[发明专利]一种电子墨水微胶囊的制备装置及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子墨水微胶囊的制备装置和制备方法，属于电子墨水技术领域。

背景技术

近年来，电子墨水显示作为一种新型显示技术受到广泛关注。电子墨水微胶囊是将包含有电泳粒子和分散介质的电泳显示液包裹在微胶囊内，在电场作用下使颜料粒子在微胶囊内实现电泳显示。微胶囊抑制了电泳粒子在大于胶囊尺度范围内的团聚、沉积，提高了电泳显示液的稳定性，延长了使用寿命。与现今流行的阴极射线管(CRT)、液晶显示(LCD)等显示技术相比，电子墨水具有对比度高、宽视角、低价格、低功耗、稳态显示、厚度薄、可实现柔性显示等优点。

目前公开报道的电子墨水微胶囊的制备方法主要包括界面聚合法，原位聚合法和复凝聚法等。西北工业大学赵晓鹏等人在中国发明专利ZL02139591.8中公开了以硬脂胺改性酞菁绿为颜料颗粒，四氯乙烯为溶剂，Span-80为表面活性剂，脲甲醛树脂为壁材，采用原位聚合法制备得到绿色的、粒径为30～80微米大小的微胶囊；赵晓鹏等人还在中国发明专利ZL2139592.6和ZL2139478.4中公开了用原位聚合法制备蓝色电子墨水微胶囊和白色电子墨水微胶囊；天津大学李祥高等公开了用复凝聚法制备壁材为羧基丁腈/明胶与阿拉伯胶、粒径在50～120微米的黑白电子墨水微胶囊的方法(中国公开专利号：101850229A)。

Foris等人在美国专利(Capsule manufacture，US 4001140)中也提到采用一步原位聚合法以脲甲醛树脂为壁材获得电子墨水微胶囊。

为了提高显示的对比度，要求微胶囊粒径更小且均匀，微胶囊内包含的电泳粒子含量尽可能均匀。然而现有的方法中工艺参数和操作条件对微胶囊的包覆率、表面形貌和粒径分布等有很大影响，产品的可重复性不强，特别是制出的微胶囊粒径不均，需要通过分级进行筛分，制造效率比较低。因此发明一种简单易行、粒径大小可控的微胶囊制备方法和装置，具有重要的理论意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备电子墨水微胶囊的方法和装置，以实现高对比度和高分辨率的电子墨水显示。

电子墨水微胶囊由囊壁与囊芯构成，囊壁材料为高分子聚合物，囊芯为电泳显示液，电泳显示液由电泳粒子、分散介质及分散剂构成。壁材由高分子聚合物及助剂组成。本发明提供的制备方法，利用一种装置从不同的通道同时分别喷出囊芯液滴和囊壁溶液，囊壁与囊芯液滴发生碰撞，囊壁吸附在囊芯粒子表面，形成一层均匀致密的包覆层，从而得到微胶囊。

所述的装置由一根外管9和一根内管10构成套管，在内、外管之间留有通道，在套管一端外管上设有连续相进口管8，同一端内管上设有分散相进口管7；在套管另一端外管轴向设有连续相出口管11，同一端内管轴向设有分散相出口管12，内管出口套在外管出口内，内管出口管与外管出口管之间设有通道，并且在外管9出口管径向设有一气体脉冲连接管14并连有一个气体脉冲装置，气体脉冲连接管位于内管出口管下面。。内管直径为5～100微米，内管出口管直径为1～50微米；外管直径为20～200微米，外管出口管直径为10～100微米；外管出口14处连接的一个气体脉冲装置用来控制微胶囊液滴的下落；内、外管优选为金属管，内管内外表面和外管内表面是通过抛光处理的光滑面。

本发明利用上述电子墨水微胶囊的制备装置制备电子墨水微胶囊的方法，具体制备步骤和条件如下：

(1)制备电泳显示液。

(2)常温下，在固含量为10％～60％的高分子聚合物水溶液中加入助剂，助剂量为聚合物质量的0.1％～5％，搅拌5～10min，配制成囊壁溶液。

(3)常温下，电泳显示液从上述装置的分散相进口管7进入内管，高分子聚合物溶液从上述装置的连续相进口管8进入外管，电泳显示液与高分子聚合物溶液的体积流量比1∶1～1∶40优选为1∶1～1∶20，电泳显示液通入内管的流量最好为0.1～40L/hr，高分子溶液通过外管的流量最好为1～100L/hr。可以采用离心泵、蠕动泵或计量泵附带流量计调节反应溶液注入速率；

(4)打开气体脉冲装置，使微胶囊液滴落在疏水性收集槽中，并加热固化得到微胶囊产物。

上述(2)步骤中所述的高分子聚合物可以用亲水性高分子树脂，如丙烯酸类、聚氨酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯、明胶、阿拉伯胶、羧甲基纤维素、甲基纤维素、羧乙基纤维素等，可以是其中的一种或几种的混合物。