(丙酮，冰醋酸)洗去未包敷囊壁的四氯乙烯液滴。胶囊就保存在剩余乙醇中。
实施例一：0.5g尿素、1.4ml 37％甲醛水溶液，加三乙醇胺调节pH＝8.5，80℃下反应一小时制得预聚体。另取25ml水，加入OP10乳化剂48mg，十二烷基苯磺酸钠10mg，搅拌使其溶解。另取前述包裹了聚乙烯醇的纳米二氧化钛粉末100mg及18mg十六烷基三甲基溴化铵加入3ml四氯乙烯中，在超声下分散一小时后倒入前述表面活性剂水溶液中，在室温下剧烈搅拌45分钟，制得稳定乳液，加入盐酸调节pH值为1.5左右，室温下反应一小时。制得直径为1μm的胶囊。
实施例二：0.5g尿素、1.4ml 37％甲醛水溶液，加三乙醇胺调节pH＝8.5，80℃下反应一小时制得预聚体。另取25ml水，加入OP10乳化剂48mg，十二烷基苯磺酸钠10mg，搅拌使其溶解。另取前述包裹了聚乙烯醇的纳米二氧化钛粉末100mg及18mg十六烷基三甲基溴化铵或12mgSPANS0加入3ml四氯乙烯中，在超声下分散一小时后倒入前述表面活性剂水溶液中，在室温下剧烈搅拌45分钟，制得稳定乳液，加入盐酸调节pH＝2.5左右。升温至80℃，缓慢搅拌3个小时，制得直径为4μm的胶囊。
实施例三：1g尿素、2.8ml 37％甲醛水溶液，加三乙醇胺调节pH＝8.5，80℃下反应一小时制得预聚体，另取25ml水，加入OP10乳化剂48mg，十二烷基苯磺酸钠10mg，搅拌使其溶解，另取前述包裹了聚乙烯醇的纳米二氧化钛粉末100mg及18mg十六烷基三甲基溴化铵加入3ml四氯乙烯中，在超声下分散一小时后倒入前述表面活性剂水溶液中，在室温下剧烈搅拌45分钟，制得稳定乳液，加入醋酸调节pH＝3.5左右。缓慢搅拌1个小时，制得直径为1.5μm的胶囊。
实施例四：4g尿素、11.2ml 37％甲醛水溶液，加三乙醇胺调节ph＝8.5，80℃下反应一小时制得预聚体，加醋酸调节pH＝3.5，75～85℃反应55～75分钟，制得脲甲醛树脂低聚体；另取25ml水，加入OP10乳化剂48mg，搅拌使其溶解，加入盐酸调节pH＝2.5左右，加入前述低聚脲甲醛3ml。另取前述包裹了聚乙烯醇的纳米二氧化钛粉末100mg及18mg十六烷基三甲基溴化铵加入3ml四氯乙烯中，在超声下分散一小时后倒入前述表面活性剂水溶液中，升温至55℃，缓慢搅拌3个小时，制得直径为50～150μm的胶囊。
Claims (4)
1.一种白色电子墨水微胶囊，其特征是：胶囊是用原位聚合法制备的，胶囊壁材是脲甲醛树脂，电泳颗粒是纳米二氧化钛。
2.按照权利要求1所述的电子墨水微胶囊，其特征是微胶囊的制备方法为：取摩尔比为1∶1～1∶2的尿素和甲醛混合在一起，待尿素完全溶解后加入三乙醇胺调节Ph值7～9，50～90℃下反应一小时(加回流)，加入冰醋酸调节Ph值为3.5，75～85℃下，反应30分钟～4小时，制得低分子量脲甲醛树脂，按照体积比12∶100将低聚体与水混合在一起，加入少量OP乳化剂，加3％HCl调节Ph值为3.5～4，将油溶性电泳显示液加入水溶液中，搅拌速度每分钟100转，55℃下反应3小时，自然冷却，用醇洗或者离心的方法分离，制得电子墨水微胶囊。
3.按照权利要求1所述的电子墨水微胶囊，其特征是：用重沉淀法对二氧化钛颗粒包裹聚乙烯和聚乙烯醇以进行表面改性。
4.按照权利要求1所述的电子墨水微胶囊，其特征是：用乳液聚合法对二氧化钛颗粒包裹聚甲基丙烯酸甲酯或脲甲醛以进行表面改性。
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