KR20160094399A - 흑색 중합체 입자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흑색 중합체 입자를 포함하는 분산액의 제조 방법, 상기 방법에 의해 제조된 흑색 중합체 입자, 전기영동 유체에서의 상기 분산액 및 흑색 중합체 입자의 용도, 및 이러한 유체를 포함하는 전기영동 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

흑색 중합체 입자{BLACK POLYMER PARTICLES}
본 발명은 흑색 중합체 입자를 포함하는 분산액의 제조 방법, 상기 방법에 의해 제조된 흑색 중합체 입자, 특히 전기영동 유체 및 전기영동 디스플레이 장치에서 상기 분산액 및 흑색 중합체 입자의 용도에 관한 것이다.
EPD(전기영동 디스플레이) 및 전자 종이에서의 이의 용도는 수년간 널리 공지되어 있다. EPD는 일반적으로 각각 하나 이상의 전극을 포함하는 2개의 기판 사이에 분산된 하전된 전기영동 입자를 포함한다. 전극 사이의 공간은 입자의 색과 상이한 색인 분산 매질로 충전된다. 분산 매질은 통상적으로 저굴절률 용매, 예컨대 도데칸이다. 불화된 용매는, 예를 들어 내부 전반사(Total Internal Reflection: TIR) 유형 EPD에 사용될 수 있다. 전압이 전극 사이에 인가되면, 하전된 입자는 반대 극성의 전극으로 이동한다. 이미지가 관찰자측에서 관찰될 때 입자의 색과 동일한 색이 표시되도록, 입자는 관찰자측 전극을 덮을 수 있다. 임의의 이미지가 다수의 픽셀을 사용하여 관찰될 수 있다. 주로, 흑색 및 백색 입자가 사용된다. EPD의 이용가능한 기술은 전자책에 상업적으로 사용되는 전자 종이를 포함한다. 이러한 제품은 흑색 및 백색을 사용한다.
단일 픽셀에서 상이한 착색 입자의 사용은 최근의 특허 문헌(미국특허 제7,304,634호, 영국특허 제2 438 436호, 미국특허출원공개 제2007/0268244호)에 예시되어 있다. 무기 및 수지 입자를 포함하는 2개의 입자 시스템이 또한 공지되어 있다(유럽특허 제1 491 941호). 이러한 착색 입자는 단지 복잡한 공정에 의해 달성가능하고/하거나 이들은 단지 특정 제품에 적합하다. 증발 공정에 의해 제조된 안료 또는 염료 및 중합체를 포함하는 입자는 미국특허출원공개 제2010/120948호, 국제특허출원공개 제2011/154103호, 국제특허출원공개 제2011/154104호, 국제특허출원공개 제2013/026519호, 문헌[Nippon Gazo Gakkaishi 46(4) 2007, 247-253] 및 문헌[Kobunshi Ronbunshu, 62(7), 310-315 (July 2005)]에 기술되어 있다.
그러나, 흑색 중합체 입자가 분산액에 색을 침출시키지 않고, 바람직하게는 전기영동 이동도를 나타내는 저굴절률 매질, 특히 불화된 매질에 분산된 흑색 중합체 입자를 포함하는 유체의 단순하고 반복가능하고 값싼 제법에 대한 요구가 여전히 존재한다. 흑색 중합체 입자, 및 이러한 입자를 포함하는 신규한 유체를 제공하는 개선된 경로는 현재 밝혀지지 않았다.
본 발명은
a) 하나 이상의 중합체, 하나 이상의 카본 블랙 안료, 하나 이상의 극성 용매, 하나 이상의 비-극성 불화된 용매 및 하나 이상의 계면활성제를 포함하는 역 유화액(reverse emulsion)을 제조하는 단계; 및
b) 증발 방법에 의해 극성 용매를 제거하되, 비-극성 불화된 용매를 제거하지 않는 단계
를 포함하는, 전기영동 장치에 사용하기 위한, 하나 이상의 비-극성 불화된 용매에 분산된 흑색 중합체 입자의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 대상은 또한 추가 농축 또는 용매 제거 단계를 갖는 방법에 의해 제조된 흑색 중합체 입자 및 분산액, 분산액 및 흑색 중합체 입자의 용도, 및 상기 분산액 및 흑색 중합체 입자를 포함하는 장치에 관한 것이다.
명세서 전반에 걸쳐, "역 유화액"은 비-극성 불화된 용매가 연속 상을 형성하고, 극성 용매가 불연속 상(내부 상)을 형성함을 의미한다. 또한, 본 발명의 방법은, 연속 상으로서 비-극성 불화된 용매 중 흑색 중합체 입자의 분산액을 제조하기 위해 역 유화액을 형성하고, 이어서 증발 방법에 의해 내부 상으로부터 극성 용매를 제거함과 관련된 단계에 기인하여, "증발성 침전" 또는 "역 유화액 용매 제거"(RESR)로 지칭된다.
본 발명은 낮은 다분산도, 양호한 입체 안정성, 광안정성 및 열 안정성을 갖고 분산 매질에 색을 침출시키지 않는 흑색 중합체 입자, 및 이러한 입자를 포함하는 분산액을 제조하기 위한 단순하고 비용-효과적이고 반복가능한 방법을 제공한다. 본 발명의 방법이 상이한 디스플레이 장치, 주로 EPD에 적합한 액체 매질 중에서 흑색 중합체 입자의 분산액을 직접 생성할 수 있는 것이 가장 적절하다. 따라서, 어떠한 용매 전달 단계도 전기영동 유체로서 사용하기에 적합한 최종 용매로 변화시키는데 요구되지 않는다. 따라서, 어떠한 원치 않는 용매 오염도 최종 제형에서 발생하지 않는다. 이는 또한, 요구되는 경우, EPD에 적합한 다른 용매로의 전달을 가능하게 한다.
바람직하게는, 입자는 무수 입자를 갖지 않는 EPD 유체에 매우 적합한 저굴절률 및/또는 특정 고밀도 용매, 불화된 용매 중에 직접 형성되고, 이어서 이들은 다시 분산된다. 특히, 본 발명의 방법은 입자의 크기, 전하, 단분산성, 입체 안정성, 전기영동 이동도 등을 개별적으로 조정하는 것을 가능하게 한다.
신규한 방법은 다수의 단계를 필요로 하지 않거나, 비싼 건조 단계, 및 이어지는 저유전성 용매로의 어려운 제형화를 필요로 하지 않는다. 유리하게는, 본 발명의 방법은 크게 해롭지 않고 시판 중인 물질을 이용하고, 어떠한 화학적 변화도 필요로 하지 않고 물리적 변화만을 필요로 한다. 개발된 방법은 역 유화액을 제조하고 내부 상 용매를 증발시켜 목적하는 흑색 중합체 입자를 제공함으로써, 동일 반응계에서 목적 분산액, 특히 전기영동 유체를 생산하는 가능한 적은 물리적 공정을 사용하는 단순한 방법이다.
또한, 입자는 하기 특성을 가질 수 있다: 용매 내성을 위해 균일하게 가교결합된 망상 구조, EPD 용매 매질에 분산될 때의 비-팽윤성, 충격 강도, 경도, EPD에 주로 사용되는 비-극성 연속 상에서의 분산성, 유전성 매질 중 높은 전기영동 이동도, 우수한 스위칭 거동, 및 상당한 전압에서의 보다 빠른 반응 시간.
본 발명의 필수 성분은 카본 블랙이다. 적합한 시판 중인 카본 블랙 안료의 예는 캐봇(Cabot)으로부터의 블랙 펄스(Black Pearls) E, 블랙 펄스 L, 모굴(Mogul) E, 레갈(Regal) 400, TPK 1099R, TPK 1104R 및 TPK 1227R, 오리온 엔지니어드 카본스(Orion Engineered Carbons)로부터의 SB350, FW200, 스페셜 블랙(Special Black) 4, 스페셜 블랙 6, XPB 229 및 니펙스(Nipex) 150이다. 산성 및 친수성 성질을 갖는 카본 블랙이 바람직하다.
저농도로 또는 얇은 셀에서 사용될 때 카본 블랙이 갈색/흑색 또는 심지어 청색/흑색의 색조를 나타낼 수 있으므로, 청색 또는 흑색 염료가 이를 보정하기 위해 카본 블랙과 조합으로 사용될 수 있다. 바람직한 염료는 솔벤트 블루(Solvent Blue) 35, 솔벤트 블랙(Solvent Black) 27, 솔벤트 블랙 29, 솔벤트 블랙 34, 액시드 블랙 52, 액시드 블랙 107, 액시드 블랙 132, 액시드 블랙 172, 액시드 블랙 194, 액시드 블랙 211, 액시드 블랙 222, 다이렉트 블랙(Direct Black) 19, 다이렉트 블랙 22, 다이렉트 블랙 51, 다이렉트 블랙 80 및/또는 다이렉트 블랙 112이다. 다이렉트 블랙 22, 액시드 블랙 52, 액시드 블랙 132, 액시드 블랙 107, 액시드 블랙 172, 솔벤트 블랙 27, 솔벤트 블랙 29 및 솔벤트 블루 35가 특히 바람직하다. 선택적으로, 염료는 광안정화제, 예컨대 입체장애 아민 안정화제, 예컨대 1,2,2,6,6-펜타메틸피페리딘 또는 1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딘올 및 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딘일)-[(3,5-비스(1,1-다이메틸)-4-하이드록시페닐]메틸]부틸말론에이트, 또는 자외선(UV) 흡수제, 예컨대 벤조페논, 2,4-다이하이드록시벤조페논 및 2-(2-하이드록시-5-메틸페닐)벤조트라이아졸과 조합으로 사용될 수 있다.
역 유화액의 2개의 상을 위한 용매는 성분을 위한 양호한 용매이면서 가능한 한 불혼화성인 것으로 바람직하게 선택된다. 바람직하게는, 용매는 5:1 내지 1:1, 바람직하게는 3.5:1 내지 1:1, 특히 2:1 내지 1:1의, 연속 상 대 불연속 상의 중량비로 사용된다.
연속 상 비-극성 불화된 용매는 사용되는 계면활성제를 위한 양호한 용매인 것으로 요구된다. 연속 상 용매는 주로 유전 상수, 굴절률, 밀도 및 점도를 기준으로 선택될 수 있다. 바람직한 용매 선택은 낮은 유전 상수(10 미만, 더욱 바람직하게는 6 미만), 높은 부피 저항(약 1015 ohm-cm), 낮은 점도(5 cst 미만), 낮은 수 용해도, 높은 비등점(80℃ 이상), 매우 낮은 굴절률(1.32 미만) 및 입자와 유사한 밀도를 나타낼 것이다. 이러한 변수를 조정하는 것은 최종 제품의 거동을 변화시키기 위하여 유용할 수 있다.
비-극성 불화된 용매는 낮은 유전성의 고밀도 용매인 경향이 있다. 밀도 매칭(density matching)된 입자/용매 혼합물은 훨씬 개선된 침강 또는 크림화 특징을 생성할 것이고, 이에 따라 바람직하다. 이러한 이유에 기인하여, 밀도 매칭을 가능하게 하도록 보다 적은 밀도의 용매, 또는 과불화된 및 부분적으로 불화된 용매의 혼합물을 첨가하는 것이 종종 유용할 수 있다. 최종 제품의 거동을 변화시키기 위한 용매 변수의 조정은 당해 분야에 공지되어 있다.
바람직한 용매는 비-극성 과불화된 탄화수소, 예컨대, 퍼플루오로(트라이부틸아민), 퍼플루오로(2-n-부틸 하이드로퓨란), 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로펜탄 등, 특히, 시판 중인 비-극성 불화된 용매, 예컨대 쓰리엠(3M)으로부터의 플루오리너트(Fluorinert: 등록상표) FC 또는 노벡(Novec: 등록상표) 시리즈, 및 솔베이 솔렉시스(Solvay Solexis)로부터의 갈덴(Galden: 등록상표) 시리즈, 예컨대 FC-3283, FC-40, FC-43. FC-75 및 FC-70 및 노벡(등록상표) 7500 및 갈덴(등록상표) 200 및 135이다. 특히, 퍼플루오로(트라이부틸아민)이 사용될 수 있다.
불연속 상 용매는 주로 카본 블랙의 다분산도 및 중합체 매트릭스 성분의 용해도, 연속 상의 비등점에 대한 이의 비등점 및 연속 상에서의 이의 용해도에 따라 선택된다. 바람직한 불연속 상 용매는 높은 유전 상수 ε, 바람직하게는 20 초과, 더욱 바람직하게는 40 초과, 특히 50 초과의 유전 상수를 나타낸다. 특히 적합한 용매는 물, 저분자량 알코올, 산업용 변성 알코올(industrial methylated spirit: IMS; 전형적으로 94 부피% 에탄올, 4 부피% 메탄올, 2 부피% 물을 포함함), 및 케톤, 알데하이드, 에터 및 에스터로부터의 보다 친수성인 일부 용매이다. 더욱 적합한 용매는 또한 고도의 극성 용매, 예컨대 아세토니트릴, 다이메틸설폭사이드(DMSO) 및 다이메틸포름아미드(DMF)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 물, 저분자량 알코올, 즉, 에탄올 및 메탄올, 산업용 변성 알코올, 메틸 에틸 케톤 또는 이들의 혼합물이 사용된다. 가장 바람직한 용매는 물(ε=80) 및 메탄올 및 메틸 에틸 케톤이다.
선택된 용매는 이의 제거를 가능하게 하도록 연속 상의 비등점보다 낮은 비등점을 가져야 하고, 불연속 상 용매의 제거를 제한하도록 형성될 수 있는 임의의 공비혼합물을 고려하는 것이 또한 중요하다.
이러한 2개의 유화액 상에 특히 적합한 용매는 각각 연속 상으로서 퍼플루오로(트라이부틸아민), 및 불연속 상으로서 물, 에탄올, 메탄올, 메틸 에틸 케톤 및/또는 산업용 변성 알코올, 바람직하게는 물, 메틸 에틸 케톤 및/또는 메탄올이다.
본 발명의 추가 필수 성분은 일반적으로 친수성 헤드 기 및 소수성 테일을 갖는 계면활성제이다. 바람직한 예는 10 미만의 친수성-친지성 밸런스 HLB(문헌["Introduction to Surface and Colloid Chemistry" (Ed. DJ Shaw, Pub. Butterworth Heinemann)]에 기술됨)를 갖는 것이다. 계면활성제의 HLB는 분자의 상이한 구역에 대한 값을 계산함으로써 측정된, 계면활성제가 친수성 또는 친지성인지 정도의 측정치이다. 헤드 기는 하전을 가능하게 하는 염일 수 있거나, 입자를 하전할 수 있지만 하전할 필요는 없는 아민 또는 산 잔기로 이루어질 수도 있다.
계면활성제의 역할은 역 유화액이 형성될 때 역 유화액을 안정화시키고, 이어서 용매 제거 후에 고체 입자를 안정화시키는 것이다. 계면활성제는 또한 입자를 하전시키는데 사용될 수 있고, 이는 전기영동적으로 스위칭하는 것을 가능하게 한다. 이는 계면활성제의 배합물 또는 하나의 단일 계면활성제를 사용하여 달성될 수 있다. 바람직하게는, 계면활성제는 총 역 유화액을 기준으로 1 내지 10 중량%로 사용된다.
바람직하게는, 불화된 계면활성제는 단계 a) 및 a')를 포함하는 본 발명의 변형에 사용되는 비-극성 불화된 용매와의 조합에 사용된다. 이들은 당업자에게 공지되어 있고, (비제한적으로) 비와이케이-케미 게엠베하(BYK-Chemie GmbH)에 의한 디스퍼비와이케이(Disperbyk: 등록상표) 시리즈, [루브리졸(Lubrizol)]로부터의 솔스퍼스(Solsperse: 등록상표) 및 솔플러스(Solplus: 등록상표) 레인지, 미테니(Miteni)로부터의 RM 및 PFE 레인지, 바스프(BASF)로부터의 EFKA, 솔베이 솔렉시스로부터의 폼블린(Fomblin: 등록상표) Z, 및 플루오로링크(Fluorolink: 등록상표) 시리즈, 쓰리엠으로부터의 노벡(등록상표) 시리즈, 듀퐁(DuPont)에서 시판 중인 크리톡스(Krytox: 등록상표) 및 캡스톤(Capstone: 등록상표) 시리즈를 포함한다.
일작용성 카복실산 말단 기를 갖는 폴리(헥사플루오로프로필렌 옥사이드) 중합체성 계면활성제가 바람직하고, 일작용성 카복실산 말단 기, 및 1,000 내지 10,000, 가장 바람직하게는 3,000 내지 8,000, 특히 바람직하게는 5,000 내지 8,000의 중량-평균 분자량(Mw)을 갖는 폴리(헥사플루오로프로필렌 옥사이드) 중합체성 계면활성제가 더욱 바람직하다. 크리톡스(등록상표) 157 FSH가 가장 바람직하다.
크리톡스(등록상표) 157 FS는 계면활성제로서 작용하는 크리톡스(등록상표) 불화된 오일의 듀퐁 시리즈의 작용화된 버전이다. 작용기는 폴리(헥사플루오로프로필렌 옥사이드)의 말단 플루오로메틸렌 기 상에 위치하는 카복실산 기이다. 크리톡스(등록상표) 157 FS는 하기 전형적인 특성과 함께 저(L), 중간(M) 및 고(H)로서 표시되는 3개의 비교적 넓은 분자량 범위로 이용가능하다. 크리톡스(등록상표) 157 FS는 가장 통상적인 유기 용매에 불용성이다. 또한, 적합한 크리톡스(등록상표) 계면활성제는 하기 말단 기를 포함한다: 메틸 에스터, 메틸렌 알코올, 1차 요오다이드, 알릴 에터 또는 벤젠 기. 바람직하게는, 이러한 작업에서 계면활성제 첨가제는 크리톡스(등록상표) 157 FSH이다.
비-극성 불화된 용매를 포함하는 신규한 분산액은 중합의 사용에 의해 제조된다. 단계 a)에서, 카본 블랙은 유기 중합체에 혼입되어 흑색 중합체 입자를 생성한다. 많은 중합체 유형이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 중합체는 비-극성 불화된 용매에 불용성인 단량체로부터 생성되거나, 상기 단량체는 비-극성 불화된 용매에 가용성이지만 상기 중합체는 이에 불용성이다.
적합하고 시판 중인 중합체는 다음과 같다: 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판설폰산), 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판설폰산-co-아크릴로니트릴) 아크릴로니트릴, 폴리(N-이소프로필아크릴아미드), 폴리(아크릴아미드-co-아크릴산), 폴리(아크릴아미드-co-아크릴산) 부분 나트륨 염, 폴리(아크릴아미드-co-아크릴산) 칼륨 염, 폴리아크릴아미드, 폴리(아크릴산 나트륨 염), 폴리(아크릴산), 폴리(메타크릴산), 폴리(아크릴산) 부분 칼륨 염, 폴리(아크릴산) 부분 나트륨 염, 폴리(아크릴산) 부분 나트륨 염-그래프트-폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(아크릴산-co-말레산) 나트륨 염, 폴리(에틸렌-alt-말레산 무수물), 폴리(이소부틸렌-co-말레산) 나트륨 염, 폴리(메틸 비닐 에터-alt-말레산 모노부틸 에스터), 폴리(메틸 비닐 에터-alt-말레산), 폴리(메틸 비닐 에터-alt-말레산 무수물), 폴리(스티렌-alt-말레산), 폴리(1-비닐피롤리돈-co-2-다이메틸아미노에틸 메타크릴레이트), 폴리(2-다이메틸아미노)에틸 메타크릴레이트) 메틸 클로라이드 4차 염, 폴리(2-에틸아크릴산), 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트), 폴리(2-하이드록시프로필 메타크릴레이트), 폴리(2-프로필아크릴산), 폴리(메타크릴산, 나트륨 염), 폴리[(2-에틸다이메틸암모니오에틸 메타크릴레이트 에틸 설페이트)-co-(1-비닐피롤리돈)], 폴리[에틸 아크릴레이트-co-메타크릴산-co-3-(1-이소시아나토-1-메틸에틸)-α-메틸스티렌], 에톡실화된 노닐페놀을 갖는 부가물, 쿠커르비트[5]우릴, 쿠커르비트[7]우릴, 쿠커르비트[8]우릴, 에틸렌이민, 올리고머, 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 폴리(2-이소프로펜일-2-옥사졸린-co-메틸 메타크릴레이트), 폴리(아크릴아미드-co-다이알릴다이메틸암모늄 클로라이드), 폴리(알릴아민 하이드로클로라이드), 폴리(알릴아민), 폴리(다이알릴다이메틸암모늄 클로라이드), 폴리(다이메틸아민-co-에피클로로하이드린-co-에틸렌다이아민), 폴리(에틸렌이민), 폴리[비스(2-클로로에틸) 에터-alt-1,3-비스[3-(다이메틸아미노)프로필]우레아] 4차화된 폴리에틸렌이민, 80% 에톡실화된 폴리에틸렌이민, 분지된 2-도데센일석신산 폴리글리세라이드, 글리세롤 프로폭실레이트 애버리지, 폴리(메틸 비닐 에터), 폴리에폭시석신산, 폴리(4-스티렌설폰산) 암모늄 염, 폴리(4-스티렌설폰산) 리튬 염, 폴리(4-스티렌설폰산), 폴리(4-스티렌설폰산-co-말레산) 나트륨 염, 폴리(아네톨설폰산, 나트륨 염), 폴리(나트륨 4-스티렌설폰에이트), 폴리(비닐 피롤리돈), 폴리(비닐 아세테이트-co-크로톤산), 폴리(비닐 설페이트) 칼륨 염, 폴리(비닐포스폰산), 폴리(비닐설폰산, 나트륨 염), 모위올(Mowiol), 폴리(비닐 알코올), 폴리(비닐 알코올-co-에틸렌).
특히 적합한 중합체는 고도로 친수성이거나, 자체가 친수성이 되도록 하전되는 것들이다. 예를 들어, 폴리(비닐 피롤리돈), 폴리(아크릴아미드), 폴리(아크릴산) 및 폴리(메타크릴산)이 특히 바람직하다. 폴리(비닐 피롤리돈) 및 폴리(아크릴산), 특히 폴리(비닐 피롤리돈)이 가장 바람직하다.
유리하게는, 하기 화합물의 조합이 본 발명의 방법에 사용된다: 카본 블랙, 폴리(비닐 피롤리돈), 메탄올, 퍼플루오로(트라이부틸아민), 및 일작용성 카복실산 말단 기 및 5,000 내지 8,000의 중량-평균 분자량(Mw)을 갖는 폴리(헥사플루오로프로필렌 옥사이드) 중합체성 계면활성제. 선택적으로, 청색 또는 흑색 염료가 선택적으로 광안정화제와 조합으로 첨가될 수 있다.
또한, 하기 화합물의 조합이 본 발명의 방법에 사용될 수 있다: 카본 블랙, 폴리(아크릴산), 메탄올, 퍼플루오로(트라이부틸아민), 및 일작용성 카복실산 말단 기 및 5,000 내지 8,000의 중량-평균 분자량(Mw)을 갖는 폴리(헥사플루오로프로필렌 옥사이드) 중합체성 계면활성제. 선택적으로, 청색 또는 흑색 염료가 선택적으로 광안정화제와 조합으로 첨가될 수 있다.
본 발명의 착색 중합체 입자는 중합체, 계면활성제 및 카본 블랙의 합한 중량을 기준으로 바람직하게는 10 내지 75 중량%, 특히 15 내지 65 중량%의 카본 블랙을 포함한다.
본 발명의 착색된 중합체 입자는 50 내지 2,000 nm의 크기(직경) 및 바람직하게는 단분산 크기 분포를 갖는 구형 입자이다. 바람직한 입자 크기는 80 내지 1,900 nm, 바람직하게는 90 내지 1,500 nm이다. 입자 크기는 통상적인 장치, 예컨대 맬버른 나노(Malvern Nano)ZS 입자 분석기를 사용하는 광자 상관법(photon correlation spectroscopy)에 의해 측정된다. 반응 중에 최후에 형성되는 보다 큰 응집체는 반응 후에 제거될 수 있다. 상기 방법은 여과, 원심분리, 체질을 포함한다. 전형적으로, 5 ㎛ 여과포가 사용된다. 원심분리는 또한 반응 중에 형성될 수 있는, 더욱 작고 원치 않는 중합체 입자를 제거하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 방법은 a) 하나 이상의 중합체, 하나 이상의 카본 블랙 안료, 하나 이상의 극성 용매, 하나 이상의 비-극성 불화된 용매 및 하나 이상의 계면활성제를 포함하는 역 유화액을 제조하는 단계, 및 b) 증발 방법에 의해 극성 용매를 제거하는 단계를 포함한다.
단계 a)의 역 유화액은, a1) 하나 이상의 카본 블랙 안료, 하나 이상의 중합체 및 하나 이상의 극성 용매를 혼합하여 극성 상을 제조하고, a2) 하나 이상의 비-극성 불화된 용매 및 하나 이상의 계면활성제를 혼합하여 비-극성 상을 제조하고, a3) 상기 극성 상 및 상기 비-극성 상을 합하고, a4) 합한 상을 균질화시켜 역 유화액을 제조함으로써, 제조된다. 선택적으로, 청색 또는 흑색 염료는 선택적으로 광안정화제와 조합으로 단계 a) 또는 a1)에서 카본 블랙에 첨가될 수 있다.
추가의 단계 c)는 비-극성 불화된 용매를 농축하거나 제거하기 위해 수행될 수 있다. 바람직하게는, 교반된 여과 셀(filtration cell)이 사용될 수 있다. 연속 상이 전기영동 용매에 사용하도록 의도된 용매로 이루어진 경우, 단계 c)가 생략될 수 있음이 특히 이롭다. 그러나, 본 발명은 또한 직접적으로 흑색 중합체 입자를 제공할 수 있다. 요구되는 경우, 본 발명에 따른 흑색 중합체 입자의 정제가, 당업자에 익숙한 방법, 예컨대 여과, 원심분리 및 체질에 의해 가능하다.
바람직하게는, 본 발명의 방법은 단계 a) 및 단계 b), 및 선택적으로 단계 c)로 이루어진다. 유리하게는, 단계 a1), a2), a3), a4), 단계 b), 및 농축을 위한 단계 c)로 이루어진 방법은 전기영동 유체에 직접적으로 적합한 분산액을 제공한다.
역 유화액은 바람직하게는 전단(shear)의 일부 형태를 사용하여 형성된다. 이러한 전단은, 예를 들어 실버슨(Silverson) 균질화기에 의한 고전단 균질화, 또는, 예를 들어 브랜슨 소니파이어(Branson Sonifier)에 의한 초음파처리의 형태일 수 있다. 저전단, 및, 이어서 고전단을 사용하여 역 전-유화액(reverse pre-emulsion)을 형성하여 목적 입자 크기를 형성하는 것이 종종 유리하다. 전단은 바람직하게는, 비-극성 연속 상 및 극성 불연속 상이 형성되고, 균질해질 때까지 개별적으로 혼합되고, 이어서 합쳐져 2-상 시스템을 형성하면, 적용된다. 또한, 고전단 균질화 또는 초음파처리를 사용하여 수행된 전단은 극성 상을 형성하는데 유리할 수 있다.
유리하게는, 본 발명의 방법은 용이하게 규모확장될 수 있다.
본 발명은 또한 비-극성 불화된 용매 및 흑색 입자를 포함하되, 상기 입자가 카본 블랙, 중합체 및 계면활성제를 포함하는 분산액, 특히 EPD 유체에 관한 것이다. 바람직하게는, 흑색 입자는 카본 블랙, 중합체 및 계면활성제로 이루어진다. 선택적으로, 분산액은, 즉 불화된 용매에 가용성인 염료를 첨가함으로써 착색될 수 있다.
특히, 본 발명은 비-극성 불화된 용매 및 흑색 입자를 포함하되, 상기 입자가 카본 블랙, 중합체, 바람직하게는 폴리(비닐 피롤리돈) 또는 폴리(아크릴산), 및 불화된 계면활성제를 포함하는 분산액, 특히 EPD 유체에 관한 것이다. 바람직하게는, 흑색 입자는 카본 블랙, 중합체, 바람직하게는 폴리(비닐 피롤리돈) 또는 폴리(아크릴산), 및 불화된 계면활성제로 이루어진다. 특히 바람직한 비-극성 불화된 용매 및 불화된 계면활성제 및 이들의 조합은 상기 기술한 바와 같다.
상기 제공된 변형의 바람직한 화합물 및 화합물 조합은 본 발명에 따른 바람직한 방법과 관련된 상기 기술된 바람직한 화합물의 사용에 의해 제공된다.
본 발명의 입자 및 분산액은 주로 전기영동 제품에서의 사용, 특히 단색, 이색 또는 다색 전기영동 장치에서의 사용을 위해 고안된다. 전형적인 전기영동 디스플레이는 전기영동 특성, 예컨대 안정성 및 전하를 개선하기 위한 첨가제와 함께 저 극성 또는 비-극성 용매에 분산된 입자를 포함하는 전기영동 유체를 포함한다. 이러한 전기영동 유체의 예는 미국특허 제7,247,379호; 국제특허출원공개 제99/10767호; 미국특허출원공개 제2007/0128352호; 미국특허 제7,236,290호; 미국특허 제7,170,670호; 미국특허 제7,038,655호; 미국특허 제7,277,218호; 미국특허 제7,226,550호; 미국특허 제7,110,162호; 미국특허 제6,956,690호; 미국특허 제7,052,766호; 미국특허 제6,194,488호; 미국특허 제5,783,614호; 미국특허 제5,403,518호; 미국특허 제5,380,362호와 같은 문헌에 잘 기술되어 있다.
본 발명의 입자는 상이한 색의 반대로 또는 동등하게 하전된 입자와 같은 추가적인 입자 및/또는 염색된 유체와 조합으로 사용될 수 있다.
전기영동 특성을 개선하기 위한 임의의 다른 첨가제가 혼입될 수 있되, 이들은 제형화 매질, 특히 침강 효과를 최소화시키기 위해 고안된 증점제 또는 중합체 첨가제이다.
단계 a)에서 사용된 비-극성 불화된 용매 외의 다른 분산 용매가 본 발명의 입자에 더해 또는 이와 별개로 사용되어야 하는 경우에, 이는 주로 유전 상수, 굴절률, 밀도 및 점도를 기준으로 선택될 수 있다. 바람직한 용매 선택은 낮은 유전 상수(10 미만, 더욱 바람직하게는 5 미만), 높은 부피 저항(약 1015 ohm-cm), 낮은 점도(5 cst 미만), 낮은 수 용해도, 높은 비등점(80℃), 및 입자와 유사한 굴절률 및 밀도를 나타낼 것이다. 이러한 변수의 조정은 최종 제품의 거동을 변화시키기 위하여 유용할 수 있다. 예를 들어, 포스터 디스플레이 또는 쉘프 라벨과 같은 슬로우-스위칭(slow-switching) 제품에서, 보다 느린 스위칭 속도의 희생의 대가로, 이미지의 수명을 개선하기 위해 증가된 점도를 갖는 것이 유리할 수 있다. 그러나, 빠른 스위치를 요구하는 제품, 예를 들어 e-북 및 디스플레이에서, 보다 적은 점도는, 이미지가 안정한 채로 유지되는 수명의 희생의 대가로, 보다 빠른 스위칭(및, 이에 따라, 디스플레이가 더욱 빈번한 어드레싱을 필요로 하므로 전력 소비의 증가)을 가능하게 할 것이다. 바람직한 용매는 종종 비-극성 탄화수소 용매, 예컨대 이소파르 시리즈(엑손-모빌), 노르파르, 쉘-솔(쉘), 솔-트롤(쉘), 나프타, 및 다른 석유 용매, 및 장쇄 알칸, 예컨대 도데칸, 테트라데칸, 데칸 및 노난이다. 이들은 저유전성, 저점도 및 저밀도 용매인 경향이 있다. 밀도 매칭된 입자/용매 혼합물은 훨씬 개선된 침강/침전 특징을 생성할 것이고, 이에 따라 바람직하다. 이러한 이유에 기인하여, 종종, 할로겐화된 용매를 첨가하여 밀도 매칭을 가능하게 하는 것이 유용할 수 있다. 이러한 용매의 전형적인 예는 할로카본 오일 시리즈(할로카본 제품), 또는 테트라클로르에틸렌, 탄소 테트라클로라이드, 1,2,4-트라이클로로벤젠 및 유사한 용매이다. 이러한 많은 용매의 부정적인 면은 독성이 있고 환경적으로 친화적이지 않다는 것이고, 따라서, 일부 경우에, 이러한 용매를 사용하기 보다는 침강에 대한 안정성을 강화시키는 첨가제를 첨가하는 것이 또한 유리할 수 있다.
입자를 분산시키는데 사용되는 용매 및 첨가제는, 비제한적으로, 본 발명의 실시예에 사용된 것들이고, 많은 다른 용매 및/또는 분산제가 또한 본 발명에 따라 제조된 입자를 분산시키는데 사용될 수 있다. 전기영동 디스플레이를 위한 적합한 용매 및 분산제의 목록은 현존 문헌, 특히 국제특허출원공개 제99/10767호 및 국제특허출원공개 제2005/017046호에서 발견될 수 있다. 이어서, 전기영동 유체는 문헌[C. M. Lampert, Displays; 2004, 25(5) published by Elsevier B.V., Amsterdam]에서 발견될 수 있는 바와 같은 다양한 픽셀 설계에 의해 전기영동 디스플레이 소자 내로 혼입된다.
전기영동 유체는 잉크젯 프린팅, 슬롯 다이 분무(slot die spraying), 노즐 분무, 플렉서그래픽 프린팅(flexographic printing), 및 임의의 다른 접촉 또는 비접촉 프린팅 또는 침착 기술과 같은 여러가지 기술에 의해 살포될 수 있다.
전기영동 디스플레이는 전형적으로 흑색과 백색 광학 상태 사이에서 또는 이들의 중간 회색톤 상태에서 픽셀 또는 패턴화된 소자를 스위칭하는데 적합한, 모놀리식(monolithic) 또는 패턴화된 백플레인(backplane) 전극 구조와 밀접한 조합으로 전기영동 디스플레이 매질을 포함한다.
본 발명에 따른 분산액 및 흑색 중합체 입자는 모든 공지된 전기영동 매질 및 전기영동 디스플레이, 예컨대 가요성 디스플레이, TIR-EPD(내부 전반사 전기영동 장치), 1개 입자 시스템, 2개 입자 시스템, 염색된 유체, 마이크로캡슐을 포함하는 시스템, 마이크로컵(microcup) 시스템, 에어 갭(air gap) 시스템, 및 문헌[C. M. Lampert, Displays; 2004, 25(5) published by Elsevier B.V., Amsterdam]에 기술된 다른 것에 적합하다. 가요성 디스플레이의 예는 다이내믹 키패드(dynamic keypad), e-페이퍼 와치(e-paper watch), 동적 가격책정 및 광고 장치(dynamic pricing and advertising device), e-리더(e-reader), 말 수 있는 디스플레이(rollable display), 스마트 카드 미디어(smart card media), 제품 포장, 휴대폰, 노트북, 디스플레이 카드, 디지털 표지 또는 쉘프 에지 라벨(shelf edge label) 등이다.
본 발명의 입자 및 분산액은 또한 광학, 전기광학, 전자, 전기화학, 전자사진, 전기습윤(electrowetting), 전기침투(electro-osmosis), 및 전기수력학 디스플레이 및/또는 장치, 예컨대 TIR(내부 전반사 전자 장치), 및 보안, 미용, 장식, 표지 및 진단 제품에 사용될 수 있다. 전기습윤 디스플레이에서의 사용이 바람직하다. 전기습윤(EW)은 액체 점적의 습윤 특성이 전기장의 존재에 의해 개질된 물리적 공정이다. 이러한 효과는 픽셀 내의 착색된 유체의 위치를 조정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 착색제를 함유하는 비-극성(소수성) 용매는 투명한 무색 극성 용매(친수성)와 혼합될 수 있고, 생성된 2-상 혼합물이 적합한 전기습윤 표면, 예를 들어 고도로 소수성인 유전 층에 위치될 때, 광학 효과가 달성될 수 있다. 샘플이 움직이지 않을 때, 착색된 비-극성 상은 소수성 표면을 적시고, 픽셀을 가로질러 퍼질 것이다. 관찰자에게, 픽셀은 착색된 것으로 나타날 것이다. 전압이 인가될 때, 표면의 소수성은 변경되고, 극성 상과 유전 층 사이의 표면 상호작용은 더 이상 불리하지 않다. 극성 상은 표면을 적시고, 이에 따라, 착색된 비-극성 상은, 예를 들어 픽셀의 한 구석에서 줄어든 상태가 된다. 관찰자에게, 픽셀은 이제 투명한 것으로 나타날 것이다. 전형적인 전기습윤 디스플레이 장치는, 특성, 예컨대 안정성 및 전하를 개선하기 위한 첨가제와 함께, 저 극성 또는 비-극성 용매 중 입자로 이루어진다. 이러한 전기습윤 유체의 예는 국제특허출원공개 제2011/017446호, 국제특허출원공개 제2010/104606호 및 국제특허출원공개 제2011/075720호와 같은 문헌에 기술되어 있다.
따라서, 인용된 문헌의 개시내용은 명백히 본원의 개시내용의 부분이다. 문맥 상 달리 지시되지 않는 한, 본원에 사용된 용어의 복수 형태는 단수 형태를 포함하는 것으로 간주되어야 하고, 그 역도 마찬가지이다. 개시된 본 발명의 모든 특징은 명백히 달리 지시되지 않는 한 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 바람직한 특징은 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 변형, 및 특징, 특히 바람직한 특징의 조합은 청구범위 및 실시예에 개시되어 있거나 이로부터 유도된다. 하기 실시예는 보호의 범주를 제한하지 않으면서 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예
FC-43 및 노벡(등록상표) 7500을 영국 소재 아코타 리미티드(Acota Ltd)에서 구입한다. 크리톡스(등록상표) 157 FS(H)(중량-평균 분자량(Mw) 7,000 내지 7,500)를 영국 소재 쥐비알 테크놀로지스(GBR Technologies)에서 구입한다. 메탄올을 브이더블알(VWR)에서 구입한다. 폴리비닐 피롤리돈(PVP, 중량-평균 분자량(Mw) 29,000) 및 폴리(아크릴산)(PAA, 중량-평균 분자량(Mw) 100,000), 솔벤트 블루 35를 영국 소재 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)에서 구입한다. 카본 블랙 FW200 또는 XPB229는 오리온 엔지니어드 카본스(Orion Engineered Carbons)로부터 수득된다. 솔벤트 블랙 27은 바스프(BASF)로부터 입수된다.
제형의 특징규명은 맬버른 나노ZS 입자 분석기를 사용하여 수행한다. 이러한 기기는 분산액에서의 입자 크기 및 전기영동 유체의 제타 전위를 측정한다. 제타 전위(ZP)는 전기영동 이동도의 실시간 측정에 의해 유도되고, 이에 따라 전기영동 제품에 사용하기 위한 유체의 적합성의 지표이다. 이러한 분산액의 색 좌표를, 달리 언급되지 않는 한 50 ㎛ 두께 유리 셀에서 전달 모드로 엑스-라이트 칼라(X-rite Color) i5 분광광도계를 사용하여 측정하고, 0.5 중량% 크리톡스(등록상표)를 갖는 입자의 3 중량% 분산액에서 공식화한다.
실시예 1: 카본 블랙 PVP 입자의 제조
크리톡스(등록상표) 157-FS(H)(1.8 g)를 FC-43(30 mL)에 용해시켜 오일 상을 제조한다.
개별적으로, 메탄올(10 mL), FW200(0.5 g) 및 PVP(3.6 g)를 합하고, 균일하고 균질하게 될 때까지 (빙욕에서 냉각하면서) 고전단 혼합에 의해 5분 동안 교반한다.
이어서, 2개의 상을 합하고, 전단 혼합기로 혼합한다.
이어서, 분산액을 (빙욕에서 냉각하면서) 브랜슨 소니파이어 상에서 40% 강도로 5분 동안 초음파처리하여 유화액을 제조한다.
유화액을 500 mL 플로렌틴 플라스크에 첨가하고, 메탄올을 회전 증발기 상에서 제거하고, 이때 욕의 온도는 60℃이고 압력은 300 mbar로 설정된다. 압력을 50 mbar 단계로 50 mbar 압력까지 감소시키고, 1시간 동안 방치하여 용매의 완전한 제거를 보장한다.
반응 혼합물을 50 ㎛ 천을 통해 여과한다. 고체 함량은 11.4 중량%이고, 입자 크기는 211 nm이다.
Zp: +6.4(3% 입자, FC-43 중 0.5% 크리톡스(등록상표) 157-FS(H)), 이동도: 0.03 x10-10 m2/Vs.
L*: 33, Y: 7.53, x: 0.41, y: 0.39.
실시예 2: 카본 블랙 PVP 입자의 제조
크리톡스(등록상표) 157-FS(H)(10.8 g)를 FC-43(120 mL)에 용해시켜 오일 상을 제조한다.
개별적으로, 메탄올(60 mL), 카본 블랙 FW200(3.0 g) 및 PVP(21.6 g)를 합하고, 빙욕에서 냉각하면서, 균일하게 될 때까지 고전단 혼합기를 사용하여 10분 동안 교반한다.
이어서, 2개의 상을 합하고, 빙욕에서 냉각하면서, 전단 혼합기로 10분 동안 혼합한다.
이어서, 분산액을 (빙욕에서 냉각하면서) 브랜슨 소니파이어 상에서 40% 강도로 5분 동안 초음파처리하여 유화액을 제조한다.
유화액을 500 mL 플로렌틴 플라스크에 첨가하고, 메탄올을 회전 증발기 상에서 제거하고, 이때 욕의 온도는 60℃이고, 압력은 300 mbar로 설정된다. 압력을 50 mbar 단계로 50 mbar 압력까지 감소시키고, 1시간 동안 유지한다. 플라스크를 수욕에서 들어올리고, 50 mbar에서 추가로 1시간 동안 유지하여 용매의 완전한 제거를 보장한다.
반응 혼합물을 50 ㎛ 천을 통해 황갈색 병으로 여과한다.
고체: 13.4%.
수율: 88%.
생성 혼합물을 100 nm 막을 사용하는 교반된 여과에 의해 농축하고, 10 psi에서 18시간 동안 여과한다.
고체: 22.8%.
이어서, 농축된 혼합물을 상기한 바와 동일한 조건 하에 재여과하여 고체 함량을 증가시킨다.
고체: 27.6%.
크기: 243 nm.
Zp: +40.2(3% 입자, FC-43 중 0.5% 크리톡스(등록상표) 157-FS(H)), 이동도: 0.009 x10-10 m2/Vs.
실시예 3: 용매 교환에 의한 카본 블랙 PVP 입자의 제조
크리톡스(등록상표) 157-FS(H)(10.8 g)를 FC-43(120 mL)에 용해시켜 오일 상을 제조하고, 10분 동안 고전단 혼합을 수행한다.
개별적으로, 메탄올(60 mL), 카본 블랙 FW200(3.0 g) 및 PVP(21.6 g)를 합하고, (빙욕에서 냉각하면서) 균일하게 될 때까지 고전단 혼합에 의해 10분 동안 교반한다.
이어서, 2개의 상을 합하고, 전단 혼합기에 의해 10분 동안 혼합한다.
이어서, 분산액을 (빙욕에서 냉각하면서) 브랜슨 소니파이어 상에서 40% 강도로 5분 동안 초음파처리하여 유화액을 제조한다.
유화액을 500 mL 플로렌틴 플라스크에 첨가하고, 메탄올을 회전 증발기 상에서 제거하고, 이때 욕의 온도는 60℃이고, 압력은 300 mbar로 설정된다. 압력을 50 mbar 단계로 50 mbar 압력까지 감소시키고, 용매의 완전한 제거를 보장하기 위해 1시간 동안 유지한다.
반응 혼합물을 50 ㎛ 천을 통해 황갈색 병으로 여과한다.
고체: 13.4%.
수율: 85%.
이어서, 생성 혼합물을, 100 nm 막을 사용하여 교반 여과하고, 10 psi에서 2일 동안 여과한다.
고체: 33.6%.
대량 생성물: 15.98 g(31.53 g FC-43).
47.29 g의 노벡(등록상표) 7500을 이 단계에서 첨가한다.
이어서, 농축된 혼합물을 이전과 동일한 조건 하에 재여과하여 고체 함량을 증가시킨다.
고체: 41.5%.
Zp: +93.7(3% 입자, FC-43 중 0.5% 크리톡스(등록상표) 157-FS(H)), 이동도: 0.02 x10-10 m2/Vs.
크기: 282 nm.
실시예 4: 카본 블랙 PAA 입자의 제조
크리톡스(등록상표) 157-FS(H)(0.8 g)를 FC-43(30 mL)에 용해시켜 오일 상을 제조한다.
개별적으로, 메탄올(10 mL), XPB229(0.35 g) 및 PAA(1.6 g)를 합하고, 균일하게 될 때까지 교반하고, 빙욕에서 냉각하면서 5분 동안 고전단 혼합한다.
이어서, 2개의 상을 합하고, 빙욕에서 냉각하면서 투랙스(Turrax) 고전단 혼합기에 의해 혼합한다.
분산액을, 빙욕에서 냉각하면서, 브랜슨 소니파이어 상에서 40% 강도로 5분 동안 초음파처리하여 유화액을 형성한다.
유화액을 500 mL 플로렌틴 플라스크에 첨가하고, 메탄올을 회전 증발기 상에서 제거하고, 이때 욕의 온도는 60℃이고, 압력은 300 mbar로 설정된다. 압력을 50 mbar 단계로 50 mbar 압력까지 감소시키고, 용매의 완전한 제거를 보장하기 위해 1시간 동안 유지한다.
반응 혼합물을 50 ㎛ 천을 통해 여과한다.
크기: 382 nm.
Zp: +23.7(3% 입자, FC-43 중 0.5% 크리톡스(등록상표) 157-FS(H)), 이동도: 0.005 x10-10 m2/Vs.
실시예 5: 추가적인 청색 염료를 사용하는 카본 블랙 및 PAA의 제조
크리톡스(등록상표) 157-FS(H)(1.8 g)를 FC-43(30 mL)에 용해시켜 오일 상을 제조한다.
개별적으로, 메탄올(10 mL), XPB229(0.5 g), 솔벤트 블루 35(0.1 g) 및 PAA(3.6 g)를 합하고, 균일하게 될 때까지 교반하고, 빙욕에서 냉각하면서 5분 동안 고전단 혼합한다.
이어서, 2개의 상을 합하고, 빙욕에서 냉각하면서 투랙스 고전단 혼합기에 의해 혼합한다.
이어서, 용액을, 빙욕에서 냉각하면서, 브랜슨 소니파이어 상에서 40% 강도로 5분 동안 초음파처리하여 유화액을 제조한다.
유화액을 500 mL 플로렌틴 플라스크에 첨가하고, 메탄올을 회전 증발기 상에서 제거하고, 이때 욕의 온도는 60℃이고, 압력은 300 mbar로 설정된다. 압력을 50 mbar 단계로 50 mbar 압력까지 감소시키고, 용매의 완전한 제거를 보장하기 위해 1시간 동안 유지한다.
반응 혼합물을 50 ㎛ 천을 통해 여과한다.
크기: 356 nm, L*: 5.41, Y: 0.5999, x: 0.47, y: 0.42.
실시예 6: 첨가된 흑색 염료에 의한 카본 블랙 및 PVP의 입자의 제조
크리톡스(등록상표) 157-FS(H)(0.72 g)를 FC-43(20 mL)에 용해시켜 오일 상을 제조한다.
개별적으로, 메탄올(10 mL), FW200(0.4 g), 솔벤트 블랙 27(0.1 g) 및 PVP(3.6 g)를 합하고, 균일하게 될 때까지 교반하고, 빙욕에서 냉각하면서 5분 동안 고전단 혼합한다.
2개의 상을 합하고, 빙욕에서 냉각하면서 고전단 혼합한다.
용액을, 빙욕에서 냉각하면서, 브랜슨 소니파이어 상에서 40% 강도로 5분 동안 초음파처리하여 유화액을 제조한다.
유화액을 500 mL 플로렌틴 플라스크에 첨가하고, 메탄올을 회전 증발기 상에서 제거하고, 이때 욕의 온도는 60℃이고, 압력은 300 mbar로 설정된다. 압력을 50 mbar 단계로 50 mbar 압력까지 감소시키고, 용매의 완전한 제거를 보장하기 위해 1시간 동안 유지한다.
반응 혼합물을 50 ㎛ 천을 통해 여과한다, 크기: 252 nm.
수율: 78%.
L*: 12.23, Y: 1.44, x: 0.44, y: 0.40.

Claims (20)

  1. a) 하나 이상의 중합체, 하나 이상의 카본 블랙 안료, 하나 이상의 극성 용매, 하나 이상의 비-극성 불화된 용매 및 하나 이상의 계면활성제를 포함하는 역 유화액(reverse emulsion)을 제조하는 단계; 및
    b) 증발 방법에 의해 극성 용매를 제거하되, 비-극성 불화된 용매를 제거하지 않는 단계
    를 포함하는, 전기영동 장치에 사용하기 위한, 하나 이상의 비-극성 불화된 용매에 분산된 흑색 중합체 입자의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    단계 a)의 역 유화액이, a1) 하나 이상의 중합체, 하나 이상의 카본 블랙 안료 및 하나 이상의 극성 용매를 혼합하여 극성 상을 제조하고, a2) 하나 이상의 비-극성 불화된 용매 및 하나 이상의 계면활성제를 혼합하여 비-극성 상을 제조하고, a3) 상기 극성 상 및 상기 비-극성 상을 합하고, a4) 합한 상을 균질화시켜 역 유화액을 제조함으로써, 제조되는, 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    단계 a)의 중합체가 비-극성 불화된 용매에 불용성인 하나 이상의 단량체로부터 제조되거나, 상기 단량체는 가용성이지만 상기 중합체는 비-극성 불화된 용매에 불용성인, 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 a)의 중합체가 폴리(비닐 피롤리돈), 폴리(아크릴아미드), 폴리(아크릴산) 및 폴리(메타크릴산)으로부터 선택되는, 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 a)에 사용된 비-극성 불화된 용매가 1.3 이하의 굴절률, 10 이하의 유전 상수, 5 cst 이하의 점도 및 80℃ 이상의 비등점, 및 단계 a)에 사용된 중합체와 유사한 굴절률 및 밀도를 갖는 과불화된 탄화수소인, 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 a)에 사용된 극성 용매가 물, 저분자량 알코올, 메틸 에틸 케톤, 아세토니트릴, 다이메틸설폭사이드(DMSO), 다이메틸포름아미드(DMF) 및 이들의 혼합물, 바람직하게는 물 및/또는 메탄올로부터 선택되는, 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    역 유화액이 비-극성 상으로서 퍼플루오로(트라이부틸아민), 및 극성 상으로서 물, 에탄올, 메탄올, 메틸 에틸 케톤, 산업용 변성 알코올(industrial methylated spirit） 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    청색 또는 흑색 염료가 단계 a)에 첨가되는, 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    비-극성 불화된 용매를 농축하는 추가적인 단계 c)를 포함하는 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    비-극성 불화된 용매를 제거하는 추가적인 단계 c')를 포함하는 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법에 의해 제조되거나, 제10항에 따라 제조된 흑색 입자를 포함하는 분산액.
  12. 비-극성 불화된 용매, 선택적으로 상기 비-극성 불화된 용매에 가용성인 염료, 및 흑색 입자를 포함하되, 상기 흑색 입자가 카본 블랙, 선택적으로 청색 및/또는 흑색 염료, 중합체, 및 불화된 계면활성제를 포함하는, 분산액.
  13. 제12항에 있어서,
    퍼플루오로(트라이부틸아민), 및 카본 블랙, 폴리(비닐 피롤리돈) 및/또는 폴리(아크릴산)으로 이루어진 흑색 입자, 및 일작용성 카복실산 말단 기 및 5,000 내지 8,000의 중량-평균 분자량(Mw)을 갖는 폴리(헥사플루오로프로필렌 옥사이드) 중합체성 계면활성제를 포함하는 분산액.
  14. 광학, 전기광학, 전자, 전기화학, 전자사진, 전기습윤, 전기침투, 전기수력학 및 전기영동 디스플레이 및/또는 장치, 및 보안, 미용, 장식, 표지 및 진단 제품에서, 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 분산액 또는 제10항에 따라 제조된 착색 또는 흑색 입자의 용도.
  15. 제14항에 있어서,
    장치가 단색, 이색 또는 다색 전기영동 장치인, 용도.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    장치가 내부 전반사(Total Internal Reflection: TIR) 유형 장치인, 용도.
  17. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 분산액을 포함하는 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    장치가 전기영동 디스플레이 장치인, 장치.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    장치가 다이내믹 키패드(dynamic keypad), e-페이퍼 와치(e-paper watch), 동적 가격책정 및 광고 장치(dynamic pricing and advertising device), e-리더(e-reader), 말 수 있는 디스플레이(rollable display), 스마트 카드 미디어(smart card media), 제품 포장, 휴대폰, 노트북, 디스플레이 카드, 디지털 표지 또는 쉘프 에지 라벨(shelf edge label)인, 장치.
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