《一種電泳顯示液及其製備方法》是廣州奧翼電子科技有限公司於2009年11月11日申請的發明專利，該專利的公布號為：CN101738814A，專利公布日：2010年6月16日，發明人：陳宇、張磊、劉祖良、曾晞、魏松麗。
《一種電泳顯示液及其製備方法》涉及一種電泳顯示液及其製備方法，電泳顯示液，包括：帶負電或正電顏料粒子；與帶電顏料粒子顏色不同的中性顏料粒子；低極性和/或非極性分散溶劑。電泳顯示液的製備方法包括：合成中性顏料粒子；合成帶電顏料粒子；配製電泳顯示液。電泳顯示液中的中性顏料粒子的合成方法，包括：在溶劑中顏料粒子與高分子單體、偶聯劑和高分子反應鏈引發劑混合在一起，在30-120度的溫度範圍內反應4-48小時；該方法適用於多種無機氧化物，無機鹽、複合無機鹽顏料。該發明從根本上避免了正負電泳粒子的吸引而引發的團聚，從而極大提高了顯示性能，並且粒子合成步驟簡單，電泳液配製過程簡化，整個過程簡單高效。
2017年12月11日，《一種電泳顯示液及其製備方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種電泳顯示液及其製備方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種電泳顯示液及其製備方法
- 公布號：CN101738814A
- 公布日：2010年6月16日
- 申請號：200910221657X
- 申請日：2009年11月11日
- 申請人：廣州奧翼電子科技有限公司
- 地址：廣東省廣州市番禺區市蓮路永善南4號誠輝工業園二棟
- 發明人：陳宇、張磊、劉祖良、曾晞、魏松麗
- Int. Cl.：G02F1/167(2006.01)I、B01J13/06(2006.01)I
- 專利代理機構：北京市浩天智慧財產權代理事務所
- 代理人：劉雲貴
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽稱號,
專利背景
與傳統的平板顯示技術相比，電泳顯示具備能耗低、可彎曲，對比度高、高圖象雙穩性、可視性好、套用簡單。結合了傳統紙張和電子顯示的優點，電泳顯示是當前電子紙套用領域中最具潛力的技術。電泳顯示技術大約在上世紀70年代提出，並逐步得到廣泛重視。而電泳顯示液作為電泳顯示的核心組成部分，直接影響到電泳顯示的效果和性能。1970年Matsushita Electric Industrial公司發表專利US3892568公開了至少包含一種電泳粒子的電泳顯示材料的製備過程。1989年Nippon Mektron公司發表了專利JP1086116，該專利公開了至少含有一種電泳粒子，並且電泳液被微膠囊包覆的電泳顯示系統。1997年Eink公司發表專利US6120588，公開了一種電泳液由微膠囊包覆，電泳顯示液包含兩種帶電顏料粒子的電泳顯示單元，但是這種電泳顯示單元存在如下不足：
1、正負帶電顏料粒子相互吸引，易發生團聚，發生粒子沉降
2、帶電顏料粒子表面處理過程複雜
3、電泳顯示液配製過程複雜
以上因素導致電泳顯示的雙穩性變差、顏色色度和明亮度減弱、對比度低、電泳液性能可重複性差。
CN101542383公開了一種電泳顯示液，包括溶劑；和具有不同光學性質且分散在所述溶劑中的第一、第二、以及第三可分散粒子，所述第一可分散粒子不帶電，所述第二可分散粒子為帶正電的電泳粒子，所述第三可分散粒子為帶負電的電泳粒子。然而，該申請的電泳顯示液中包括正負兩種帶電粒子，不可避免地存在正負粒子相互團聚的問題。
CN101082752公開了一種電泳顯示粒子及其合成方法，該電泳顯示粒子在非極性和/或低極性有機溶劑中由一步反應完成，除溶劑外，反應物還包括無機化合物顏料，偶合劑，反應引發劑，單體。由於低極性有機溶劑可直接成為電泳顯示液的組成部分，不用分離，極大地提高了產量產率。然而，該申請僅僅公開了帶電顏料粒子的合成方法，利用如申請中的方法得到的電泳顯示液，包含帶正電顏料粒子和帶負電顏料粒子，兩種帶電粒子之間同樣存在相互團聚的問題，其也沒有公開中性顏料粒子的合成方法，並且沒有給出將中性顏料粒子用於電泳顯示液的啟示。
US3612758公開了設定在包裹單一導體管線（single conductive line）的絕緣體中的電泳顯示液，其包含一種單電性的顏料粒子作為移動粒子，另一種液體染料作為顯色因素實現顯示。然而，這種套用中電泳顯色液分布區域較廣，不易均勻，並且根據其原理，需要在單一導體管線與透明導體（transparent conductor）的交叉點處通過電場改變其光學狀態，具有多種顯示粒子時，需要在該交叉點處同時具有多種類型的電泳粒子。另外，該申請的電泳顯示液中只包含一種粒子，帶正電或帶負電，沒有第二種粒子存在，僅僅是在電泳顯示液中存在一種液體染料作為基礎顏色，在分散媒體中，染料是以分子方式存在的，染料和分散媒體組成溶液，即一相體系；並且染料的光穩定性十分差，只有幾個月的時間，顏色在這之後會顯著下降，大大影響顯示效果。
發明內容
專利目的
《一種電泳顯示液及其製備方法》的目的在於提供一種電泳顯示液，從根本上克服傳統電泳顯示存在的技術難點，到達提高電泳顯示性能的目的。
技術方案
《一種電泳顯示液及其製備方法》提供的電泳顯示液，包括：重量份數為5-30的帶負電或正電顏料粒子；重量份數為5-30的與帶電顏料粒子顏色不同的中性顏料粒子；重量份數為20-70的低極性和/或非極性分散溶劑。
優選地，還可以包括重量份數為0.1-10的增稠穩定劑。所述電泳顯示液優選組成為：所述分散溶劑的重量份數可為40-60；所述帶電顏料粒子的重量份數為10-20；所述中性顏料粒子的重量份數為10-20；增稠穩定劑的重量份數為0.5-5。
所列舉的組成範圍只是為了方便解釋電泳顯示液的組成而列舉的例子。這些數字並不意味著各組分的組成局限在所列舉的組成範圍內，在實際的電泳顯示液中各組分的組成也可以在更大的範圍內。同時電泳顯示液中的成分不只是局限在以上列舉的成分，還可以包括其他為了製備電泳顯示液和顯示器件所需要的其他成分，例如但不局限於電荷控制劑如OLOA11000，表面張力控制劑如Span80，潤濕分散劑如聚醚改性三矽氧烷等有機矽表面活性劑等以及它們的組合。在該專利其他部分所列舉的各種組成或其他也同樣適用所闡述的這種情況。
該電泳顯示液可以通過僅控制一種粒子的電泳行為就可以達到顯示的目的，從根本上避免正負電泳粒子相互吸附團聚的問題，從而提高電泳顯示性能和可重複性，並且大大簡化了反應工序和配製過程。與其他方法產生的電泳材料相比，由於電泳液由帶電顏料粒子和中性顏料粒子組成，所以不存在因為正負電荷存在，而發生帶電顏料粒子之間的吸引過程，從而從根本上避免了因為電荷不同而引發粒子之間的團聚，因為不存在粒子間的電荷吸引力，對於帶電顏料粒子和中性顏料粒子的化學處理過程也變得簡單，不需要多步合成步驟，從而有效地簡化反應流程。同時由於電泳顯示液的內部粒子間相互作用力的變得簡單，電泳顯示液配製過程也得到了相應的簡化，不需要額外組份添加，避免了繁瑣的配製過程，從而極大提高電泳顯示液的配製效率和生產上的可重複性，極大節約了材料成本。
所述增稠穩定劑選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯，橡膠類如聚異戊二烯、聚異丁烯或其混合物，優選聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯。
所述帶電顏料粒子和中性顏料粒子的顏料均可為鈦白、鋅鋇白、氧化鋅、二氧化矽、鐵黑、碳黑、亞鉻酸鹽、鉻酸鹽、矽酸鹽、氧化鉻綠、鉛鉻綠、氧化銅、鈦黃、鉻黃、鐵黃、鉛鉻綠、錳紫、鐵藍、鈷藍、鋅白、鎘黃、鎘紅、硫酸鋇、鉬橙、群青、天青藍、翡翠綠、翠綠等。
所述帶電顏料粒子的顏料可經過微米化處理，顆粒大小優選為0.01-5微米。所述中性顏料粒子的顏料也可經過微米化處理，顆粒大小優選為0.1-1微米。所述微米化處理的方法包括研磨和粉碎，超聲，溶劑分散等方法，相關設備可包括膠體磨，球磨機，冷凍粉碎機，超聲機等。
另外，所述中性顏料粒子和帶電顏料粒子的顏料都可採用物理方法或化學方法進行表面處理來增加其在溶劑中的穩定性，所述物理方法主要包括顏料粒子表面物理吸附高聚物，表面活性劑等，化學方法主要包括顏料粒子表面矽烷改性，高聚物接枝等。
所述低級性分散溶劑可為如甲苯、苯、二甲苯等的芳香烴類以及如氯仿、四氯乙烯等的鹵代烴類。一般來說，芳香烴類和鹵代烴類的碳原子數小於30。
所述非極性分散溶劑可為如正己烷、壬烷、癸烷、合成異構石蠟、合成石蠟、合成環烷烴、合成烷烴、環己烷等的直鏈、支鏈和環狀的脂肪烴類以及如四氯化碳等的鹵代烴類。一般來說，脂肪烴類和鹵代烴類的碳原子數小於30。
所述電泳顯示液具有良好的顯示性能，具體表現為：中性顏料粒子被用作一種高效的染色劑，產生電泳液背景色，但不參與電場作用下的粒子電泳行為，在電場作用下，僅帶電顏料粒子發生移動，帶電顏料粒子在微膠囊內的上下移動，結合中性顏料粒子產生的背景色，使觀察者產生視覺上的顏色變化，達到顯示的目的。該發明的關鍵在於電泳顯示中只涉及一種電泳粒子，另一種非電泳粒子作為染色劑。
為了提高粒子在電泳顯示液中的穩定性以及改善顯示性能，該發明所公開的電泳顯示液可以被包覆在微膠囊內。微膠囊合成方法包括但不限於原位聚合，界面聚合，單、復凝聚，相位分離，表面沉積等微包容技術，其中優選合成方法為原位聚合方法。該些合成方法為日本專利1,086,116和美國專利5,057,363所公開的方法。電泳顯示液也可以被填充在微杯、微池、或者其他用於電泳顯示的微小尺寸的單元里。
中性顏料粒子和帶電顏料粒子的組合在外加電場下的顯示情況如圖1所示。公共電極15為透明電極。在公共電極15和驅動電極16之間夾著直徑在5.1微米至150微米的微膠囊11。沒有外加電場時，電泳顯示微膠囊15內的黑色中性顏料粒子12和白色帶負電粒子13在電泳液14中隨機分布。當驅動電極16相對於公共電極15加正電時，白色帶負電粒子13向驅動電極運動，中性黑色粒子12懸浮不動，使得公共電極面呈現黑色。而當驅動電極相對於公共電極15加負電時，白色帶負電粒13子向公共電極移動，中性黑色粒子12懸浮不動，從而使得公共電極面呈現白色。其它幾種包含中性顏料粒子的電泳顯示結構還包括：1、使黑色粒子12保持為中性顏料粒子，而白色粒子13帶正電；2、使白色粒子13成為中性顏料粒子，而使黑色粒子12帶負電或正電；3、使一種彩色粒子成為中性顏料粒子，而另外一種具有對比色的彩色粒子帶負電或正電。
《一種電泳顯示液及其製備方法》還涉及一種電泳顯示液的製備方法，包括如下步驟：
（1）製備中性顏料粒子；
（2）製備帶電顏料粒子；
（3）配製電泳顯示液：將重量份數為5-30的帶電顏料粒子與重量份數為20-70的分散溶劑混合，並進行超聲分散，超聲分散時間一般10-60分鐘，優選20-30分鐘，製得分散液；再將重量份數為5-30的中性顏料粒子置於超聲狀態下的分散液中，繼續超聲分散，超聲分散時間一般10-60分鐘，優選20-30分鐘，製得電泳顯示液，此時如將分散液充分混合均勻，製得的電泳顯示液效果更好。
優選地，所述配製電泳顯示液的步驟還可包括將重量份數為0.1-10的增稠穩定劑加入該電泳顯示液中的步驟。
其中，所述的加入增稠穩定劑的步驟具體為：將重量份數為5-30的帶電顏料粒子與重量份數為18-60的分散溶劑混合，並進行超聲分散，製得分散液；再將重量份數為5-30的中性顏料粒子置於超聲狀態下的分散液中，繼續超聲分散，將重量份數為0.1-10的增稠穩定劑溶解在重量份數為2-10的分散溶劑中形成溶液，再將該溶液加入上述分散液中，製得電泳顯示液。
其中，所述電泳顯示液優選組成為：所述分散溶劑總的重量份數為40-60；所述帶電顏料粒子的重量份數為10-20；所述中性顏料粒子的重量份數為10-20；增稠穩定劑的重量份數為0.5-5。
其中，所述中性顏料粒子的合成方法，包括：在分散溶劑中顏料粒子與高分子單體、偶聯劑和高分子反應鏈引發劑混合在一起，在30-120度的溫度範圍內反應4-48小時。
所述合成中性顏料粒子各反應物的重量份數為：分散溶劑30-60，高分子單體20-35，顏料20-35，偶聯劑0.1-5，高分子反應鏈引發劑0.001-5；較佳選擇為分散溶劑40-50；高分子單體25-30；顏料25-30；偶聯劑0.5-3；高分子反應鏈引發劑0.1-3。
所述中性顏料粒子的合成方法的特徵在於：通過顏料粒子的表面處理，通過表面接枝中性高分子的方法來控制顏料粒子的電中性，這種方法合成的粒子具有分散性好，懸浮穩定性高，顏色遮蓋率高，不帶電荷，不發生聚集，不會與帶電顏料粒子發生電荷吸引從而引發粒子間的團聚。該合成方法適用於多種無機氧化物，無機鹽，複合無機鹽顏料。[0037]所述高分子單體為可以進行高分子聚合反應的低極性或者非極性的小分子，包括但不局限於甲基丙烯酸酯類、烯烴或二烯烴類如苯乙烯、丁二烯、鹵代烯烴類如氯乙烯等它們的混合物和衍生物，最佳選擇為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯如月桂基甲基丙烯酸脂、苯乙烯及其它們的混合物和衍生物。
所述顏料包括但不局限於鈦白、鋅鋇白、氧化鋅、二氧化矽、鐵黑、碳黑、亞鉻酸鹽、鉻酸鹽、矽酸鹽、氧化鉻綠、鉛鉻綠、氧化銅、鈦黃、鉻黃、鐵黃、鉛鉻綠、錳紫、鐵藍、鈷藍、鋅白、鎘黃、鎘紅、硫酸鋇、鉬橙、群青、天青藍、翡翠綠、翠綠等，其顆粒大小應低於10微米，較佳選擇為0.01-5微米，最佳選擇為0.1-1微米。
所述偶聯劑需選擇為具備不飽和官能團，可進行高分子反應的偶聯劑。其包括但不限於鈦酸酯偶聯劑，鋯酸酯偶聯劑和鋁酸酯偶聯劑等。其中優先選擇的偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑，不飽和官能團包括雙鍵，三鍵，共軛雙鍵等官能團。
所述高分子反應鏈引發劑選擇包括但不局限於：偶氮類鏈引發劑如偶氮二異丁腈（AIBN）和偶氮二異庚腈等，有機過氧類引發劑如過氧化二苯甲醯（BPO）、過氧化十二醯、過氧化二異丙苯、過氧化二特丁基、過氧化苯甲酸特丁酯、過氧化特戊酸特丁酯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環己酯、異丙苯過氧化氫、特丁基過氧化氫，以及各類油溶性氧化-還原鏈引發劑等，最佳選擇為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化二苯甲醯（BPO）、過氧化二異丙苯。
該發明的中性顏料粒子的合成反應可在35-120攝氏度的溫度範圍進行，最佳反應溫度為70-85攝氏度。反應時間可在4-48個小時，最佳反應時間為12-16個小時。反應可以空氣環境下或惰性氣體保護下進行，最佳反應環境為在氮氣或氦氣保護下進行。產物的收集可在反應結束之後利用離心分離收集沉澱，所述的離心分離一般在2000-5000轉/分鐘下進行，優選3500-4000轉/分鐘，之後最好再利用甲苯等有機溶劑將收集的沉澱清洗幾次，得到中性顏料粒子產物。
其中，所述帶電顏料粒子的合成，包括：在30-120度的溫度範圍內，按重量份數計，在30-60分散溶劑中，將20-35的顏料粒子與20-35的高分子單體、0.1-5的偶聯劑和0.001-5的高分子反應鏈引發劑混合在一起，在氮氣保護下反應12-16小時。
所述製備帶電顏料粒子的偶聯劑一般選擇矽烷，其傾向於形成帶電的粒子。製備帶正電或負電的粒子均選用矽烷，但所帶官能團不同，吸電子基團帶負電，給電子基團帶正電，這樣可以控制粒子的帶電行為。例如：帶甲基丙烯酸功能基團等吸電子官能團的偶聯劑使粒子帶負電，而帶氨基等給電子官能團的偶聯劑使粒子帶正電。
其餘成分的選取與中性粒子基本一致。
所述製備中性顏料粒子和帶電顏料粒子的分散溶劑，包括各種非極性和/或低極性的有機溶劑及其混合物，低級性分散溶劑包括但不局限於各種芳香烴類如甲苯、苯、二甲苯，以及鹵代烴類例如但不局限於氯仿、四氯乙烯等；非極性分散溶劑包括但不局限於各種直鏈、支鏈和環狀的脂肪烴類如但不局限於正己烷、壬烷、癸烷、合成異構石蠟（Isopar）、合成石蠟（Norpar）、合成環烷烴（Nappar）、合成烷烴（Varsol/Naphtha）、環己烷以及鹵代烴類如但不局限於四氯化碳等。
配製電泳顯示液的增稠穩定劑可以為非極性高分子，包括但不局限於聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、橡膠類如聚異戊二烯、聚異丁烯等，其中以聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯為最佳選擇。
另外，配製電泳顯示液時還可以加入其他為了製備電泳顯示液和顯示器件所需要的其他成分，例如但不局限於電荷控制劑，表面張力控制劑，分散潤濕劑以及它們的組合。
附圖說明
圖1為中性顏料粒子和帶電顏料粒子在外加電場下的顯示原理圖。
圖2為《一種電泳顯示液及其製備方法》所提供的中性黑色粒子的合成流程圖。
圖3為該發明所提供的白色帶電顏料粒子的合成流程圖。
技術領域
《一種電泳顯示液及其製備方法》涉及一種電泳顯示液及其製備方法。
權利要求
1.一種電泳顯示液，其特徵在於，包括：
重量份數為10-20的帶正電或帶負電的帶電顏料粒子；
重量份數為10-20的與帶電顏料粒子顏色不同的中性顏料粒子；
重量份數為40-60的低極性和/或非極性分散溶劑；
重量份數為0.5-5的增稠穩定劑；所述帶電顏料粒子全體僅帶正電或全體僅帶負電；
所述中性顏料粒子通過表面接枝中性高分子的方法來控制顏料粒子的電中性。
2.如權利要求1所述的一種電泳顯示液，其特徵在於，所述增稠穩定劑選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚異丁烯、聚異戊二烯或其混合物。
3.如權利要求1所述的一種電泳顯示液，其特徵在於，所述電泳顯示液被包覆在微膠囊內。
4.如權利要求3所述的一種電泳顯示液，其特徵在於，其中所述微膠囊採用包括原位聚合，界面聚合，單、復凝聚，相位分離或表面沉積微包容技術合成方法。
5.如權利要求1所述的一種電泳顯示液，其特徵在於，其中電泳顯示液被填充在用於電泳顯示的微小尺寸容器里。
6.如權利要求1所述的一種電泳顯示液，其特徵在於，其中電泳顯示液被填充在用於電泳顯示的微杯或微池中。
7.如權利要求1或3所述的一種電泳顯示液，其特徵在於，所述帶電顏料粒子的顏料經過微米化處理，顆粒大小為0.01-5微米。
8.如權利要求1或3所述的一種電泳顯示液，其特徵在於，所述中性顏料粒子的顏料經過微米化處理，顆粒大小為0.01-5微米。
9.如權利要求1或3所述的一種電泳顯示液，其特徵在於，所述中性顏料粒子和帶電顏料粒子的顏料為鈦白、鋅鋇白、氧化鋅、二氧化矽、鐵黑、碳黑、亞鉻酸鹽、鉻酸鹽、矽酸鹽、氧化鉻綠、鉛鉻綠、氧化銅、鈦黃、鉻黃、鐵黃、錳紫、鐵藍、鈷藍、鋅白、鎘黃、鎘紅、硫酸鋇、鉬橙、群青、天青藍、翡翠綠、翠綠。
10.如權利要求1或3所述的一種電泳顯示液，其特徵在於，所述帶電顏料粒子的顏料採用物理方法或化學方法進行表面處理來增加其在溶劑中的穩定性。
11.如權利要求1或3所述的一種電泳顯示液，其特徵在於，所述低極性分散溶劑為芳香烴類或鹵代烴類。
12.如權利要求11所述的一種電泳顯示液，其特徵在於，所述芳香烴類低極性分散溶劑為甲苯、苯、二甲苯。
13.如權利要求11所述的一種電泳顯示液，其特徵在於，所述鹵代烴類低極性分散溶劑為氯仿或四氯乙烯。
14.如權利要求1或3所述的一種電泳顯示液，其特徵在於，所述非極性分散溶劑為直鏈、支鏈和環狀的脂肪烴類或鹵代烴類。
15.如權利要求14所述的一種電泳顯示液，其特徵在於，所述脂肪烴類非極性分散溶劑為正己烷、壬烷、癸烷、合成石蠟、合成烷烴或環己烷。
16.如權利要求14所述的一種電泳顯示液，其特徵在於，所述鹵代烴類非極性分散溶劑為四氯化碳。
17.如權利要求1或3所述的一種電泳顯示液，其特徵在於，還包括電荷控制劑，表面張力控制劑、分散潤濕劑或它們的組合。
實施方式
- 實施例1 中性黑色顏料粒子的合成
在1000毫升三頸燒瓶中，加入50克鐵黑Fe3O4（廣州市國彩顏料化工有限公司），加入5克帶有雙鍵的異丙基三油酸醯氧基鈦酸酯（南京曙光化工集團有限公司），50克月桂基甲基丙烯酸酯，150克的甲苯，0.5克AIBN。在充氮氣保持體系惰性環境，以350轉/分鐘的攪拌速度混合20分鐘。在氮氣環境和冷凝回流裝置下，將反應混合物溫度緩慢升高至85度，反應16個小時。參考圖2，反應產物在3500轉/分鐘下離心收集沉澱，收集過程中產物甲苯清洗兩次。經過該發明提供的化學反應過程，鈦酸酯可通過偶聯反應在顏料粒子表面21接枝一層鈦酸酯水解產物薄膜22；同時在溶液中產生的高分子鏈23通過與鈦酸酯分子中的雙鍵發生反應，從而接枝在顏料粒子表面。
- 實施例2 中性黑色顏料粒子的合成
在1000毫升三頸燒瓶中，加入40克鐵黑Fe3O4（廣州市國彩顏料化工有限公司），加入4克帶有雙鍵的異丙基三油酸醯氧基鈦酸酯（南京曙光化工集團有限公司），20克甲基丙烯酸甲酯，20克苯乙烯，100克的甲苯，0.1克AIBN。在充氮氣保持體系惰性環境，以350轉/分鐘的攪拌速度混合20分鐘。在氮氣環境和冷凝回流裝置下，將反應混合物溫度緩慢升高至85度，反應16個小時。參考圖2，反應產物在3500轉/分鐘下離心收集沉澱，收集過程中產物甲苯清洗兩次。經過該發明提供的化學反應過程，鈦酸酯可通過偶聯反應在顏料粒子表面21接枝一層鈦酸酯水解產物薄膜22；同時在溶液中產生的高分子鏈23通過與鈦酸酯分子中的雙鍵發生反應，從而接枝在顏料粒子表面。
- 實施例3 中性白色顏料粒子的合成
在1000毫升三頸燒瓶中，加入50克二氧化鈦R101（美國杜邦公司），加入3克鈦酸酯KR7（Kenrich Petrochemicals Inc.），50克月桂基甲基丙烯酸酯，150克的甲苯，0.3克AIBN。在充氮氣保持體系惰性環境，以350轉/分鐘的攪拌速度混合20分鐘。在氮氣環境和冷凝回流裝置下，將反應混合物溫度緩慢升高至85度，反應16個小時。參考圖2，反應產物在3500轉/分鐘下離心收集沉澱，收集過程中產物甲苯清洗兩次。經過該發明提供的化學反應過程，鈦酸酯可通過偶聯反應在顏料粒子表面21接枝一層鈦酸酯水解產物薄膜22；同時在溶液中產生的高分子鏈23通過與鈦酸酯分子中的雙鍵發生反應，從而接枝在顏料粒子表面。
為了比較經表面高分子修飾後的中性黑色和白色粒子在分散溶劑中的懸浮穩定性，分別用上述實施例1、2、3中產物與未經修飾的Fe3O4鐵黑和鈦白顏料製備配比相同的固體懸浮液，然後分別測定固體顆粒在兩個混合液中的沉降速度。具體的組成為：顏料顆粒5.0克（重量比25％），四氯乙烯14.5克（重量比74.75％），聚苯乙烯10％環己烷溶液0.5克（重量比0.25％）。在容積為20毫升的玻璃樣品瓶中，所製備的懸浮液起始高度為約4.5厘米。經充分搖勻後，測量混濁固體懸浮液與上層清晰溶劑之間的界面沉降大約1厘米所需的時間，結果如表1所示。從表1的數據可以看出，經過表面高分子修飾後，鐵黑顏料的穩定性比未經修飾的粒子有顯著提高。
顏料 | 沉降時間 （分鐘） | 平均粒徑 （微米） | 平均沉降速度 （厘米/小時） |
實施例1 | 1420 | 0.20 | 4.23×10 |
未經修飾的Fe3O4鐵黑 | 45 | 0.20 | 1.33 |
實施例2 | 1300 | 0.20 | 4.62×10 |
未經修飾的Fe3O4鐵黑 | 45 | 0.20 | 1.33 |
實施例3 | 1180 | 0.29 | 5.08×10 |
未經修飾的二氧化鈦 | 40 | 0.29 | 1.5 |
- 實施例4 白色帶負電顏料粒子的合成
在1000毫升三頸燒瓶中，加入50克二氧化鈦R706（美國杜邦公司），2.0克帶甲基丙烯酸功能基團的矽烷Z6030（美國Dow Corning公司），50克月桂基甲基丙烯酸酯（美國Aldrich公司），100克甲苯，0.5克AIBN。在充氮氣保持體系惰性環境，以350轉/分鐘的攪拌速度混合20分鐘。在氮氣環境和冷凝回流裝置下，將反應混合物溫度緩慢升高至85度，反應16個小時，參考圖3。反應產物在3500轉/分鐘下離心收集沉澱，收集過程中產物甲苯清洗兩次。經過該發明提供的化學反應過程，矽烷通過偶聯反應在顏料粒子表面31形成生成了一層矽烷水解產物薄膜32（為水解後產生的有機矽烷及其交聯產物）；同時在溶液中產生的高分子鏈33通過與偶聯劑分子中的雙鍵反應，從而接枝在顏料粒子表面。
- 實施例5 黑色帶正電顏料粒子的合成
在1000毫升三頸燒瓶中，加入50克鐵黑Fe3O4（廣州市國彩顏料化工有限公司），2.0克帶有氨基功能基團的矽烷Z6020（美國Dow Corning公司），50克月桂基甲基丙烯酸酯（美國Aldrich公司），100克甲苯，0.5克AIBN。在充氮氣保持體系惰性環境，以350轉/分鐘的攪拌速度混合20分鐘。在氮氣環境和冷凝回流裝置下，將反應混合物溫度緩慢升高至85度，反應16個小時，參考圖3。反應產物在3500RPM下離心收集沉澱，收集過程中產物甲苯清洗兩次。經過該發明提供的化學反應過程，矽烷通過偶聯反應在顏料粒子表面31形成生成了一層矽烷水解產物薄膜32（為水解後產生的有機矽烷及其交聯產物）；同時在溶液中產生的高分子鏈33通過與偶聯劑分子中的雙鍵反應，從而接枝在顏料粒子表面。
- 實施例6：電泳顯示液的配製
取實施例4中收集的產物25克，置於65克的四氯乙烯中，超聲分散30分鐘，製得分散液A。再取實施例1中分別收集的產物6克，在超聲狀態下置於分散液A，繼續超聲30分鐘。稱取2.4克10％聚苯乙烯的環己烷溶液，加入上述分散體系中，混合均勻，製得電泳顯示液。
- 實施例7：電泳顯示液的配製
取實施例4中收集的產物25克，置於65克的四氯乙烯中，超聲分散30分鐘，製得分散液B。再取實施例2中分別收集的產物6克，在超聲狀態下置於分散液B，繼續超聲30分鐘。稱取5克5％的聚甲基丙烯酸甲酯的氯仿溶液、1克10％的OLOA11000的四氯乙烯溶液、1克10％Span80的四氯乙烯溶液加入上述分散體系中，混合均勻，製得電泳顯示液。
- 實施例8：電泳顯示液的配製
取實施例5中收集的產物6克，置於62克的四氯乙烯中，超聲分散30分鐘，製得分散液C。再取實施例3中分別收集的產物28克，在超聲狀態下置於分散液C，繼續超聲30分鐘。稱取4克5％的聚甲基丙烯酸甲酯的氯仿溶液，0.1克的聚醚改性三矽氧烷、1克10％Span80的四氯乙烯溶液加入上述分散體系中，混合均勻，製得電泳顯示液。
- 實施例9：電泳顯示效果
由實施例6、7、8製備的電泳顯示液使用日本專利1,086,116和美國專利5,057,363公開的方法，可通過原位聚合，界面聚合，單、復凝聚，相位分離，表面沉積等微包容技術，製得顯示微球，其中最佳合成方法為原位聚合方法。將顯示微球分散於水溶性粘合劑中製備顯示塗布液，利用塗布儀精確塗布或印刷製得多層緊密排列、加熱固化後的顯示層。隨後將上述顯示材料層和ITO導電層熱壓在一起，用分光光度計來測試加電驅動後電泳顯示膜的黑白反射率、對比度等數據。由表2可見該發明所製得的顯示膜片樣品1、2、3具備高對比度（大於7）和高白色反射率（大於40％）。
所述原位聚合方法具體步驟為：分別稱取240克尿素和455克甲醛（37％）溶液，置於2000毫升的玻璃燒杯內混合，混合後快速攪拌。加入三乙醇胺直到體系的pH值達到8.0。再加熱到70度。在70度的溫度下，反應進行1小時，得到粘稠液體。加入1000毫升水稀釋，製得脲醛樹脂預聚體溶液。將實施例6、7、8中的電泳顯示液加入到脲醛樹脂預聚體溶液內，適當提高攪拌速度，攪拌直到微膠囊平均直徑大約75微米左右。再加入鹽酸（10％）直到pH值達到4.0。再經過6個小時的反應，反應降溫至室溫，反應產物被收集到3升塑膠燒杯中。
顯示膜 | L*白 | L*黑 | R白 | R黑 | 對比度 |
樣品1 | 70.69 | 26.63 | 41.74 | 4.96 | 8.41 |
樣品2 | 69.92 | 27.24 | 40.64 | 5.18 | 7.84 |
樣品3 | 70.48 | 26.71 | 41.43 | 4.99 | 8.30 |
註：1.L*數值體現了顯示膜的反射光強，L*值越高就意味著反射率越強。
2.R數值體現了顯示膜的反射率數值，R＝（（L*+16）/116）3*100％。
3.對比度＝R白/R黑。
榮譽稱號
2017年12月11日，《一種電泳顯示液及其製備方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
