低密度、快响应电泳粒子及电子墨水微胶囊的制备

论文摘要

自从上世纪90年代末麻省理工学院媒体实验室提出微胶囊型电泳显示技术的概念以来,电子纸技术在近十年中得到了飞速的发展,越来越多的国际知名公司进入电子纸市场。本文采用引入离子型共聚单体的方法通过无皂乳液聚合制备了蓝色聚（苯乙烯-苯乙烯三甲基氯化铵-二乙烯基苯）（P（St-VBTAC-DVB））有机电泳粒子。通过IR、NMR、UV、SEM、TEM、粒径分析及zeta电位分析等方法对粒子的粒径、带电量以及染料含量进行了系统的表征。研究发现,随着离子型共聚单体苯乙烯三甲基氯化铵（VBTAC）用量的增加,聚合物粒子的粒径减小、粒径分布变窄,转移到聚合物粒子中的染料比例减少,聚合物粒子在正辛烷电泳液中的带电量增加;随着体系中丙酮与水的比例（“酮水比”）的增加,聚合物粒子的粒径增大,转移到聚合物粒子中的染料比例增大,聚合物粒子在正辛烷电泳液中的带电量增加;随着Oil blue N用量的增加,聚合物粒子的粒径减小,转移到聚合物粒子中的染料总量增加;制得粒径分布在76～246nm之间的一系列单分散聚合物粒子,粒子在正辛烷中的最大zeta电位值为32.1mV,最大泳动率为6.76～10-6cm2·s-1·V-1。本文采用溶胶-凝胶法制备PS/TiO2核壳结构复合粒子。利用SEM、TEM、粒径分析及zeta电位分析等方法考察了复合粒子的包覆情况。研究发现,在制备过程中加入PVP有利于复合粒子的形成;水解/凝聚条件会影响制得的复合粒子的性能,相对于滴加钛酸正丁酯的无水乙醇溶液,通过滴加NaCl水溶液的方法制得的复合粒子表层TiO2更厚且更致密;添加剂也会影响制得的粒子的性能,加入NaCl水溶液能得到表面覆盖有TiO2的产物粒子,而加入柠檬酸水溶液不能制得表面覆盖有TiO2的产物粒子;通过改变体系中钛酸正丁酯量的方法,可以调节复合粒子表层二氧化钛的厚度从5 nm到65nm之间改变,从而制得表层二氧化钛厚度不同的复合粒子;制得粒径分布为176～236nm的复合粒子,粒子密度为1.29g/cm3～2.82g/cm3,在正辛烷中的zeta电位值为42.0mV,泳动率为8.84×10-6cm2·s-1·V-1。本文采用溶剂蒸发法,制备了以十六烷为核、PMMA为壳的微胶囊。利用SEM、粒径分析及光学显微镜等方法考察了微胶囊的粒径等情况。所制得的微胶囊呈球状,表面光滑,且囊壁透明。实验结果显示,随着壁材含量的增加,微胶囊粒径增大,粒径分布变宽;随着分散剂浓度和/或搅拌速度增加,微胶囊粒径减小,粒径分布变窄。在PMMA与十六烷的质量比为1:4,分散剂浓度为2%、搅拌速度为1000 rpm、实验温度为35℃的条件下,得到的微胶囊平均粒径为69.2μm,有可能用于制备微胶囊型电子墨水。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1. 引言
• 2. 电子纸技术及其研究进展
• 2.1 电子纸的特点
• 2.2 电子纸的种类和发展历史
• 2.2.1 电泳显示技术
• 2.2.2 胆甾型液晶显示技术
• 2.2.4 电润湿显示技术
• 2.2.5 反相乳液电泳显示技术
• 2.2.6 其他电子纸显示技术
• 3. 微胶囊型电泳显示技术
• 3.1 电泳粒子
• 3.1.1 无机粒子
• 3.1.2 有机粒子
• 3.1.3 无机/有机复合粒子
• 3.2 电泳分散液
• 3.3 微胶囊
• 3.3.1 微胶囊的物理性能
• 3.3.2 微胶囊的制备方法
• 3.3.3 复凝聚法
• 3.3.4 原位聚合法
• 3.3.5 界面聚合法
• 3.4 电荷控制剂
• 4. 课题的提出和意义
• 第二章 无皂乳液聚合法制备电泳粒子
• 1. 实验部分
• 1.1 实验试剂
• 1.2 测试仪器与分析方法
• 1.3 无皂乳液聚合法制备聚（St-VBTAC-DVB）粒子
• 2. 结果与讨论
• 2.1 聚合物粒子表征
• 2.2 共聚单体VBTAC的影响
• 2.3 “酮水比”的影响
• 2.4 Oil blue N的影响
• 3. 小结
• 2复合粒子'>第三章 溶胶-凝胶法制备PS/TiO₂复合粒子
• 1. 实验部分
• 1.1 实验试剂
• 1.2 测试仪器与分析方法
• 2复合粒子'>1.3 溶胶-凝胶法制备PS/TiO₂复合粒子
• 1.3.1 带正电的聚苯乙烯微球的制备
• 2复合粒子的制备'>1.3.2 PS/TiO₂复合粒子的制备
• 2. 结果与讨论
• 2.1 PS模板的表征
• 2.2 水解/凝聚条件的影响
• 2.3 添加剂的影响
• 2.4 钛酸正丁酯的浓度的影响
• 2.5 复合粒子在电泳液中的电泳及分散性质
• 3. 小结
• 第四章 溶剂蒸发法制备微胶囊
• 1. 实验部分
• 1.1 实验试剂
• 1.2 测试仪器与分析方法
• 1.3 溶剂蒸发法制备微胶囊
• 2. 结果与讨论
• 2.1 微胶囊形貌
• 2.2 微胶囊的粒径分析
• 2.2.1 芯材比对微胶囊粒径分布的影响
• 2.2.2 分散剂PVA浓度对微胶囊粒径分布的影响
• 2.2.3 搅拌速度对微胶囊粒径分布的影响
• 3. 小结
• 第五章 主要结论与创新点
• 1. 主要结论
• 2. 创新点
• 参考文献