[发明专利]密度可控的电子纸用彩色电泳颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子纸用彩色电泳颗粒的制备领域，特别涉及一种密度可调的以纳米颜料为核、聚合物为中间层、二氧化硅为壳层的复合结构电泳颗粒的制备方法。

背景技术

作为一种新兴的显示器，电子纸具有能耗低、日光可读性良好、生产成本低廉、易制成柔性显示器等优点，是极具发展潜力的柔性电子显示器。

电子纸的显示原理是：在电子纸器件中，浸在电泳介质中的表面带有电荷的电泳颗粒在电场的作用下向相反电性电极移动使像素变亮或变暗，从而实现显示。

实现电子纸的彩色显示是目前电子纸领域的研究热点之一。目前实现彩色显示普遍采用的方法是在双色电子纸上添加彩色滤光膜。这种方法虽然工艺简单，但因为滤光膜的存在，大约70％的反射光被损失掉，大大影响了电子纸显示的亮度。为弥补这一不足，有学者提出了控制电泳速度法和子象素法来实现电子纸的彩色显示。而高质量的彩色电泳颗粒是实现彩色显示的基础。

电泳颗粒是电子纸的重要组成部分，其形貌、密度、表面性质、光学性质等都对电子纸的使用寿命、响应速度、显示的清晰度起着关键作用。这就对电泳颗粒提出了一系列要求，比如密度应与分散介质接近；在分散介质中溶解度低、无溶胀性，具有良好的光学性能，表面带电或易吸附电荷等。而彩色电泳颗粒除需要满足以上要求外，还要有鲜艳的色彩及良好的耐晒性。

Jeong Ho An等(参见文献“Negatively Charged Ultrafine Black Particles ofP(MMA-co-EGDMA)by Dispersion Polymerization for ElectrophoreticDisplays”，Macromolecules，2005年第38期7485～7491页)，采用无乳聚合法合成了含油蓝染料的PMMA-co-EGDMA的蓝色电泳颗粒。该法得到的电泳颗粒粒径均一，但由于该法采用染料为电泳颗粒着色，而染料本身存在耐候性差，在太阳光下长时间照射易褪色的缺点，使这种电泳颗粒的应用存在局限性。Kikuo Okuyama等(参见文献“Preparation and Characterization ofNanopigment-Poly(styrene-co-n-butyl acrylate-co-methacrylic acid)CompositeParticles by High Speed Homogenization-Assisted Suspension Polymerization”，Journal of Applied Polymer Science，2008年，第108期，1288～1297页)，在均化器的作用下合成了酞菁蓝和聚(苯乙烯-丁基丙烯酸酯-甲基丙烯酸)复合结构。采用这种方法制得的彩色电泳颗粒因为使用了比较稳定的酞菁纳米颜料作为着色剂，可以大大提高电泳颗粒的耐候性，但是由于所采用工艺的限制，制得的电泳颗粒粒径偏大，电泳颗粒的粒径分布在4～9μm。电泳颗粒的粒径过大易使电泳颗粒不能在电子纸的显示面紧密排列，影响了电子纸的显示亮度，降低了电子纸的显示质量。同时，该方法制备出来的颗粒聚合物直接暴露在有机电泳介质中，有机溶剂易使聚合物溶胀，影响电泳颗粒的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种形貌规则、密度可控、表面电荷丰富、耐晒性能良好的彩色电泳颗粒的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：首先，采用细乳液聚合法在各种颜色的纳米颜料颗粒表面包覆聚合物，形成表面带电的彩色聚合物纳米球；然后，在得到的彩色聚合物纳米球表面采用法(“Controlled GrowthOf Monodisperse Silica Spheres In Micron Size Range”，J.Colloid Interface Sci.，1968年，第26期，62页)包覆透明的氧化硅壳层，得到以纳米颜料为核、聚合物为中间层、二氧化硅为壳的复合结构电泳颗粒。

本发明的密度可控的电子纸用彩色电泳颗粒的制备方法包括以下步骤：

(1)在反应器中，将表面活性剂溶解分散在水中，得到表面活性剂溶液，其中表面活性剂在水中的初始浓度为0.5～20g/L，优选为5～20g/L；

(2)将纳米颜料颗粒加入到聚合物单体中，然后在超声器中进行超声(一般为10分钟左右)，使纳米颜料颗粒在聚合物单体中分散均匀得到分散液，其中纳米颜料颗粒在聚合物单体中的浓度为1～220g/L，优选为10～100g/L；