专利名称：一种黑白电泳显示微胶囊的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种黑白电泳显示微胶囊的制备方法，特别涉及柔性显示电子墨水微胶囊制备领域。
背景技术：
微胶囊电泳显示是利用微胶囊包裹带电粒子的悬浮液，在电场作用下，微胶囊内的带电粒子发生定向泳动而实现显示的技术。微胶囊的制备则是微胶囊电泳显示技术的关键内容之一，微胶囊单个分散、粒径均勻，囊壁强度高，韧性好，能够使其在显示器件的制备过程不遭到损坏，是实现电泳显示的基本要求。文献中报道的制备微胶囊的方法很多，主要有脲醛树脂系原位聚合法和明胶-阿拉伯胶系复凝聚法。与脲醛树脂系胶囊相比，复凝聚法制备的胶囊具有球形度好，封闭性强，平滑度和透明度高、具有亲水性和渗透性等特点，应用比较广泛。但是明胶-阿拉伯胶微胶囊之间容易团聚粘连，不易获得单个分散的产物，而且囊壁机械强度不够，容易破裂， 如图4a，这严重影响了器件的显示性能。
发明内容
本发明提供一种高强度电泳显示用明胶-阿拉伯胶系微胶囊制备方法，优点是通过控制复配分散剂的HLB值以及浓度，提高了微胶囊的产率，如图1。工艺中固化条件以及顺序，可以使微胶囊在30°C烘干20 30min未破裂，50°C下烘干20 30min微胶囊失水发生变形，但仍未破裂，如图4b、c，并能承受涂布工艺积压形成完好无损的单层微胶囊显示膜如图fe。本发明的技术方案如下一种黑白电泳显示微胶囊的制备方法，其步骤为1)以质量比为1 1 2 1的明胶与阿拉伯胶作为壁材，用温度为45°C的去离子水配成Iwt % 的水溶液，将HLB = 8 13的复合型表面活性剂加入溶液中，使其浓度为0. 0005 0. 003g · ml/1，并用碱调节溶液pH = 6 7 ；2)将电泳液加到步骤1)的水溶液中，分散20 30min，电泳液与壁材的质量比为 2 1 10 1，获得0/W型乳液；用稀醋酸调节体系pH = 4 5，使明胶-阿拉伯胶发生复凝聚反应形成囊壁，反应温度45°C，反应时间lh。3)将步骤幻产物降温至10°C以下，加入固化剂5wt%戊二醛将囊壁交联固化lh， 戊二醛与明胶质量比为1 1 5 1，用碱溶液调节体系调节PH = 9 11，并使体系温度加热到45 60°C，继续反应90min ；将得到的微胶囊分离加入多酚溶液中，，在20 30°C 下继续反应10小时即可。所述表面活性剂为非离子型表面活性剂的复配，HLB = 8 13，其中非离子型表面活性剂有=Span系列、OP系列和Tween系列。所述的Span 系列为 Span 85、Span 80 和 Span 60 ；OP 系列为 0P_9、0P-10 和0P-15 ;Tween 系列为Tween 80、Tween 60 或 Tween 40。所述碱溶液为弱碱包括碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸铵或碳酸氢铵，浓度为 0. 02 0. Ig ‘ IIir10所述多酚为单宁酸、苹果多酚或茶多酚，其浓度为0. 5wt% 3wt%。所述最佳工艺条件为步骤1)明胶与阿拉伯胶溶液质量比为1 1，浓度为 2wt%，表面活性剂HLB = 10左右，浓度为0. OOlg ^r115步骤2)中电泳液与壁材质量比为 5 1，稀醋酸浓度为5% 10%，复凝聚反应体系pH = 4. 5 5.0，步骤3)中戊二醛浓度为IOwt %，与明胶质量比为4 1，滴加速度为1 3mL/min，步骤4)中多酚浓度为lwt%， 体积50mL。本发明的效果是用此工艺制备的微胶囊表面光滑且单个分散如图3c、d，粒径均勻，产率高，如图1、图2，而且囊壁强度高，韧性好，在高温下不破裂，严重变形后亦不破损， 如图4b、c，并使显示器件得到了显示图像，如图恥。
图1是微胶囊产率与平均粒径大小与分散剂浓度关系图；随着表面活性剂浓度的增加，微胶囊平均粒径变小，浓度大于0. OOlg .mL-1后稳定在50 μ m左右；表面活性剂浓度低于0. OOlg -πιΓ1时，微胶囊的产率随着表面活性剂浓度的增大而增大，高于0. OOlg · πιΓ1后，产率减小，在0. OOlg · mL"1处达到最大值。图2是微胶囊粒径分布直方图；利用GMS图像分析系统软件分析测得，微胶囊粒径分布服从正态分布，平均粒径在30 60 μ m之间，且标准差为1. 5 2. 0 μ m，粒径在20 80 μ m范围内的微胶囊比例约为 75% 85%。图3a、b分别是传统工艺制备的微胶囊透射光光学显微镜图像和反射光光学显微镜图像；c、d分别是最佳工艺条件制备的微胶囊透射光光学显微镜图像和反射光光学显微镜图像；图如是传统工艺制备的微胶囊失水后图像，b是最佳工艺条件下制备的微胶囊在 30°C烘干20min后图像，c是最佳工艺条件下制备的微胶囊在50°C下烘干20min后图像。图fe是微胶囊显示层显微图像，b是显示器件。从图中可看出，微胶囊完好无损， 并能显示出清晰的图像。
具体实施例方式实例1(1)将1. Og明胶和1. Og阿拉伯胶用45°C去离子水配制成Iwt %水溶液，调节pH =6 7，保持体系在45°C下，加入HLB = 8的复配表面活性剂0. 0005g · mL—1，一次性注入 4g电泳液，600rpm转速下分散15min，使其生成0/W的乳状液，用稀醋酸溶液在0.证左右调 pH = 4 5，恒温反应Ih，然后降至室温。(2)加冰将(1)体系温度降温至10°C以下，加入40mL5Wt%戊二醛进行固化，约 Ih ；用弱碱溶液将体系调至pH = 9，再将反应温度升至45°C，并保持90min，降至室温，搅拌过夜，分离得到微胶囊。
(3)将⑵得到的微胶囊加入到50mL0. 5wt%单宁酸中，在20°C下反应10h，降至室温，水洗分离。实例2(1)将1. 5g明胶和1. Og阿拉伯胶用45°C去离子水配制成3wt%水溶液，调节pH =6 7，保持体系在45°C下，加入HLB = 9的复配表面活性剂0. 0015g · mL—1，一次性注入 15g电泳液，600rpm转速下分散15min，使其生成0/W的乳状液，用稀醋酸溶液在0. 5h左右调pH = 4 5，恒温反应lh，然后降至室温。(2)加冰将(1)体系温度降温至10°C以下，加入90mL5%戊二醛进行固化，Ih ；用弱碱溶液将体系调至pH = 10，再将反应温度升至45°C，并保持90min，降至室温，搅拌过夜， 分离得到微胶囊。(3)将⑵得到的微胶囊加入到50mLlWt%单宁酸中，在25°C下反应10h，降至室温，水洗分离。实例3(1)将2. Og明胶和1. Og阿拉伯胶用45°C去离子水配制成水溶液，调节pH =6 7，保持体系在45°C下，加入HLB = 13的复配表面活性剂0. 003g · mL—1，一次性注入 30g电泳液，600rpm转速下分散15min，使其生成0/W的乳状液，用稀醋酸溶液在0. 5h左右调pH = 4 5，恒温反应lh，然后降至室温。(2)加冰将(1)体系温度降温至10°C以下，加入200mL5wt%戊二醛进行固化，约 Ih ；用弱碱溶液将体系调至pH = 11，再将反应温度升至45°C，并保持90min，降至室温，搅拌过夜，分离得到微胶囊。(3)将⑵得到的微胶囊加入到50mL 3wt%苹果多酚中，在30°C下反应10h，降至室温，水洗分离。实例4(1)将1. Og明胶和1. Og阿拉伯胶用45°C去离子水配制成2wt%水溶液，调节pH =6 7，保持体系在45°C下，加入HLB = 10的复配表面活性剂0. OOlg · mL—1，一次性注入 IOg电泳液，600rpm转速下分散15min，使其生成0/W的乳状液，用稀醋酸溶液在0. 5h左右调pH = 4 5，恒温反应lh，然后降至室温。(2)加冰将(1)体系温度降温至10°C以下，加入40mL5%戊二醛进行固化，约Ih ； 用弱碱溶液将体系调至pH = 10，再将反应温度升至45°C，并保持90min，降至室温，搅拌过夜，分离得到微胶囊。(3)将⑵得到的微胶囊加入到50mL 苹果多酚中，在25°C下反应10h，降至室温，水洗分离。
权利要求
1.一种黑白电泳显示微胶囊的制备方法，其特征在于其步骤为1)以质量比为1 1 2 1的明胶与阿拉伯胶作为壁材，用温度为45°C的去离子水配成Iwt % 的水溶液，将HLB = 8 13的复合型表面活性剂加入溶液中，使其浓度为0. 0005 0. 003g · mL—1，并用碱调节溶液pH = 6 7 ；2)将电泳液加到步骤1)的水溶液中，分散20 30min，电泳液与壁材的质量比为 2 1 10 1，获得0/W型乳液；用稀醋酸调节体系pH = 4 5，使明胶-阿拉伯胶发生复凝聚反应形成囊壁，反应温度45°C，反应时间Ih ；3)将步骤幻产物降温至10°C以下，加入固化剂5wt%戊二醛将囊壁交联固化lh，戊二醛与明胶质量比为1 1 5 1，用碱溶液调节体系调节pH = 9 11，并使体系温度加热到45 60°C，继续反应90min ；将得到的微胶囊分离加入50mL多酚溶液中，在20 30°C 下继续反应10小时即可。
2.如权利要求1所述制备方法，其特征是表面活性剂为非离子型表面活性剂的复配， HLB = 8 13，其中非离子型表面活性剂有Span系列、OP系列和Tween系列。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征是所述的Span系列为Span85、Span 80和 Span 60 ;0P 系列为 0P-9、0P-10 禾口 0P-15 ;Tween 系列为:Tween 80>Tween 60 或 Tween 40。
4.如权利要求1所述制备方法，其特征是所述碱溶液均为弱碱包括碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸铵或碳酸氢铵。
5.如权利要求1所述制备方法，其特征是所述多酚为单宁酸、苹果多酚或茶多酚，其浓度为 0. 5wt%~ 3wt%0
全文摘要
本发明涉及一种黑白电泳显示微胶囊的制备方法，1)以质量比为1∶1～2∶1的明胶与阿拉伯胶作为壁材，用温度为45℃的去离子水配成水溶液，将HLB＝8～13的复合型表面活性剂加入溶液中，并用碱调节溶液pH＝6～7；2)将电泳液加到步骤1)的水溶液中，获得O/W型乳液；用稀醋酸调节体系pH＝4～5，使明胶-阿拉伯胶发生复凝聚反应形成囊壁；3)产物降温至10℃以下，加固化剂5wt％戊二醛将囊壁交联固化1h，用碱溶液调节体系调节pH＝9～11，并使体系温度加热到45～60℃；将得到的微胶囊分离加入多酚溶液中，在20～30℃下继续反应10小时即可。此工艺制备的微胶囊单个分散、粒径均匀，产率高，囊壁强度高，韧性好，在高温下不破裂，严重变形后亦不破损，并使显示器件得到了显示图像。
文档编号G02F1/167GK102441354SQ20111032987
公开日2012年5月9日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者张静, 李祥高, 杨婷婷, 柳志杰, 王世荣 申请人:天津大学