专利名称：用于电泳显示的微胶囊的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电泳显示的微胶囊的制备方法。
背景技术：
信息科学与技术的迅猛发展呼唤着全新的薄型、轻量、低驱动电压、低功耗的平面电子显示技术与之相适应。与电子显示技术相比，传统用普通纸张具备优越的性能反射80％的照射光；提供满意的对比度(约20∶1)；向任意方向分散反射光；价廉、重量轻、薄、便于携带，可柔曲、折叠，能提供彩色图像；不需要耗费能量就能长期保存图像，具有长效记忆性。但它也有缺点不能像电子显示器那样即时变换图像，所以不能被反复利用。因此把普通纸张和电子显示器的优点结合起来研究开发一种低成本、高性能的显示技术一直是人们梦寐以求的，从而促进了电泳显示技术的崛起和发展。
电泳显示技术的工作原理是利用电泳的原理使夹在电极间的带电物质在电场的作用下运动，带电物质的运动导致交替显示两种或两种以上不同的颜色。以这样一个电泳单元为一个像素，将电泳单元进行二维矩阵式排列构成显示平面，根据要求像素可显示不同的颜色，其组合就能得到平面图像。电泳显示与现有的显示技术相比有很大的优势高反射率导致的高亮度、高对比度；全视角；反射型、双稳性导致的长期图像稳定、低功耗；薄、轻、可柔曲，具有便携性；价廉，可大面积制作。
Paul F.Evans等早在1969年就发明了电泳显示技术。其后许多电泳显示的研究关注于便携式电脑显示器应用，由于当时的材料满足不了电泳显示技术的要求，没有发挥出该技术的优势，在该领域的竞争中输给LCD技术，在其后的近二十年里电泳显示的研究进展不大。上世纪末，材料科学(纳米技术等)、高分子科学、电子科学(塑料晶体管技术、有源矩阵技术等)的发展对电泳显示有很大的推动作用，使得制备电泳显示的材料有重大突破，大大提高了电泳显示的性能，从而使人们看到了其巨大的应用前景，促使各大集团公司投入更大的人力物力去研究开发这一显示技术。
人们将电泳室用各种方法分隔成细小的微腔以抑制电泳粒子的团聚、结块，同时减少生产工艺步骤，降低生产成本。其中微胶囊型电泳显示是较为有前景的技术之一。微胶囊型电泳显示是先将电泳粒子和绝缘悬浮液包封于微胶囊内，将微胶囊置于电极间。微胶囊可以大规模生产，显示器生产工艺相对简单并可整卷自动生产。微胶囊可以混合在液体粘合剂中用喷墨打印、涂刷等方式涂布于基材上，因此可以生产柔曲的显示器。微胶囊型电泳显示有非常大的研究与应用前景。Barrett Comiskey等用脲醛树脂微胶囊包封电泳系统。脲醛树脂微胶囊壁材的机械强度较大，但柔韧性较差，因此用这种材料做成的可柔曲电泳显示耐刮、压性能较差。Nakamura等叙述了一种明胶-阿拉伯胶体系的微胶囊用于电泳显示的制备方法，这种微胶囊溶剂稳定性很好，但由于明胶和阿拉伯胶都是天然产品，稳定性相对较差，而且阿拉伯胶对中国来说是一种进口产品，大规模的商业用途将是一种昂贵的原料；此外，阿拉伯胶易降解，长期使用将影响微胶囊的性能。因此，寻找一种价格相对低廉，并且性能稳定的聚阴离子聚合物作为替代品一直是人们所感兴趣的问题。
苯乙烯马来酸酐共聚物及其水解物作为一种分散剂已经得到了广泛的应用。本发明将苯乙烯马来酸酐共聚物用于明胶微胶囊的合成，利用苯乙烯马来酸酐共聚物的水解物是一种表面活性剂的特性，使分散在水相中的油滴乳化，可以使油滴的粒径分布更加均匀。同时它又是聚阴离子电解质，可以和明胶发生复凝聚发应。因此通过合适的工艺就可以制备出稳定的、密封的、粒径分布更均匀的圆形微胶囊。苯乙烯马来酸酐共聚物可以工业化生产，用这种聚合物制备微胶囊，将使得到的微胶囊成本更低，性能更加优越。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电泳显示的微胶囊的制备方法。
1)将苯乙烯马来酸酐共聚物的水解物以0.1-15％的质量比浓度溶解于40℃-70℃的水中；2)以芯材比为1～100∶1的比例将电泳悬浮液加入到上述搅拌中的苯乙烯马来酸酐共聚物的水解物溶液中分散1～100分钟；3)将明胶以0.1-15％的质量比浓度溶解于40℃-70℃的水中，加入到2)所述溶液中；4)加入酸和/或水，使之发生复凝聚反应；5)将上述混合液降温到0-15℃，加入交联剂使之固化交联；6)加入碱溶液使PH值到7.5-12，升温到30-60℃反应数小时即可。
本发明的优点是通过提供合成高分子苯乙烯马来酸酐共聚物，克服了阿拉伯胶天然高分子易降解而影响微胶囊性能的缺点，降低了成本。并通过合适的工艺制备出稳定的、密封的、粒径分布更均匀的圆形微胶囊。
图1是苯乙烯马来酸酐共聚物为聚阴离子聚合物制备的含电泳液的微胶囊的光学显微镜图片；图2是苯乙烯马来酸酐共聚物为聚阴离子聚合物制备的微胶囊的扫描电镜图片。
具体实施例方式
通过如下实施例对本发明作进一步的详述实施例1将苯乙烯与马来酸酐摩尔比为1∶1，数均分子量为6000的苯乙烯马来酸酐共聚物水解物和明胶分别配成100克6％的水溶液，将它们的PH值调至6.5，并于40℃保温备用。
将电泳粒子、染料、助剂加入到四氯乙烯中，于40℃下超声振荡使之成为均匀的分散液70克，加入到上述苯乙烯马来酸酐共聚物水解物的溶液中，搅拌得到O/W型乳液，在一定的搅拌速度下得到一定尺寸的油滴，将配制好的明胶溶液加入到乳液中，在40℃下用10％醋酸溶液将体系的PH值降至4.5，再将5倍于明胶水溶液的热水加入到乳液中，搅拌中将温度缓慢降至10℃，将2.5毫升37％甲醛水溶液滴加到上述体系中，使微胶囊壁交联，继续反应1小时，加入20克10％的羧甲基纤维素钠溶液，加入3％氢氧化钠溶液将溶液的PH值调节到9，于35℃下继续反应3小时，得到含电泳液的微胶囊。
实施例2将苯乙烯与马来酸酐摩尔比为1∶2，数均分子量为15000的苯乙烯马来酸酐共聚物水解物和明胶分别配成80克1％的水溶液，将明胶配成100克1％的水溶液，将它们的PH值调至6.0，并于60℃保温备用。
将电泳粒子、染料、助剂加入到四氯乙烯中，于60℃下超声振荡使之成为均匀的分散液30克。加入到上述苯乙烯马来酸酐共聚物水解物的溶液中，搅拌得到O/W型乳液，在一定的搅拌速度下得到一定尺寸的油滴，将配制好的明胶溶液加入到乳液中，在60℃下用3％柠檬酸溶液将体系的PH值降至4.0，搅拌中将温度缓慢降至5℃，将4毫升37％甲醛水溶液滴加到上述体系中，使微胶囊壁交联，继续反应1小时，加入10克15％的羧甲基纤维素钠溶液，加入3％氢氧化钠溶液将溶液的PH值调节到9，于35℃下继续反应3小时，得到含电泳液的微胶囊。
实施例3
将苯乙烯与马来酸酐摩尔比为1∶1，数均分子量为11000的苯乙烯马来酸酐共聚物水解物和明胶分别配成100克4％的水溶液，将它们的PH值调至6.5，并于50℃保温备用。
将电泳粒子、染料、助剂加入到四氯乙烯中，于50℃下超声振荡使之成为均匀的分散液50克，加入到上述苯乙烯马来酸酐共聚物水解物的溶液中，搅拌得到O/W型乳液，在一定的搅拌速度下得到一定尺寸的油滴，将配制好的明胶溶液加入到乳液中，在50℃下用10％醋酸溶液将体系的PH值降至4.5，再将5倍于明胶水溶液的热水加入到乳液中搅拌中，将温度缓慢降至5℃，将2.5毫升25％戊二醛水溶液滴加到上述体系中，使微胶囊壁交联，继续反应1小时，加入10克5％的羧甲基纤维素钠溶液，加入3％氢氧化钠溶液将溶液的PH值调节到11，于40℃下继续反应5小时，得到含电泳液的微胶囊。
实施例4将苯乙烯与马来酸酐摩尔比为1∶1，数均分子量为8000的苯乙烯马来酸酐共聚物水解物和明胶分别配成100克8％的水溶液，将它们的PH值调至6.0-7.0，并于50℃保温备用。
将电泳粒子、染料、助剂加入到四氯乙烯中，于50℃下超声振荡使之成为均匀的分散液70克，加入到上述苯乙烯马来酸酐共聚物水解物的溶液中，搅拌得到O/W型乳液，在一定的搅拌速度下得到一定尺寸的油滴，将配制好的明胶溶液加入到乳液中，在60℃下用10％醋酸溶液将体系的PH值降至4.5，再将7倍于明胶水溶液的热水加入到乳液中搅拌中，将温度缓慢降至7℃，将2.5毫升25％戊二醛水溶液滴加到上述体系中，使微胶囊壁交联，继续反应1小时，加入10克10％的羧甲基纤维素钠溶液，加入5％氢氧化钠溶液将溶液的PH值调节到10，于35℃下继续反应5小时，得到含电泳液的微胶囊。
实施例5将苯乙烯与马来酸酐摩尔比为2∶1的苯乙烯马来酸酐共聚物水解物配成100克5％的水溶液，将明胶配成60克5％的水溶液，并将它们的PH值调至6.0-7.0，于55℃保温备用。
将电泳粒子、染料、助剂加入到四氯乙烯中，于55℃下超声振荡使之成为均匀的分散液50克，加入到上述苯乙烯马来酸酐共聚物水解物的溶液中，搅拌得到O/W型乳液，在一定的搅拌速度下得到一定尺寸的油滴，将配制好的明胶溶液加入到乳液中，在55℃下用15％醋酸溶液将体系的PH值降至4.5，再将5倍于明胶水溶液的热水加入到乳液中，搅拌中将温度缓慢降至5℃，将5毫升37％甲醛水溶液滴加到上述体系中，使微胶囊壁交联，继续反应1小时，加入10克10％的羧甲基纤维素钠溶液，加入3％氢氧化钠溶液将溶液的PH值调节到9，于35℃下继续反应5小时，得到含电泳液的微胶囊。
实施例6将苯乙烯与马来酸酐摩尔比为2∶1的苯乙烯马来酸酐共聚物水解物和明胶分别配成100克2％的水溶液，将明胶配成80克2％的水溶液，并将它们的PH值调至6.0，于45℃保温备用。
将电泳粒子、染料、助剂加入到四氯乙烯中，于45℃下超声振荡使之成为均匀的分散液40克，加入到上述苯乙烯马来酸酐共聚物水解物的溶液中，搅拌得到O/W型乳液，在一定的搅拌速度下得到一定尺寸的油滴，将配制好的明胶溶液加入到乳液中，在45℃下用5％醋酸溶液将体系的PH值降至4.0，搅拌中将温度缓慢降至12℃，将3毫升37％甲醛水溶液滴加到上述体系中，使微胶囊壁交联，继续反应1小时，加入20克15％的羧甲基纤维素钠溶液，加入5％氢氧化钠溶液将溶液的PH值调节到8，于35℃下继续反应4小时，得到含电泳液的微胶囊。
实施例7将两种苯乙烯与马来酸酐摩尔比均为1∶1，数均分子量为6000和13000的苯乙烯马来酸酐共聚物水解物混合物配成100克9％的水溶液，将明胶配成100克9％的水溶液，并将它们的PH值调至6.0，于45℃保温备用。
将电泳粒子、染料、助剂加入到四氯乙烯中，于45℃下超声振荡使之成为均匀的分散液60克，加入到上述苯乙烯马来酸酐共聚物水解物的溶液中，搅拌得到O/W型乳液，在一定的搅拌速度下得到一定尺寸的油滴，将配制好的明胶溶液加入到乳液中，在45℃下用5％醋酸溶液将体系的PH值降至4.5，再将7倍于明胶水溶液的热水加入到乳液中搅拌中将温度缓慢降至5℃，将3毫升25％戊二醛水溶液滴加到上述体系中，使微胶囊壁交联，继续反应1小时，加入10克15％的羧甲基纤维素钠溶液，加入5％氢氧化钠溶液将溶液的PH值调节到11，于35℃下继续反应4小时，得到含电泳液的微胶囊。
权利要求
1.一种用于电泳显示的微胶囊的制备方法，其特征在于其制备步骤为1)将苯乙烯马来酸酐共聚物的水解物以0.1-15％的质量比浓度溶解于40℃-70℃的水中；2)以芯材比为1～100∶1的比例将电泳悬浮液加入到上述搅拌中的苯乙烯马来酸酐共聚物的水解物溶液中分散1～100分钟；3)将明胶以0.1-15％的质量比浓度溶解于40℃-70℃的水中，加入到2)所述溶液中；4)加入酸和/或水，使之发生复凝聚反应；5)将上述混合液降温到0-15℃，加入交联剂使之固化交联；6)加入碱溶液使PH值到7.5-12，升温到30-60℃反应数小时即可。
2.根据权利要求1所述的一种用于电泳显示的微胶囊的制备方法，其特征在于所说的苯乙烯马来酸酐共聚物的数均分子量在1000～100000，苯乙烯与马来酸酐的摩尔比在1∶5～5∶1。
3.根据权利要求1所述的一种用于电泳显示的微胶囊的制备方法，其特征在于所说的苯乙烯马来酸酐共聚物可以是同一分子量分布的聚合物，也可以是两种或两种以上不同分子量分布的聚合物的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种用于电泳显示的微胶囊的制备方法，其特征在于所说的酸是盐酸、硫酸、醋酸、柠檬酸、酒石酸，酸的浓度在0.05～20％。
5.根据权利要求1所述的一种用于电泳显示的微胶囊的制备方法，其特征在于所说的交联剂是甲醛、戊二醛、金属盐。
全文摘要
本发明公开了一种用于电泳显示的微胶囊及其制备方法。利用苯乙烯马来酸酐共聚物的水解物与明胶发生复凝聚来制备微胶囊。通过合适的工艺将被包囊物先乳化于苯乙烯马来酸酐共聚物溶液中，加入明胶，通过加酸和/或加水使其发生复凝聚。本发明的优点是通过提供合成高分子苯乙烯马来酸酐共聚物，克服了阿拉伯胶天然高分子易降解而影响微胶囊性能的缺点，降低了成本。并通过合适的工艺制备出稳定的、密封的、粒径分布更均匀的圆形微胶囊。
文档编号B01J13/10GK1544141SQ20031010894
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月25日 优先权日2003年11月25日
发明者汪茫, 荣宇, 陈红征, 汪 茫 申请人:浙江大学