CN103525133A - 一种制备高分散性电泳粒子的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备高分散性电泳粒子的方法。具体地,所述电泳显示粒子包括核芯粒子和覆盖于该核芯粒子表面的修饰层,该方法包括以下步骤:(1)使硅烷偶联剂溶解于第一溶剂中形成溶液;(2)将核芯粒子加至步骤(1)的溶液中形成混合物;(3)在升高的温度下搅拌步骤(2)的混合物;(4)冷却至室温,分离出连接有硅烷偶联剂的预修饰粒子,洗涤;(5)在反应器中将步骤(4)所得预修饰粒子与第二溶剂和聚合物单体混合均匀;(6)滴加引发剂进行聚合反应,使聚合物单体在所述预修饰粒子表面聚合形成表面修饰层,得到电泳显示粒子。本发明的电泳显示粒子具有分散度高等优点。
Description
技术领域
本发明属电泳显示装置技术领域,具体涉及一种电泳显示粒子的制备方法,所制备的电泳显示粒子具有高分散性和适当的色度空间坐标等特性。
背景技术
在显示屏的研究和开发领域,目前的发展趋势是朝着超大和超薄的方向发展。塑基柔性显示屏因其重量轻,可弯曲和可成卷批量生产,一直是人们致力开发的热点。其中,塑基电泳显示是迄今为止最为成熟的柔性显示技术之一。
相对于塑基液晶或有机发光二极管技术,电泳显示层对外界环境较为不敏感,显示层材料可以在普通环境中长期保存而保持稳定性能。而且,电泳显示因为它所具有的高对比度(即使在强烈阳光下)、图象双稳性、以及轻便、高柔性的优点,这种技术逐渐得到人们重视,如PCT专利WO98/03896公开了电场驱动的微包容电泳显示***;Nakamura等报告了用刮刀式方法连续涂布微包容电泳显示材料于铟锡氧化物(ITO)塑料薄膜上的技术;PCT专利WO01/67170A1公布了一种微包容电泳显示屏的成卷生产方法,其显示层可以成卷单独保存;陈宇先生在2003年《自然》杂志报道了一种超薄高分辨柔性电泳显示屏,在弯曲状态下,显示屏仍保持高对比度,工作性能不受影响。
电泳显示早在七十年代由日本Ota发明,其核心是利用带电显色粒子受电场作用在液体中移动而形成对比图象。带电显色粒子可分为无机颜料粒子和有机颜料粒子,包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铬、氧化铁、二氧化锌、氧化铜、氧化铅、碳黑、硅酸盐、钛黄、铬黄、铅铬绿、锰紫、铁蓝、钴蓝、锌白、镉黄、镉红、硫酸钡、钼橙、群青、天青蓝、翡翠绿、翠绿、有机黄色颜料(Aiarylide yellow,Arylide yellow,Hansa yellow Benzidine yellow)、有机橙色颜料(Perinone Orange,Diarylide Orange)、有机蓝色颜料(Ultramarine blue,Indanthrone blue)、有机红色颜料(Anthraquinoid red,Perylene red)等。
CN101082752A公开了一种电泳显示粒子及其合成方法,该电泳显示粒子在非极性和/或低极性有机溶剂中由一步反应完成,除溶剂外,反应物还包括无机化合物颜料、偶合剂、反应引发剂、单体。由于低极性有机溶剂可直接成为电泳显示液的组成部分,不用分离,极大地提高了产量产率。据信该发明的粒子合成方法,不仅简单高效,而且电泳粒子的稳定性有了极大地提高,适用于多种无机氧化物,无机盐、复合无机盐颜料。然而该发明方法提供的仅是黑/白粒子,尚不能赋予电光显示器以丰富的颜色,并且不能精细控制所制备的电泳粒子性能例如但不限于分散性和/或色度空间性能。
人们仍然期待有新的方法来赋予电光显示器特别是其核心组件之一电泳显示粒子以一种或多种优良的性能,例如良好的分散性和/或色度空间性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备用于电光显示器的电泳显示粒子的方法,期待由此获得的电泳显示粒子具有一种或多种优良的性能,例如良好的分散性和/或色度空间性能。本发明人发现在全湿法条件下、在特定的条件下,先使颜料粒子与偶联剂偶合,然后再进行高分子表面聚合修饰,由此方法获得的电泳显示粒子具有例如但不限于分散性和/或色度空间的优良性能。本发明基于此发现而得以完成。
为此,本发明第一方面提供了一种制备电泳显示粒子的方法,所述电泳显示粒子包括核芯粒子和覆盖于该核芯粒子表面的修饰层,该方法包括以下步骤:
(1)使硅烷偶联剂溶解于第一溶剂中形成溶液;
(2)将核芯粒子加至步骤(1)的溶液中形成混合物;
(3)在升高的温度下搅拌步骤(2)的混合物;
(4)冷却至室温,分离出连接有硅烷偶联剂的预修饰粒子,洗涤;
(5)在反应器中将步骤(4)所得预修饰粒子与第二溶剂和聚合物单体混合均匀;
(6)滴加引发剂进行聚合反应,使聚合物单体在所述预修饰粒子表面聚合形成表面修饰层,得到电泳显示粒子。
根据本发明第一方面的方法,其中所述核芯粒子是粒径小于100μm的荷电粒子,例如粒径为0.001~100μm、0.001~50μm、0.001~25μm、0.001~10μm、0.001~1μm、0.001~0.1μm、0.01~10μm、0.1~10μm、1~10μm。术语“荷电粒子”是指因自身荷电而能够在电场作用下移动的粒子。
根据本发明第一方面的方法,其中所述核芯粒子是无机颜料粒子或者是有机颜料粒子或者是无机有机复合颜料粒子。在一个实施方案中,所述核芯粒子是可用于制备黑、白、红、绿、蓝、黄等各种颜色的粒子。在一个实施方案中,所述核芯粒子例如但不限于二氧化硅、二氧化钛、氧化铬、氧化铁、二氧化锌、氧化铜、氧化铅、碳黑、硅酸盐、钛黄、铬黄、铅铬绿、锰紫、铁蓝、钴蓝、锌白、镉黄、镉红、硫酸钡、钼橙、群青、天青蓝、翡翠绿、翠绿、有机黄色颜料(Aiarylide yellow,Arylide yellow,Hansa yellow、Benzidine yellow)、有机橙色颜料(Perinone Orange,Diarylide Orange)、有机蓝色颜料(Ultramarine blue,Indanthrone blue)、有机红色颜料(Anthraquinoid red,Perylene red)等。
根据本发明第一方面的方法,其中所述硅烷偶联剂选自:包含甲基丙烯酰氧基基团的硅烷、包含氨基烷基基团的硅烷、或其组合。在一个实施方案中,所述包含甲基丙烯酰氧基基团的硅烷例如但不限于:甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(例如KH-570)、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷(例如KH-571)、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、或其组合。在一个实施方案中,所述包含氨基烷基基团的硅烷例如但不限于:3-氨丙基三乙氧基硅烷(例如KH-550)、3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、或其组合,以及它们的盐例如盐酸盐。
根据本发明第一方面的方法,其中所述第一溶剂选自甲苯、苯、二甲苯、氯仿、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、DMF、DMSO、环己烷、二氧六环、四氯化碳等或者它们的组合。
根据本发明第一方面的方法,其中所述硅烷偶联剂与核芯粒子的重量比为(0.1~30):100,例如(1~20):100,例如(2~20):100,例如(2~10):100。
根据本发明第一方面的方法,其中所述第一溶剂与核芯粒子的用量比为1L:(50g~600g),例如1L:(100g~500g),例如1L:(100g~400g),例如1L:(150g~350g),例如1L:(200g~300g)。
根据本发明第一方面的方法,其中步骤(3)中所述升高的温度是60-140°C,例如70-100°C,例如80-140°C,例如80-130°C,例如80-120°C,例如90-130°C,例如90-120°C。
根据本发明第一方面的方法,其中步骤(3)中所述搅拌的时间是1-100小时,例如1-50小时,例如2-24小时,例如2-12小时,例如2-6小时。
根据本发明第一方面的方法,其中步骤(3)中:
在所述升高的温度下搅拌之前,还包括在低温下搅拌的操作,该低温是20-60°C,例如30-60°C,例如30-50°C,例如30-40°C;和/或
在所述升高的温度下搅拌之后,还包括在低温下搅拌的操作,该低温是20-60°C,例如30-60°C,例如30-50°C,例如30-40°C。
根据本发明第一方面的方法,其中步骤(4)中,所述分离可以是选自过滤、离心、倾淅、重力沉降等操作。
根据本发明第一方面的方法,其中步骤(4)中,所述洗涤所用的溶剂与所述第一溶剂相同或不同。在一个实施方案中,所述洗涤所用的溶剂与所述第一溶剂相同。在一个实施方案中,所述洗涤所用的溶剂选自甲苯、苯、二甲苯、氯仿、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、DMF、DMSO、环己烷、二氧六环、四氯化碳等或者它们的组合。
根据本发明第一方面的方法,其中步骤(4)中,所述洗涤之后还包括分离预修饰粒子的操作。在一个实施方案中,步骤(4)中获得的预修饰粒子经洗涤处理后,不经干燥,直接用于步骤(5)中。
根据本发明第一方面的方法,其中步骤(5)和步骤(6)可以采用本领域已知的聚合反应操作条件,例如但不限于CN101082752A中公开的聚合反应和条件,包括聚合反应的溶剂和用量、聚合物单体的种类和用量、引发剂的种类和用量、聚合反应的温度和时间等。
根据本发明第一方面的方法,其中步骤(5)中,所述第二溶剂是任何可供聚合反应用的溶剂。在一个实施方案中,步骤(5)所述第二溶剂与所述第一溶剂相同或不同。在一个实施方案中,所述第二溶剂与所述第一溶剂相同。在一个实施方案中,所述第二溶剂选自甲苯、苯、二甲苯、氯仿、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、DMF、DMSO、环己烷、二氧六环、四氯化碳等或者它们的组合。
根据本发明第一方面的方法,其中所述第二溶剂与预修饰粒子的用量比为1L:(50g~600g),例如1L:(100g~500g),例如1L:(100g~400g),例如1L:(150g~350g),例如1L:(200g~300g)。
根据本发明第一方面的方法,其中所述聚合物单体与所述预修饰粒子的重量比为(30~200):100,例如(50~100):100,例如(100~200):100,例如(50~150):100。
根据本发明第一方面的方法,其中所述聚合物单体是任何可供聚合反应用的聚合物单体。在一个实施方案中,所述聚合物单体是任何可供用于电泳显示粒子表面修饰的聚合反应用的聚合物单体。在一个实施方案中,所述聚合物单体选自:甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯(甲基丙烯酸月桂酯)、甲基丙烯酸十四烷基酯、乙基甲基丙烯酸酯、丁基甲基丙烯酸酯、叔丁基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸苄基酯、苯乙烯、4-乙烯吡啶、N-乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸、或其组合。
在本发明中,高分子聚合反应的引发剂在本合成中起着“催化”作用。根据本发明第一方面的方法,其中步骤(6)中,所述引发剂可以是是任何可供聚合反应用的引发剂,其用量选择亦是本领域技术人员能力范围内的。在一个实施方案中,所述引发剂是任何可供用于电泳显示粒子表面修饰的聚合反应用的自由基引发剂。在一个实施方案中,所述引发剂包括:偶氮类链引发剂如偶氮二异丁腈(AIBN)和偶氮二异庚腈等,有机过氧类引发剂如过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化十二酰、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢,以及各类油溶性氧化一还原链引发剂等,优选偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化二异丙苯。
根据本发明第一方面的方法,其中步骤(6)中,所述聚合反应是在升高的温度下进行的,在一个实施方案中,所述升高的温度是50-110°C,例如50-70°C,例如60-80°C,例如80-100°C,例如90-110°C,例如60-100°C。
根据本发明第一方面的方法,其中步骤(6)中,所述聚合反应是在搅拌下进行的。该搅拌的时间可以是1-100小时,例如1-50小时,例如2-24小时,例如4-24小时,例如6-18小时。
根据本发明第一方面的方法,其所制备的电泳显示粒子D(0.5)为0.3-0.8μm,例如0.4-0.7μm,例如0.5-0.7μm。
根据本发明第一方面的方法,其所制备的电泳显示粒子D(0.9)为0.6-1.2μm,例如0.7-1.1μm,例如0.8-1.1μm。
根据本发明第一方面的方法,其所制备的电泳显示粒子D(0.5)为0.3-0.8μm(例如0.4-0.7μm,例如0.5-0.7μm),并且D(0.9)为0.6-1.2μm(例如0.7-1.1μm,例如0.8-1.1μm)。
根据本发明第一方面的方法,其所制备的白色电泳显示粒子L*≥95.0,例如L*≥96.0,例如L*≥97.0,例如L*≥98.0。
根据本发明第一方面的方法,其所制备的白色电泳显示粒子b*为2-4,例如2-3.5,例如2.2-3.2。
根据本发明第一方面的方法,其所制备的白色电泳显示粒子L*≥95.0(例如L*≥96.0,例如L*≥97.0,例如L*≥98.0),和/或b*为2-4(例如2-3.5,例如2.2-3.2)。
根据本发明第一方面的方法,其所制备的黑色电泳显示粒子L*≤25.0,例如L*≤23.0,例如L*≤20.0,例如L*≤19.0。
根据本发明第一方面的方法,其所制备的黑色电泳显示粒子b*为-2~1,例如-1.5~0.5,例如-1~0。
根据本发明第一方面的方法,其所制备的黑色电泳显示粒子L*≤25.0(例如L*≤23.0,例如L*≤20.0,例如L*≤19.0),和/或b*为-2~1(例如-1.5~0.5,例如-1~0)。
进一步地,本发明第二方面提供了一种电泳显示粒子,其特征在于该电泳显示粒子D(0.5)为0.3-0.8μm,例如0.4-0.7μm,例如0.5-0.7μm。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其特征在于该电泳显示粒子D(0.9)为0.6-1.2μm,例如0.7-1.1μm,例如0.8-1.1μm。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其特征在于该电泳显示粒子D(0.5)为0.3-0.8μm(例如0.4-0.7μm,例如0.5-0.7μm),并且D(0.9)为0.6-1.2μm(例如0.7-1.1μm,例如0.8-1.1μm)。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其特征在于该电泳显示粒子为白色电泳显示粒子,该白色电泳显示粒子L*≥95.0,例如L*≥96.0,例如L*≥97.0,例如L*≥98.0。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其特征在于该电泳显示粒子为白色电泳显示粒子,该白色电泳显示粒子b*为2-4,例如2-3.5,例如2.2-3.2。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其特征在于该电泳显示粒子为白色电泳显示粒子,该白色电泳显示粒子L*≥95.0(例如L*≥96.0,例如L*≥97.0,例如L*≥98.0),和/或b*为2-4(例如2-3.5,例如2.2-3.2)。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其特征在于该电泳显示粒子为黑色电泳显示粒子,该黑色电泳显示粒子L*≤25.0,例如L*≤23.0,例如L*≤20.0,例如L*≤19.0。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其特征在于该电泳显示粒子为黑色电泳显示粒子,该黑色电泳显示粒子b*为-2~1,例如-1.5~0.5,例如-1~0。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其特征在于该电泳显示粒子为黑色电泳显示粒子,该黑色电泳显示粒子L*≤25.0(例如L*≤23.0,例如L*≤20.0,例如L*≤19.0),和/或b*为-2~1(例如-1.5~0.5,例如-1~0)。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,该电泳显示粒子包括核芯粒子和覆盖于该核芯粒子表面的修饰层。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,该电泳显示粒子包括核芯粒子和覆盖于该核芯粒子表面的修饰层,该电泳显示粒子是由包括下列步骤的方法制备的:
(1)使硅烷偶联剂溶解于第一溶剂中形成溶液;
(2)将核芯粒子加至步骤(1)的溶液中形成混合物;
(3)在升高的温度下搅拌步骤(2)的混合物;
(4)冷却至室温,分离出连接有硅烷偶联剂的预修饰粒子,洗涤;
(5)在反应器中将步骤(4)所得预修饰粒子与第二溶剂和聚合物单体混合均匀;
(6)滴加引发剂进行聚合反应,使聚合物单体在所述预修饰粒子表面聚合形成表面修饰层,得到电泳显示粒子。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中所述核芯粒子是粒径小于100μm的荷电粒子,例如粒径为0.001~100μm、0.001~50μm、0.001~25μm、0.001~10μm、0.001~1μm、0.001~0.1μm、0.01~10μm、0.1~10μm、1~10μm。术语“荷电粒子”是指因自身荷电而能够在电场作用下移动的粒子。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中所述核芯粒子是无机颜料粒子或者是有机颜料粒子。在一个实施方案中,所述核芯粒子是可用于制备黑、白、红、绿、蓝、黄等各种颜色的粒子。在一个实施方案中,所述核芯粒子例如但不限于二氧化硅、二氧化钛、氧化铬、氧化铁、二氧化锌、氧化铜、氧化铅、碳黑、硅酸盐、钛黄、铬黄、铅铬绿、锰紫、铁蓝、钴蓝、锌白、镉黄、镉红、硫酸钡、钼橙、群青、天青蓝、翡翠绿、翠绿、有机黄色颜料(Aiarylide yellow,Arylide yellow,Hansa yellow、Benzidine yellow)、有机橙色颜料(Perinone Orange,Diarylide Orange)、有机蓝色颜料(Ultramarine blue,Indanthrone blue)、有机红色颜料(Anthraquinoid red,Perylene red)等。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中所述硅烷偶联剂选自:包含甲基丙烯酰氧基基团的硅烷、包含氨基烷基基团的硅烷、或其组合。在一个实施方案中,所述包含甲基丙烯酰氧基基团的硅烷例如但不限于:甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(例如KH-570)、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷(例如KH-571)、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、或其组合。在一个实施方案中,所述包含氨基烷基基团的硅烷例如但不限于:3-氨丙基三乙氧基硅烷(例如KH-550)、3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、或其组合,以及它们的盐例如盐酸盐。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中所述第一溶剂选自甲苯、苯、二甲苯、氯仿、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、DMF、DMSO、环己烷、二氧六环、四氯化碳等或者它们的组合。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中所述硅烷偶联剂与核芯粒子的重量比为(0.1~30):100,例如(1~20):100,例如(2~20):100,例如(2~10):100。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中所述第一溶剂与核芯粒子的用量比为1L:(50g~600g),例如1L:(100g~500g),例如1L:(100g~400g),例如1L:(150g~350g),例如1L:(200g~300g)。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中步骤(3)中所述升高的温度是60-140°C,例如70-100°C,例如80-140°C,例如80-130°C,例如80-120°C,例如90-130°C,例如90-120°C。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中步骤(3)中所述搅拌的时间是1-100小时,例如1-50小时,例如2-24小时,例如2-12小时,例如2-6小时。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中步骤(3)中:
在所述升高的温度下搅拌之前,还包括在低温下搅拌的操作,该低温是20-60°C,例如30-60°C,例如30-50°C,例如30-40°C;和/或
在所述升高的温度下搅拌之后,还包括在低温下搅拌的操作,该低温是20-60°C,例如30-60°C,例如30-50°C,例如30-40°C。这些在低温下搅拌的操作可以称为预偶联,其搅拌时间可以是2-24小时,例如2-12小时,例如2-6小时。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中步骤(4)中,所述分离可以是选自过滤、离心、倾淅等操作。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中步骤(4)中,所述洗涤所用的溶剂与所述第一溶剂相同或不同。在一个实施方案中,所述洗涤所用的溶剂与所述第一溶剂相同。在一个实施方案中,所述洗涤所用的溶剂选自甲苯、苯、二甲苯、氯仿、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、DMF、DMSO、环己烷、二氧六环、四氯化碳等或者它们的组合。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中步骤(4)中,所述洗涤之后还包括分离预修饰粒子的操作。在一个实施方案中,步骤(4)中获得的预修饰粒子经洗涤处理后,不经干燥,直接用于步骤(5)中。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中步骤(5)和步骤(6)可以采用本领域已知的聚合反应操作条件,例如但不限于CN101082752A中公开的聚合反应和条件,包括聚合反应的溶剂和用量、聚合物单体的种类和用量、引发剂的种类和用量、聚合反应的温度和时间等。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中步骤(5)中,所述第二溶剂是任何可供聚合反应用的溶剂。在一个实施方案中,步骤(5)所述第二溶剂与所述第一溶剂相同或不同。在一个实施方案中,所述第二溶剂与所述第一溶剂相同。在一个实施方案中,所述第二溶剂选自甲苯、苯、二甲苯、氯仿、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、DMF、DMSO、环己烷、二氧六环、四氯化碳等或者它们的组合。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中所述第二溶剂与预修饰粒子的用量比为1L:(50g~600g),例如1L:(100g~500g),例如1L:(100g~400g),例如1L:(150g~350g),例如1L:(200g~300g)。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中所述聚合物单体与所述预修饰粒子的重量比(30~200):100,例如(50~100):100,例如(100~200):100,例如(50~150):100。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中所述聚合物单体是任何可供聚合反应用的聚合物单体。在一个实施方案中,所述聚合物单体是任何可供用于电泳显示粒子表面修饰的聚合反应用的聚合物单体。在一个实施方案中,所述聚合物单体选自:甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯(甲基丙烯酸月桂酯)、甲基丙烯酸十四烷基酯、乙基甲基丙烯酸酯、丁基甲基丙烯酸酯、叔丁基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸苄基酯、苯乙烯、4-乙烯吡啶、N-乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸、或其组合。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中步骤(6)中,所述引发剂可以是是任何可供聚合反应用的引发剂,其用量选择亦是本领域技术人员能力范围内的。在一个实施方案中,所述引发剂是任何可供用于电泳显示粒子表面修饰的聚合反应用的引发剂。在一个实施方案中,所述引发剂包括:偶氮类链引发剂如偶氮二异丁腈(AIBN)和偶氮二异庚腈等,有机过氧类引发剂如过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化十二酰、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢,以及各类油溶性氧化一还原链引发剂等,优选偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化二异丙苯。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中步骤(6)中,所述聚合反应是在升高的温度下进行的,在一个实施方案中,所述升高的温度是50-110°C,例如50-70°C,例如60-80°C,例如80-100°C,例如90-110°C,例如60-100°C。
根据本发明第二方面的电泳显示粒子,其中步骤(6)中,所述聚合反应是在搅拌下进行的。该搅拌的时间可以是1-100小时,例如1-50小时,例如2-24小时,例如4-24小时,例如6-18小时。
本发明第三方面提供了一种电泳显示液,其包含:1~40wt%(例如1-30 wt%、5-30wt%、5-20wt%)的本发明第一方面所制备的电泳显示粒子或者本发明第二方面所述的电泳显示粒子、和加至100wt%量的溶剂。
本发明第四方面提供了本发明第一方面所制备的电泳显示粒子或者本发明第二方面所述的电泳显示粒子在制备电泳显示器中的用途。
在本发明的任一方面,其中任一实施方案中的任一技术特征可以组合到其它任一实施方案中,只要这种组合不会相互矛盾。当然,在相互之间组合时,必要的话可对相应特征作适当修饰。此外,本发明任一方面所涉及的特征,其同样适用于任意其它方面所涉及的相同特征,或者必要的话可对相应特征作适当修饰。
下面对本发明的各个方面和特点作进一步的描述。
本发明所引述的所有文献,它们的全部内容通过引用并入本文,并且如果这些文献所表达的含义与本发明不一致时,以本发明的表述为准。此外,本发明使用的各种术语和短语具有本领域技术人员公知的一般含义,即便如此,本发明仍然希望在此对这些术语和短语作更详尽的说明和解释,提及的术语和短语如有与公知含义不一致的,以本发明所表述的含义为准。
众所周知,电泳显示粒子一般为核壳结构,核芯主要为各种颜料,壳层材料往往为各种高分子包覆物。为了使颜料和壳层高分子材料能够稳定地连接在一起,也为了控制电泳粒子的带电性能—这是电泳粒子最重要的特性之一,需要使用特殊的偶联剂对颜料进行特殊的表面处理以便进行进一步的高分子包裹。在电泳显示技术领域,可选的偶联剂有钛酸酯、硅烷偶联剂等,以硅烷偶联剂的使用最为常见。
电泳粒子在电泳显示器件中反复地被电场粒子所加速而在电泳液中发生泳动,这种快速的泳动对颜料和外层高分子的连接强度提出了很高的要求。如果连接强度低,在悬浮液中的快速泳动将导致部分高分子包裹物离开颜料的表面,使电泳粒子的稳定性降低甚至发生严重团聚而最终失去电泳特性。一种连接强度较弱的典型例子是只使用范德华力等物理相互作用连接颜料和高分子,比如,使用某种大分子分散剂直接包裹颜料形成电泳粒子,本发明人的一些实验结果表明,使用其制成的显示膜片对比度往往只有2-3。因此,在颜料和高分子之间引入化学键提高颜料和高分子的连接强度是制备电泳粒子的一种必要选择。基于表面化学领域的一般性研究成果,比较可能的加强连接方式是使用一种双官能团化合物,这种化合物既能与颜料表面反应形成化学键,又有另外一个可反应基团,比如不饱和化学键等可聚合基团,从而与一些单体进行聚合反应形成高分子包裹层,或者有可进一步引发聚合的活性基团,比如卤素,或者有与大分子修饰剂能发生反应的活性基团,比如羧基或羟基。
制备电泳粒子的另外一个必须考虑的因素是需要控制粒子的带电情况,能够根据需要在不同的颜料粒子上产生正电或负电。并且,这种带电必须是一种稳定的带电,不会因为环境的微小变化而导致正负电性或者电荷数量的巨大变化,否则将导致粒子电泳性能飘忽不定。
基于以上双重考虑,在所有的双官能团化合物中,硅烷偶联剂在电泳显示领域的应用中成为首要的选择。硅烷偶联剂的一般性结构可以表示如下:
R-(CH 2 ) n -Si-X 3
即带有一个硅烷的头(Si-X3),此头部可与多种无机化合物在一定条件下反应,形成Si-O-M型结构,M可为Si、Ti、Al、Fe等,可反应的无机化合物有二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、三氧化二铁等;另带有一个含烷基链的尾(R),烷基链的末端可以为各种活性或功能基团,例如双键、氨基、羟基、羧基、氟基等。由于R和X基团的可能性很多,故硅烷偶联剂的种类很多。
由于硅烷偶联剂在一定条件下可以与颜料表面形成牢固的共价键,而其另外一个基团则可与单体聚合或者与大分子修饰剂反应,从而可以实现通过共价键将颜料和高分子材料足够结实地连接在一起的目的。而且,硅烷偶联剂也赋予了粒子带有可控电荷的条件。
已知文献中常见的使用硅烷偶联剂修饰颜料表面的方法概要如下:
1、配制一定比例的乙醇和水的混合溶剂;
2、在混合溶剂中加入硅烷偶联剂,搅拌均匀;
3、加入酸或碱调节pH值,使硅烷偶联剂发生水解产生硅羟基;
4、加入要修饰的颜料,搅拌一定时间;
5、将颜料离心出来;
6、干燥一定时间;
7、加热真空干燥一定时间;
8、研磨至较小粒径;
9、再次加热真空干燥;
10、存储在适当条件下备用,使用前清洗。
这类方法的弊端很多,例如有下列的一种或多种:
1、工序繁杂,所需工时很长,人力资源消耗大;
2、硅烷偶联剂的水解、吸附与表面共价键形成的速度很难控制;
3、由于所使用的乙醇/水混合溶剂与下步聚合反应使用的溶剂往往不同,必须进行干燥除去乙醇和水;
4、干燥步骤的存在导致颜料发生团聚,粒径变大,降低了粒子的分散性,必须进行研磨,研磨过程产生的高温对颜料粒子的表面修饰试剂有损伤;
5、研磨过程中产生的亚微米级粉尘是一种恶劣的环境污染物,有导致操作人员尘肺的危险,研磨过程产生的巨大噪音会慢性损伤操作人员的听力;
6、研磨机复杂而昂贵,增大了生产成本;
7、由于研磨不能打散所有的颜料团聚体,导致后续制备的电泳粒子粒径偏大,有一定比例的粗大粒子存在,分散性不够好。
本发明方法克服了现有方法带来的至少一个方面的缺点,一步完成了硅烷偶联剂在颜料表面的吸附和共价键形成,具有工时短、无须研磨、无须溶剂转换、无干燥过程、无粉尘产生、消耗人力较少等优势,利用这种方法处理过的颜料进一步制备电泳粒子,其粒径较小,具有较高的分散性,能够更好地用于电泳显示器制造。
电泳粒子是电泳显示装置的核心组件,其特性对电泳显示器件的性能起决定性作用。本发明使用一种方便易行的方法成功地制备了粒径小、易分散、稳定带电、性能可控的电泳粒子。对比已知文献和专利中的制备方法,本发明的方法无需干燥和研磨工序、更为简洁、工时更短、人力消耗更小,且生产过程为全湿态,无干粉引起的环境污染问题,对电泳粒子的特性控制更好,是一种经济高效、环境友好、利于工业化生产的技术。
本发明将适当适量的硅烷偶联剂溶于无水的有机溶剂中,将待处理的颜料粉体分散于其中,在一定的温度范围内加热,一步完成颜料粒子的物理分散和表面化学修饰,进一步进行高分子聚合反应包裹在颜料粒子表面,制备成为电泳粒子。采用本方法制备的电泳粒子粒径较小,具有良好的分散性,适合电泳显示器制造使用。
尽管有文献(例如,Hydrogen-bonding-directed Layer-by-Layer Films: Substrate Effect on the Microporous Morphology Variation Shilong Bai, Zhiqiang Wang, Jian Gao, and Xi Zhang, European Polymer Journal, 2006, 42, 900–907;以及Hydrogen-bonding-directed Layer-by-Layer Films: Effect of Electrostatic Interaction on the Microporous Morphology Variation Shilong Bai, Zhiqiang Wang, Xi Zhang, and Bin Wang Langmuir, 2004, 20, 11828-11832)报道曾有人在常温下在无水有机溶剂中使用硅烷偶联剂修饰石英片等平板材料的表面,但在无水有机溶剂中用硅烷偶联剂通过全湿法修饰亚微米粉体材料用于制备电泳粒子未见任何文献报道。
电泳显示技术领域主要有两大类硅烷偶联剂,它们可以成功地用于本发明中的电泳粒子制备,当然,本发明的技术决不限于只使用这两大类硅烷偶联剂。
一类为带有(甲基)丙烯酰氧基的硅烷,典型的有如下几种:
1)、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,生产商有道康宁公司、德固萨公司、曲阜晨光化工有限公司、南京联硅化工等,在中国国内,这种硅烷偶联剂往往被命名为KH-570,其结构式如下:
2)、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷
3)、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷,别名KH-571
4)、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷
另外一类为带有氨基的硅烷,典型的有以下几种:
1)、3-氨丙基三乙氧基硅烷,又称KH-550
2)、3-氨丙基三甲氧基硅烷
3)、N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷
4)、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷
5)、乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷盐酸盐
。
本发明可以使用上述硅烷偶联剂中的一种或多种的组合,也可使用这些硅烷偶联剂的类似化合物或者衍生物。
在本发明的一个实施方案中,本发明一个通用制备流程描述如下:
1、根据所需得到的粒子带电性能和分散性要求,选择适当的硅烷偶联剂和溶剂;
2、根据所使用的颜料数量和特性确定所需使用的硅烷偶联剂和溶剂的量;
3、将硅烷偶联剂在选定的溶剂中溶解充分;
4、将颜料加入到硅烷偶联剂的溶液中,开始搅拌;
5、升温到一定温度范围内,在此温度为中间值的一个较窄温度范围内加热2-48小时;或者先在某个温度范围内加热1-48小时,再升温或降温到某个温度范围内再次加热1-48小时;
6、冷却至室温,将颜料离心出来;
7、将离心出来的颜料使用溶剂清洗一次,再次离心;并再重复该清洗离心程序一次;
8、将清洗离心好的颜料转入反应器中,加入可聚合单体;
9、滴加引发剂,进行聚合包裹反应。
上述流程是本发明一个实施方案中所使用方法的一个概括性的描述。为了制备具有某些目的特性的粒子,本领域技术人员可以对该流程的部分步骤进行必要变更以获取更好的效果。在下实施例中将给出一系列具体技术方案对该流程进行具体诠释。
本发明的方法可用于制备黑、白、红、绿、蓝、黄等各种颜色的粒子。
本发明所说的适合温度范围为30-140℃,或者细化为30-50℃,50-70℃,80-110℃,90-120℃,110-140℃等温度区间,可能使用其中某个温度范围或其组合。
本发明中颜料表面修饰反应的合适时间范围在1-48小时,比较优化的时间为2-15小时,最适合的修饰时间为2-6小时。
本发明中的方法可以使用的第一溶剂或第二溶剂可以选自甲苯、苯、二甲苯、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、DMF、DMSO、环己烷、二氧六环等或者它们的组合。
本发明中的方法使用的修饰试剂的用量范围可以是颜料质量的0.1%-30%,优选的范围为1-20%,特别优选的范围为2.5-10%。
本发明中的方法可以使用上述不同温度范围、不同反应时间、不同修饰试剂数量和不同溶剂的组合。
本发明中的方法可以赋予不同的颜料带正电或带负电的能力,也可以赋予以同一种颜料带正电或负电的能力(尽管不是所有的颜料都能被制备成为指定电性的电泳粒子)。
在本发明一些实例中,利用本发明中的方法制备的黑色和白色粒子具有如下的典型特征性能参数:
具体实施方式
通过下面的具体实施例可以对本发明进行进一步的描述。然而,本发明的范围并不限于下述实施例。本领域技术人员能够理解, 在不背离本发明的精神和范围的前提下, 可以对本发明进行各种变化和修饰。本发明对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的,但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。下面试验中所用核芯粒子是粒径0.001~25μm的粒子,已经知晓,在此粒径范围内的粒子对本发明方法无实质性影响。
实施例1:使用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液制备高分散性白色粒子
1、在2L三口瓶中加入1L甲苯,加入15g的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,搅拌直到甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶解;
2、加入300.0g白色颜料Dupont Ti-Pure R960 钛白粉;
3、在90.0-100.0℃的温度范围内,加热5小时;
4、停止加热,用甲苯清洗颜料,将清洗后的颜料转移入2L三口瓶;
5、加入600ml甲苯和240g甲基丙烯酸十二烷基酯,进行充分搅拌分散;
6、升温到60.0℃-后滴加引发剂偶氮二异丁腈,进行高分子聚合包裹反应;
7、反应14小时后对粒子进行清洗和收集。
经过上述过程,制得粒子的典型性能如下:
Zeta电位 | 有机物含量 | 粒子粒径D(0.5) | 粒子粒径D(0.9) |
29.17mV | 5.04% | 0.587μm | 0.954μm |
在本实施例1以及下文实施例2-6中,如果在步骤3所述高温下搅拌进行偶联反应之前还在30-60°C的低温下搅拌处理2-6小时,则在所得终产物电泳显示粒子含有基本相同的有机物含量的情况下,预偶联处理的终产物产率比之于相应实施例未经预偶联的产率高8%-23%。
比较例1A:使用传统工艺,即在乙醇-水混合溶剂中对同样的白色颜料进行表面修饰后再研磨并进行高分子包裹的电泳粒子其典型的自身性能如下:
Zeta电位 | 有机物含量 | 粒子粒径D(0.5) | 粒子粒径D(0.9) |
20.17mV | 4.92% | 0.711μm | 1.304μm |
即使从两者的典型值比较,也可以明显看出,使用本发明中的方法制备的粒子其粒径较小,因而分散性较好,这与实际应用中观察到其在悬浮体系中更不容易沉降的事实相符。在一个较大的样品群比较中,即使用两种工艺制备多批次粒子,会发现传统工艺生产的白色粒子其粒径分布较为广泛,比如,其D(0.9)的范围可以从0.9微米到1.5微米;而使用本发明的方法制备的粒子其D(0.9)范围从0.7微米到1.0微米,也明显小于传统工艺制备的粒子,因而具有更好的分散性。
比较例1B:在500毫升三颈烧瓶中,加入50克二氧化钛R960(美国杜邦公司),5克甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,50克月桂基甲基丙烯酸酯,100克甲苯,在充氮气的同时以350 rpm的搅拌速度混合20分钟。在氮气环境和冷凝回流装置下,将反应混合物温度缓慢升高至85度,然后以每小时10毫升的速度加入链引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)溶液(0.5克AIBN预先溶解在10毫升甲苯里),反应16个小时。在本实例中,偶联剂通过水解反应,在颜料粒子表面形成生成了一层偶联剂水解产物薄膜 (为水解后产生的有机硅烷及其交联产物);同时在溶液中产生的高分子链通过与偶联剂分子中的双键反应从而连接在固体表面。本比较例得到的电泳粒子测试结果如下:
Zeta电位 | 有机物含量 | 粒子粒径D(0.5) | 粒子粒径D(0.9) |
16.3mV | 3.50% | 1.732μm | 2.224μm |
比较例1C:以实施例1的配料比例,照比较例1B的方法进行,制备的电泳粒子测试结果如下:
Zeta电位 | 有机物含量 | 粒子粒径D(0.5) | 粒子粒径D(0.9) |
17.3mV | 3.25% | 1.862μm | 2.417μm |
此外,在一些实例中,比较例1B和比较例1C的所得电泳粒子会出现带电异常现象,例如目标是将白色粒子作成带负电的,但在比较例1B和比较例1C的一些操作试验中,得到的经常是带正电的粒子或者同时带两种电荷。
实施例2:使用乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷盐酸盐低聚物的甲苯溶液制备高分散性黑色粒子
1、在2L三口瓶中加入1L苯,加入20g乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷盐酸盐低聚物,搅拌直到乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷盐酸盐低聚物溶解;
2、加入200.0g亚铬酸铜黑色颜料使混合均匀;
3、在90-120℃的温度范围内,加热4小时;
4、冷却到室温,用苯清洗颜料,倾淅出溶剂,将清洗后的颜料转移入2L三口瓶;
5、加入500ml甲苯和300g甲基丙烯酸十八烷基酯,进行充分搅拌分散;
6、升温到55℃后滴加引发剂偶氮二异庚腈,进行高分子聚合包裹反应;
7、反应18小时后对粒子进行清洗和收集。
经过上述过程,制得粒子的典型自身性能如下:
Zeta电位 | 有机物含量 | 粒子粒径D(0.5) | 粒子粒径D(0.9) |
100.88mV | 5.04% | 0.572μm | 1.052μm |
在本实施例中,如果在步骤(3)高温加热之前在30-45℃下预先加热/搅拌2小时,得到的粒子径D(0.5)和D(0.9)分别比实施例2低0.093μm和0.121μm。
比较例2A:使用传统工艺,即在乙醇-水混合溶剂中对同样的黑色颜料进行表面修饰后再研磨并进行高分子包裹的电泳粒子其典型的自身性能如下:
Zeta电位 | 有机物含量 | 粒子粒径D(0.5) | 粒子粒径D(0.9) |
60.17mV | 4.95% | 0.611μm | 1.300μm |
即使从两者的典型值比较,也可以明显看出,使用本发明中的方法制备的粒子其粒径较小,因而分散性较好,这与实际应用中观察到其在悬浮体系中更不溶液沉降的事实相符。在一个较大的样品群比较中,即使用两种工艺制备多批次粒子,会发现传统工艺生产的黑色粒子其粒径分布较为广泛,比如,其D(0.9)的范围可以从1.0微米到1.8微米;而使用本发明的方法制备的粒子其D(0.9)范围从0.7微米到1.1微米,也明显小于传统工艺制备的粒子,因而具有更好的分散性。
实施例3:使用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液制备高分散性绿色粒子
总体上参考实施例1方法进行。
1、在2L三口瓶中加入1L二甲苯,加入约4g甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,搅拌直到甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶解;
2、加入200.0g钴绿颜料;
3、根据所需要的粒子特征性能,将温度设置为90-140℃的温度范围范围,加热2小时;
4、停止加热,二甲苯清洗颜料,利用重力将颜料自然沉降后倾淅出溶剂,将清洗后的颜料转移入2L三口瓶;
5、加入适量二甲苯,再加入聚合单体甲基丙烯酸十二烷基酯和苯乙烯(1:1.5),进行充分搅拌分散;
6、升温到80℃后滴加引发剂过氧化二苯甲酰,进行高分子包裹反应;
7、反应结束后对粒子进行清洗和收集。所得粒子的D(0.5)和D(0.9)分别为0.517μm和0.864μm。
实施例4:使用3-氨丙基三乙氧基硅烷的甲苯溶液制备高分散性黑色粒子
总体上参考实施例2方法进行。
1、在2L三口瓶中加入1L乙酸乙酯,加入40g的3-氨丙基三乙氧基硅烷,搅拌直到3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解;
2、加入200.0g亚铬酸铜黑色颜料 ;
3、根据所需要的粒子特征性能,在70-100°C温度范围内,加热24小时;
4、停止加热,冷却到室温,清洗颜料,将清洗后的颜料转移入2L三口瓶;
5、加入600ml乙酸乙酯和260g甲基丙烯酸月桂酯,充分搅拌分散;
6、根据所需要的粒子特征性能,在110-140℃的温度范围内,加热2小时;
7、停止加热,冷却到室温,充分搅拌分散;
8、升温到105℃后滴加引发剂过氧化二异丙苯,进行高分子包裹反应;;
9、反应24小时后对粒子进行清洗和收集。
使用上述方法制得的粒子具有很小的粒径和优良的分散性:
粒子粒径D(0.5) | 粒子粒径D(0.9) |
0.498μm | 0.899μm |
实施例5:使用3-氨丙基三乙氧基硅烷和乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷盐酸盐的混合甲苯溶液制备高分散性黑色粒子
总体上参考实施例1方法进行。
1、在2L三口瓶中加入1L四氢呋喃,加入乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷盐酸盐和3-氨丙基三乙氧基硅烷(两者比例为0.5~2:1)的混合物(10~20g),搅拌直到硅烷完全溶解;
2、加入200.0g亚铬酸铜黑色颜料 ;
3、根据所需要的粒子特征性能,加热回流2-12小时,使反应瓶内反应温度控制在65-67℃;
4、停止加热,用四氢呋喃清洗颜料,离心出溶剂,将清洗后的颜料转移入2L三口瓶;
5、加入400ml四氢呋喃和160g甲基丙烯酸月桂酯,进行充分搅拌分散;
6、升温到60℃后滴加引发剂偶氮二异丁腈,进行高分子包裹反应;
7、反应20小时后对粒子进行清洗和收集。
本实施例方法的各种具体参数组合的试验中,所得粒子的D(0.5)在0.408 ~ 0.611μm之间,D(0.9)在0.895 ~ 1.007μm之间。
实施例6:分步使用3-氨丙基三乙氧基硅烷和乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷盐酸盐的甲苯溶液制备高分散性黑色粒子
总体上参考实施例2方法进行。
1、在2L三口瓶中加入1L甲苯,加入15g的3-氨丙基三乙氧基硅烷,搅拌直到3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解;
2、加入200.0g亚铬酸铜黑色颜料 ;
3、根据所需要的粒子特征性能,在90-120℃的温度范围内,加热5小时;
4、停止加热,冷却到室温,充分搅拌分散,加入5g的乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷盐酸盐;
5、在70-90℃的温度范围内,加热5小时;
6、停止加热,冷却到室温,清洗颜料,将清洗后的颜料转移入2L三口瓶;
7、加入550ml甲苯,再加入甲基丙烯酸月桂酯和4-乙烯吡啶的混合物(二者重量比1:2)240克,进行充分搅拌分散;
8、升温到55℃后滴加引发剂偶氮二异庚腈,进行高分子聚合包裹反应;
9、反应22小时后对粒子进行清洗和收集。
所得粒子的D(0.5)在0.495 ~ 0.606μm之间,D(0.9)在0.811 ~ 0.947μm之间。
Claims (16)
1.制备电泳显示粒子的方法,所述电泳显示粒子包括核芯粒子和覆盖于该核芯粒子表面的修饰层,该方法包括以下步骤:
(1)使硅烷偶联剂溶解于第一溶剂中形成溶液;
(2)将核芯粒子加至步骤(1)的溶液中形成混合物;
(3)在升高的温度下搅拌步骤(2)的混合物;
(4)冷却至室温,分离出连接有硅烷偶联剂的预修饰粒子,洗涤;
(5)在反应器中将步骤(4)所得预修饰粒子与第二溶剂和聚合物单体混合均匀;
(6)滴加引发剂进行聚合反应,使聚合物单体在所述预修饰粒子表面聚合形成表面修饰层,得到电泳显示粒子。
2.根据权利要求1的方法,其特征在于:
所述核芯粒子是粒径小于100μm的荷电粒子;
所述核芯粒子是无机颜料粒子或者是有机颜料粒子或者是无机有机复合颜料粒子;
所述核芯粒子选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铬、氧化铁、二氧化锌、氧化铜、氧化铅、碳黑、硅酸盐、钛黄、铬黄、铅铬绿、锰紫、铁蓝、钴蓝、锌白、镉黄、镉红、硫酸钡、钼橙、群青、天青蓝、翡翠绿、翠绿、有机黄色颜料(Aiarylide yellow,Arylide yellow,Hansa yellow、Benzidine yellow)、有机橙色颜料(Perinone Orange,Diarylide Orange)、有机蓝色颜料(Ultramarine blue,Indanthrone blue)、有机红色颜料(Anthraquinoid red,Perylene red);
所述硅烷偶联剂选自:包含甲基丙烯酰氧基基团的硅烷、包含氨基烷基基团的硅烷、或其组合;
在一个实施方案中,所述包含甲基丙烯酰氧基基团的硅烷例如但不限于:甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(例如KH-570)、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷(例如KH-571)、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、或其组合;
在一个实施方案中,所述包含氨基烷基基团的硅烷例如但不限于:3-氨丙基三乙氧基硅烷(例如KH-550)、3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、或其组合,以及它们的盐例如盐酸盐;
所述第一溶剂选自甲苯、苯、二甲苯、氯仿、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、DMF、DMSO、环己烷、二氧六环、四氯化碳等或者它们的组合;
所述硅烷偶联剂与核芯粒子的重量比为(0.1~30):100,例如(1~20):100,例如(2~20):100,例如(2~10):100;和/或
所述第一溶剂与核芯粒子的用量比为1L:(50g~600g),例如1L:(100g~500g),例如1L:(100g~400g),例如1L:(150g~350g),例如1L:(200g~300g)。
3.根据权利要求1至2任一项的方法,其特征在于:
步骤(3)中所述升高的温度是60-140°C,例如70-100°C,例如80-140°C,例如80-130°C,例如80-120°C,例如90-130°C,例如90-120°C;和/或
步骤(3)中所述搅拌的时间是1-100小时,例如1-50小时,例如2-24小时,例如2-12小时,例如2-6小时。
4.根据权利要求1至3任一项的方法,其中步骤(3)中:
在所述升高的温度下搅拌之前,还包括在低温下搅拌的操作,该低温是20-60°C,例如30-60°C,例如30-50°C,例如30-40°C;和/或
在所述升高的温度下搅拌之后,还包括在低温下搅拌的操作,该低温是20-60°C,例如30-60°C,例如30-50°C,例如30-40°C。
5.根据权利要求1至4任一项的方法,其特征在于:
步骤(5)中,所述第二溶剂是任何可供聚合反应用的溶剂;
步骤(5)所述第二溶剂与所述第一溶剂相同或不同;
所述第二溶剂与所述第一溶剂相同;
所述第二溶剂选自甲苯、苯、二甲苯、氯仿、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、DMF、DMSO、环己烷、二氧六环、四氯化碳等或者它们的组合;
所述第二溶剂与预修饰粒子的用量比为1L:(50g~600g),例如1L:(100g~500g),例如1L:(100g~400g),例如1L:(150g~350g),例如1L:(200g~300g);和/或
所述聚合物单体与所述预修饰粒子的重量比为(30~200):100,例如(50~100):100,例如(100~200):100,例如(50~150):100。
6.根据权利要求1至5任一项的方法,其特征在于:
所述聚合物单体选自:甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯(甲基丙烯酸月桂酯)、甲基丙烯酸十四烷基酯、乙基甲基丙烯酸酯、丁基甲基丙烯酸酯、叔丁基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸苄基酯、苯乙烯、4-乙烯吡啶、N-乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸、或其组合;
所述引发剂选自:偶氮类链引发剂如偶氮二异丁腈(AIBN)和偶氮二异庚腈等,有机过氧类引发剂如过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化十二酰、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢,以及各类油溶性氧化一还原链引发剂等,优选偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化二异丙苯;
步骤(6)中,所述聚合反应是在升高的温度下进行的,在一个实施方案中,所述升高的温度是50-110°C,例如50-70°C,例如60-80°C,例如80-100°C,例如90-110°C,例如60-100°C;和/或
步骤(6)中,所述聚合反应是在搅拌下进行的;
该搅拌的时间可以是1-100小时,例如1-50小时,例如2-24小时,例如4-24小时,例如6-18小时。
7.根据权利要求1至6任一项的方法,其特征在于:
其所制备的电泳显示粒子D(0.5)为0.3-0.8μm,例如0.4-0.7μm,例如0.5-0.7μm;
其所制备的电泳显示粒子D(0.9)为0.6-1.2μm,例如0.7-1.1μm,例如0.8-1.1μm;
其所制备的电泳显示粒子D(0.5)为0.3-0.8μm(例如0.4-0.7μm,例如0.5-0.7μm),并且D(0.9)为0.6-1.2μm(例如0.7-1.1μm,例如0.8-1.1μm);
其所制备的白色电泳显示粒子L*≥95.0,例如L*≥96.0,例如L*≥97.0,例如L*≥98.0;
其所制备的白色电泳显示粒子b*为2-4,例如2-3.5,例如2.2-3.2;
其所制备的白色电泳显示粒子L*≥95.0(例如L*≥96.0,例如L*≥97.0,例如L*≥98.0),和/或b*为2-4(例如2-3.5,例如2.2-3.2);
其所制备的黑色电泳显示粒子L*≤25.0,例如L*≤23.0,例如L*≤20.0,例如L*≤19.0;
其所制备的黑色电泳显示粒子b*为-2~1,例如-1.5~0.5,例如-1~0;和/或
其所制备的黑色电泳显示粒子L*≤25.0(例如L*≤23.0,例如L*≤20.0,例如L*≤19.0),和/或b*为-2~1(例如-1.5~0.5,例如-1~0)。
8.一种电泳显示粒子,其特征在于该电泳显示粒子D(0.5)为0.3-0.8μm和/或D(0.9)为0.6-1.2μm。
9.根据权利要求8的电泳显示粒子,其特征在于:
该电泳显示粒子为白色电泳显示粒子,该白色电泳显示粒子L*≥95.0(例如L*≥96.0,例如L*≥97.0,例如L*≥98.0),和/或b*为2-4(例如2-3.5,例如2.2-3.2);
该电泳显示粒子为黑色电泳显示粒子,该黑色电泳显示粒子L*≤25.0(例如L*≤23.0,例如L*≤20.0,例如L*≤19.0),和/或b*为-2~1(例如-1.5~0.5,例如-1~0);和/或
该电泳显示粒子包括核芯粒子和覆盖于该核芯粒子表面的修饰层。
10.根据权利要求8至9任一项的电泳显示粒子,该电泳显示粒子包括核芯粒子和覆盖于该核芯粒子表面的修饰层,该电泳显示粒子是由包括下列步骤的方法制备的:
(1)使硅烷偶联剂溶解于第一溶剂中形成溶液;
(2)将核芯粒子加至步骤(1)的溶液中形成混合物;
(3)在升高的温度下搅拌步骤(2)的混合物;
(4)冷却至室温,分离出连接有硅烷偶联剂的预修饰粒子,洗涤;
(5)在反应器中将步骤(4)所得预修饰粒子与第二溶剂和聚合物单体混合均匀;
(6)滴加引发剂进行聚合反应,使聚合物单体在所述预修饰粒子表面聚合形成表面修饰层,得到电泳显示粒子。
11.根据权利要求10的电泳显示粒子,其特征在于:
所述核芯粒子是粒径小于100μm的荷电粒子;
所述核芯粒子是无机颜料粒子或者是有机颜料粒子;
所述核芯粒子选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铬、氧化铁、二氧化锌、氧化铜、氧化铅、碳黑、硅酸盐、钛黄、铬黄、铅铬绿、锰紫、铁蓝、钴蓝、锌白、镉黄、镉红、硫酸钡、钼橙、群青、天青蓝、翡翠绿、翠绿、有机黄色颜料(Aiarylide yellow,Arylide yellow,Hansa yellow、Benzidine yellow)、有机橙色颜料(Perinone Orange,Diarylide Orange)、有机蓝色颜料(Ultramarine blue,Indanthrone blue)、有机红色颜料(Anthraquinoid red,Perylene red)等。
12.根据权利要求10至11任一项的电泳显示粒子,其特征在于:
所述硅烷偶联剂选自:包含甲基丙烯酰氧基基团的硅烷、包含氨基烷基基团的硅烷、或其组合;
所述包含甲基丙烯酰氧基基团的硅烷例如但不限于:甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(例如KH-570)、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷(例如KH-571)、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、或其组合;
所述包含氨基烷基基团的硅烷例如但不限于:3-氨丙基三乙氧基硅烷(例如KH-550)、3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、或其组合,以及它们的盐例如盐酸盐;
所述第一溶剂选自甲苯、苯、二甲苯、氯仿、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、DMF、DMSO、环己烷、二氧六环、四氯化碳等或者它们的组合;
所述硅烷偶联剂与核芯粒子的重量比为(0.1~30):100,例如(1~20):100,例如(2~20):100,例如(2~10):100;
所述第一溶剂与核芯粒子的用量比为1L:(50g~600g),例如1L:(100g~500g),例如1L:(100g~400g),例如1L:(150g~350g),例如1L:(200g~300g);
步骤(3)中所述升高的温度是70-150°C,例如70-100°C,例如80-140°C,例如80-130°C,例如80-120°C,例如90-130°C,例如90-120°C;
步骤(3)中所述搅拌的时间是1-100小时,例如1-50小时,例如2-24小时,例如2-12小时,例如2-6小时。
13.根据权利要求10至12任一项的电泳显示粒子,其特征在于:
在所述升高的温度下搅拌之前,还包括在低温下搅拌的操作,该低温是20-60°C,例如30-60°C,例如30-50°C,例如30-40°C;和/或
在所述升高的温度下搅拌之后,还包括在低温下搅拌的操作,该低温是20-60°C,例如30-60°C,例如30-50°C,例如30-40°C,这些在低温下搅拌的操作可以称为预偶联,其搅拌时间可以是2-24小时,例如2-12小时,例如2-6小时。
14.根据权利要求10至13任一项的电泳显示粒子,其特征在于:
所述聚合物单体与所述预修饰粒子的重量比(30~200):100,例如(50~100):100,例如(100~200):100,例如(50~150):100;
所述聚合物单体选自:甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯(甲基丙烯酸月桂酯)、甲基丙烯酸十四烷基酯、乙基甲基丙烯酸酯、丁基甲基丙烯酸酯、叔丁基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸苄基酯、苯乙烯、4-乙烯吡啶、N-乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸、或其组合;
所述引发剂包括:偶氮类链引发剂如偶氮二异丁腈(AIBN)和偶氮二异庚腈等,有机过氧类引发剂如过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化十二酰、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢,以及各类油溶性氧化一还原链引发剂等,优选偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化二异丙苯;
步骤(6)中,所述聚合反应是在升高的温度下进行的,在一个实施方案中,所述升高的温度是50-110°C,例如50-70°C,例如60-80°C,例如80-100°C,例如90-110°C,例如60-100°C;
步骤(6)中,所述聚合反应是在搅拌下进行的;
该搅拌的时间可以是1-100小时,例如1-50小时,例如2-24小时,例如4-24小时,例如6-18小时。
15.一种电泳显示液,其包含:1~40wt%(例如1-30 wt%、5-30wt%、5-20wt%)的本发明第一方面所制备的电泳显示粒子或者本发明第二方面所述的电泳显示粒子、和加至100wt%量的溶剂。
16.本发明第一方面所制备的电泳显示粒子或者本发明第二方面所述的电泳显示粒子在制备电泳显示器中的用途。
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