專利名稱：電子墨水微膠囊及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于電泳顯示的電子墨水微膠囊及其制備方法。
背景技術：
電泳顯示是基于懸浮在分散介質(zhì)中的帶電粒子的電泳現(xiàn)象而進行顯示的技術，具體是使夾在電極間的帶電物質(zhì)在電場的作用下運 動，并通過改變外加電場方向，使得帶電物質(zhì)的運動導致交替顯示兩種或兩種以上不同顏色。與現(xiàn)有的顯示技術相比，電泳顯示具有高亮度、高對比度、圖像穩(wěn)定、低功耗、柔性等優(yōu)點。電子墨水是一種用于電泳顯示的微膠囊型液態(tài)材料，是將電泳粒子和絕緣懸浮液封裝于微膠囊內(nèi)，從而能夠抑制電泳粒子的聚集和沉積，提高了電泳顯示的穩(wěn)定性和使用壽命。微膠囊可以通過混合在液體粘合劑中并用噴墨打印、涂刷等方式涂布于基材上，因此可用于柔性顯示。Barrett Comiskey等用脲醒樹脂微膠囊包封電泳系統(tǒng)。脲醒樹脂微膠囊壁材的機械強度較大，但柔韌性較差，因此用這種材料制作柔性電泳時，耐刮、耐壓性能較差。Nakamura等公開了一種用于電泳顯示的明膠-阿拉伯膠體系微膠囊的制備方法。該微膠囊穩(wěn)定性好，但由于阿拉伯膠是一種進口產(chǎn)品，大規(guī)模的商業(yè)用途會導致成本過高；此外阿拉伯膠易降解，長期使用會降低微膠囊的阻隔性。中國專利申請200310108941. 9公開了一種用于電泳顯示的微凝膠的制備方法。該制備方法利用苯乙烯-馬來酸酐共聚物的水解物與明膠發(fā)生復凝聚來制備性能穩(wěn)定的、密封圓形微膠囊。但是該膠囊對電泳介質(zhì)的阻隔性有待進一步提高。并且苯乙烯-馬來酸酐是石油化工產(chǎn)品，其價格隨石油資源的不斷消耗而逐漸增長。因此，為了進行大規(guī)模生產(chǎn)，必須尋找更加低成本、來源廣泛的材料代替阿拉伯膠或苯乙烯-馬來酸酐。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術中存在的問題，S卩，電子墨水微膠囊阻隔性、柔性較差，且制備成本高，本發(fā)明的目的在于提供一種電子墨水微膠囊，包括囊壁和囊芯，所述囊芯為電泳懸浮液，所述囊壁包括明膠層和硅溶膠層。在本發(fā)明的電子墨水微膠囊中，明膠層相對硅溶膠層位于電子墨水微膠囊內(nèi)部。另外，囊壁中二氧化硅與明膠的質(zhì)量比可以為O. 05 3 1，優(yōu)選為0.05 2 I。本發(fā)明還提供一種制備上述電子墨水微膠囊的方法，該方法通過復凝聚法由明膠和硅溶膠制備所述電子墨水微膠囊。具體可以包括以下步驟a、向娃溶膠中加入電泳懸浮液,制備Pickeriing乳液；b、將明膠水溶液加入到所述Pickering乳液中，進行復凝聚反應；C、將反應液冷卻至0°C 15°C，向其中加入交聯(lián)劑，進行固化反應，優(yōu)選固化2 10小時，更優(yōu)選固化3 5小時；d、調(diào)節(jié)固化反應液的pH值至7 12，優(yōu)選調(diào)節(jié)至8 11，然后升溫至30°C 60°C繼續(xù)進行反應，優(yōu)選反應I 3小時。
本發(fā)明的Pickering乳液是指被無機固體顆粒穩(wěn)定的乳液。所述無機固體顆粒包覆在分散相液滴表面，阻止了液滴之間的聚集，從而制得穩(wěn)定的油/水分散相。在本發(fā)明中，納米二氧化娃顆粒包覆在電泳懸浮液滴表面，形成穩(wěn)定的Pickering乳液。通過使娃溶膠與明膠進行復凝聚反應，能夠容易地使明膠包覆在電泳懸浮液表面。而在現(xiàn)有技術中，采用傳統(tǒng)的液態(tài)乳化劑包覆電泳懸浮液表面，在進行復凝聚反應時傳統(tǒng)的乳化劑會阻礙明膠對電泳懸浮液的包覆。在上述步驟a中，所述硅溶膠優(yōu)選為堿性水分散體系，優(yōu)選其pH值為8 11，硅溶膠中二氧化硅質(zhì)量百分比為O. I % 25%，優(yōu)選為1% 16%，特別優(yōu)選7% 16%。本發(fā)明所使用的硅溶膠可以是市售的堿性硅溶膠，也可以利用納米二氧化硅顆粒自制堿性硅溶膠，所述納米二氧化娃顆粒的粒徑優(yōu)選為5nm 150nm。在Pickering乳液中，電泳懸浮液與硅溶膠中的二氧化硅的質(zhì)量比為I 100 1，優(yōu)選為I 90 1，特別優(yōu)選為2 90 : I。在上述步驟b中，優(yōu)選所述硅溶膠的等電點低于所述明膠的等電點?？梢岳名}酸、硫酸、醋酸、檸檬酸或酒石酸將反應液PH值調(diào)至2. 5 6. 5，優(yōu)選為2. 5 4，進行所述復凝聚反應。明膠水溶液的質(zhì)量百分比可以為O. 1% 30%，優(yōu)選為10% 29%，并且水溶液溫度優(yōu)選為40°C-70°C。所述明膠可以使用A型明膠或B型明膠，優(yōu)選使用A型明膠。另外，優(yōu)選二氧化硅與明膠的質(zhì)量比為O. 05 3 1，更優(yōu)選為O. 05 2 I。在上述步驟c中，所述交聯(lián)劑可以選自甲醛、乙醛、丁二醛、戊二醛中的一種或多種。本發(fā)明的電子墨水微膠囊由于使用介電常數(shù)低的硅溶膠，所以囊壁介電常數(shù)低，可以低電壓驅(qū)動，從而節(jié)約能耗，降低成本。并且由于硅溶膠本身無色，不會因老化降解而變色，所以不影響被覆蓋物的顏色特性。另外，由于硅溶膠本身化學穩(wěn)定性極好，又可與明膠發(fā)生縮合反應形成緊密結(jié)合，明顯提高了膠囊壁對電泳介質(zhì)的阻隔性，而且使囊壁同時滿足機械強度和柔韌性的要求，可用于柔性顯示。


圖I為實施例I的電子墨水微膠囊的結(jié)構示意圖。
具體實施例方式下面列舉具體實施例對本發(fā)明的電子墨水微膠囊的制備方法進行說明。但本發(fā)明并不限于這些實施例。電泳懸浮液的制備將20g鈦白粉、20g偶氮類染料、55g四氯化碳、5g電荷控制劑聚異丁二酸酐混合均勻，制備IOOg電泳懸浮液，備用。實施例I利用去離子水制備IOOg 二氧化硅質(zhì)量百分比為7%的硅溶膠，其呈堿性。在攪拌狀態(tài)下向娃溶膠中添加12g電泳懸浮液,形成Pickeriing乳液。將3. 5g明膠溶于31. 5g60°C去離子水中，得明膠水溶液。然后將制得的明膠水溶液加入到上述Pickering乳液中。并向其中緩慢加入醋酸調(diào)節(jié)PH值至4. O，進行2小時復凝聚反應。將反應液冷卻至5°C，力口入3毫升37%的甲醛水溶液使之固化交聯(lián)5小時。向反應液中緩慢加入3%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值至8，然后升溫至55°C，繼續(xù)反應2小時，即得到電子墨水微膠囊。實施例2利用去離子水制備IOOg 二氧化硅質(zhì)量百分比為16. 5%的硅溶膠，其呈堿性。在超聲狀態(tài)下向娃溶膠中添加23g電泳懸浮液,形成Pickeriing乳液。將5. 5g明膠溶于49. 5g60°C去離子水中，得明膠水溶液。然后將制得的明膠水溶液加入到上述Pickering乳液中。并向其中緩慢加入檸檬酸調(diào)節(jié)PH值至2. 5，進行2小時復凝聚反應。將反應液冷卻至5°C，加入3毫升37%的乙醛水溶液使之固化交聯(lián)5小時。向反應液中緩慢加入3%氫氧化鈉溶 液調(diào)節(jié)PH值至8，然后升溫至55°C，繼續(xù)反應2小時，即得到電子墨水微膠囊。實施例3利用去離子水制備IOOg 二氧化硅質(zhì)量百分比為1%的硅溶膠，其呈堿性。在超聲狀態(tài)下向娃溶膠中添加90g電泳懸浮液,形成Pickering乳液。將20g明膠溶于49. 5g 60°C去離子水中，得明膠水溶液。然后將制得的明膠水溶液加入到上述Pickering乳液中。并向其中緩慢加入檸檬酸調(diào)節(jié)PH值至6. 5，進行2小時復凝聚反應。將反應液冷卻至5°C，力口入3毫升37%的甲醛水溶液使之固化交聯(lián)5小時。向反應液中緩慢加入3%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值至11，然后升溫至55°C，繼續(xù)反應2小時，即得到電子墨水微膠囊。形狀觀察在掃描電子顯微鏡下觀察實施例I 3中制備得到的含有電子墨水微膠囊的液滴。在掃描電子顯微鏡下可觀察到本發(fā)明制備得到的電子墨水微膠囊呈大致圓形，其粒徑為O. 8 μ m 5 μ m，且微膠囊表面平滑，視野內(nèi)無二氧化硅顆粒和明膠分子。顯微鏡下可觀察到本發(fā)明的電子墨水微膠囊包括囊芯(即電泳懸浮液)2和由明膠層I和硅溶膠層3構成的囊壁。如圖I所示。滲透性評價將實施例I 3中制備得到的電子墨水微膠囊在丙酮溶液中浸泡超聲30分鐘，結(jié)果無電泳懸浮液滲漏。由此證明本發(fā)明制備得到的電子墨水微膠囊對電泳介質(zhì)的阻隔性良好。電子紙器件的性能測試利用實施例I 3中制備得到的電子墨水微膠囊制作電子紙器件，經(jīng)測試，畫面由全黑至全白的響應時間為O. 91 I. 10秒，切斷電源后仍可維持全白畫面，符合電子墨水微膠囊雙穩(wěn)態(tài)顯示的特性。顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的構思和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權利要求
1.一種電子墨水微膠囊，包括囊壁和囊芯，其特征在于，所述囊壁包括明膠層和硅溶膠層。
2.根據(jù)權利要求I所述的電子墨水微膠囊，其特征在于，所述明膠層相對所述硅溶膠層位于所述電子墨水微膠囊內(nèi)部。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的電子墨水微膠囊，其特征在于，所述囊壁中二氧化硅與明膠的質(zhì)量比為O. 05 3 I。
4.制備權利要求I或2所述的電子墨水微膠囊的方法，其特征在于，通過復凝聚法，由明膠和硅溶膠制備所述電子墨水微膠囊。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，包括以下步驟 a、向娃溶膠中加入電泳懸浮液，制備Pickering乳液； b、將明膠水溶液加入到所述Pickering乳液中,進行復凝聚反應； C、將反應液冷卻至0°C 15°C，向其中加入交聯(lián)劑，進行固化反應； d、調(diào)節(jié)固化反應液的pH值至7 12，然后升溫至30°C 60°C繼續(xù)進行反應。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述硅溶膠為堿性水分散體系，并且所述硅溶膠的等電點低于所述明膠的等電點。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步驟b中，利用鹽酸、硫酸、醋酸、檸檬酸或酒石酸將反應液PH值調(diào)至2. 5 6. 5，進行所述復凝聚反應。
8.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步驟a中，所述電泳懸浮液與所述硅溶膠中的二氧化硅的質(zhì)量比為I 100 I。
9.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步驟b的所述明膠水溶液中，明膠質(zhì)量百分比為O. 1% 30%，并且水溶液溫度為40°C -70°C。
10.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其特征在于，步驟C中的所述交聯(lián)劑為選自甲醛、乙醛、丁二醛、戊二醛中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子墨水微膠囊及其制備方法。所述電子墨水微膠囊包括囊壁和囊芯(2)，所述囊壁包括明膠層(1)和硅溶膠層(3)。所述電子墨水微膠囊通過復凝聚法由明膠和硅溶膠制備得到。本發(fā)明的電子墨水微膠囊由于采用堿性硅溶膠作為固體穩(wěn)定劑，囊壁介電常數(shù)低，所以可以低電壓驅(qū)動，從而節(jié)約能耗，降低成本。并且，由于硅溶膠本身化學穩(wěn)定性良好，可與明膠發(fā)生縮合反應形成緊密結(jié)合，明顯提高了微膠囊壁對電泳介質(zhì)的阻隔性，從而使囊壁同時滿足機械強度和柔韌性的要求，可用于柔性顯示。
文檔編號C09D11/00GK102641703SQ20111014102
公開日2012年8月22日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權日2011年5月27日
發(fā)明者李琳, 舒適, 薛建設, 趙吉生, 趙明 申請人:京東方科技集團股份有限公司