[发明专利]核-层-壳结构的电泳粒子及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种核-层-壳结构的电泳粒子及制备方法，特别是一种二氧化钛/二氧化硅/阳离子聚合物核-层-壳结构电泳粒子及制备方法，属于电泳显示技术。

背景技术

电泳显示技术作为一种新型的显示技术而受到广泛关注。微胶囊型电泳显示器作为电泳显示器件的一种，克服了粒子在大尺度范围内容易发生团聚的缺点，提高了显示器件的稳定性，同时具有对比度高，超低能耗，可实现柔性显示的优点。在微胶囊型电泳显示器件中,电泳粒子起着重要的作用。传统的电泳粒子一般是选择与分散介质密度相匹配的颜料粒子，然后加入电荷控制剂、稳定剂等配制成电泳显示液。二氧化钛具有良好的化学稳定性，热稳定性，无毒和高白度等优点，适合作为电泳粒子。但又由于其具有密度较大，与电介质相容性差，带电量低等缺点导致显示器件的使用寿命短。目前有许多人采用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、乙烯基吡啶等聚合物改性二氧化钛，但这种电泳粒子粒径不均一，带电量低。

为了克服传统电泳粒子的不足，王世荣等人发明了以有机烯烃聚合物中空微球为种子，外层包覆二氧化钛的白色电泳粒子[1][王世荣,王彩艳,李祥高.申请号:200710060157.3,公开号:CN 101210120A],虽然降低了电泳粒子的密度，扩大了分散介质的选择范围，但是电泳粒子的带电量需进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核-层-壳结构的电泳粒子及其制备方法，所述的核-层-壳结构的复合型电泳粒子，与有机溶剂的相容性好，粒径均一，粒子表面带电量大，在电场作用下能够快速响应，克服了二氧化钛粒子响应速度慢，密度大与有机溶剂相容性不好的缺点。其制备方法过程简单。

本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种核-层-壳结构的电泳粒子，其特征在于，该电泳粒子为100~300 nm，它的核材为二氧化钛纳米粒，二氧化钛纳米粒之外为二氧化硅层，层厚为1~10 nm，二氧化硅与二氧化钛的摩尔比为1:5~15，二氧化硅层外为阳离子聚合物壳，壳厚度为3~30 nm，所述的阳离子聚合物为由甲基丙烯酸烷基胺基酯类季铵盐-甲基丙烯酸酯类聚合物、N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯类季铵盐-甲基丙烯酸酯类聚合物、甲基丙烯酰胺烷基胺基酯类季铵盐-甲基丙烯酸酯类聚合物、乙烯基吡啶类季铵盐-甲基丙烯酸酯类聚合物、甲基丙烯酸烷基胺基酯类季铵盐-苯乙烯类聚合物、N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯类季铵盐-苯乙烯类聚合物、甲基丙烯酰胺烷基胺基酯类季铵盐-苯乙烯类聚合物和乙烯基吡啶类季铵盐-苯乙烯类聚合物的其中的一类聚合物，与多甲基丙烯酸酯类、多烯丙基胺类和多丙烯酰胺类交联剂的其中一类交联剂照质量比为1:0~0.5组成，阳离子聚合物与二氧化钛纳米粒和二氧化硅层的质量之和的比为1: 0.6~19。

本发明所提供的核-层-壳结构的电泳粒子的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将二氧化钛分散到无水乙醇中配制成质量分数为0.004~0.02分散液，按该分散液中的乙醇质量计，再加入0.03~0.2倍的氨水和0.001~0.009倍的正硅酸乙酯，在反应温度30~50 ℃，反应2~5 h，经离心分离后，采用乙醇洗涤除去残留的小分子物质后干燥得到二氧化钛/二氧化硅型无机复合纳米粒；

（2）将步骤（1）二氧化钛/二氧化硅型无机复合纳米粒分散到甲苯中配制成质量分数为0.008~0.04的分散液，按该分散液中的甲苯质量计，再加入0.003~0.006倍的三乙胺，及按该分散液中的二氧化钛/二氧化硅型无机复合纳米粒质量计，再加入2~14倍的3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTS），搅拌并在90~120 ℃温度下反应10~30 h，经离心分离后，分别用甲苯和丙酮洗涤除去残留的小分子物质，干燥得到氨基化的二氧化钛/二氧化硅型无机复合纳米粒；

（3）将步骤（2）制的氨基化的二氧化钛/二氧化硅型无机复合纳米粒分散在甲苯中配制成质量分数为0.01~0.05分散液，按该分散液中的甲苯质量计，再加入0.15~0.25倍的三乙胺，并在冰浴条件下，按该分散液中的氨基化的二氧化钛/二氧化硅型无机复合纳米粒质量计，向其中滴加2~27倍的2-溴异丁酰溴的甲苯溶液，所述的2-溴异丁酰溴的甲苯溶液的质量分数为0.35~1，搅拌0.5~3 h后，再于室温反应10~30 h，经离心分离后，用丙酮与水洗涤除去残留的小分子后，经干燥得到原子转移自由基聚合（ATRP）用引发剂-溴代二氧化钛/二氧化硅型无机复合纳米粒；