一種用于電泳顯示的聚合物微球的制備方法技術

本發明專利技術屬于電泳粒子制備技術領域，具體為一種用于電泳顯示的聚合物微球的制備方法。利用兩種含有和不含碳碳雙鍵且其它化學結構相同的離子型表面活性劑的混合溶液對帶相反電荷的親水性無機納米顆粒進行表面改性，然后以改性后的無機納米顆粒作為穩定劑，采用Pickering乳液聚合的方法制備有機-無機納米復合微球，除去表面無機納米顆粒和未含碳碳雙鍵的表面活性劑，另外一種表面活性劑由于帶有碳碳雙鍵因此被接枝到聚合物微球表面，此種表面含可電離基團的聚合物微球可用作電泳顯示微球。本發明專利技術的聚合物微球具有尺寸小、表面可電離基團含量可控、制備過程簡單、在電泳液中懸浮穩定性好等特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，屬于電泳粒子及其制備

技術介紹
電泳顯示技術(EPD)起源于上世紀70年代，歷經了 40多的發展，逐漸趨于成熟，該技術由于制作工藝簡便、成本低廉、穩定性強、靈敏度高和能耗低而在顯示領域有其獨特的地位。電泳顯示技術的原理是電泳粒子，在外加電場的作用下，在液體介質中往返運動，從而呈現出不同的顯示效果。在撤去電場后，顯示效果依然能夠保持，無需額外加電場維持顯不畫面的穩定，此為雙穩態顯不。一個用于雙穩態的電泳顯不的粒徑為IMm電泳粒子表面所帶電荷數量約為3000個。電泳懸浮液的穩定性是影響電泳顯不器響應速度和對比度的關鍵因素之一，電泳懸浮液包含電泳粒子、分散介質、染料、電荷控制劑及穩定劑等。其中電泳粒子是電泳顯示技術中的核心部分，據文獻報道，表面帶電的聚合物微球作為一種電泳粒子，其主要的制備方式有兩種，第一種是對聚合物微球表面進行活化后，再將離子型表面活性劑(如十二烷基苯磺酸鈉和十六烷基三甲基溴化銨)通過范德華力引入到微球表面使其帶電；第二種是將電荷控制劑與單體共聚，采用無皂乳液聚合或分散聚合的方式使微球表面帶電。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供，通過該方法得到聚合物微球粒徑較小且分布均一，在非極性溶劑中分散性好，不溶脹，不團聚，表面所帶電荷穩定，電場響應速度快。`本專利技術通過以下技術方案加以實現:先將兩種含有和不含碳碳雙鍵且其它化學結構相同的離子型表面活性劑溶液加入到親水性無機納米顆粒水溶膠中，再向其中加入混合單體和引發劑，攪拌并升溫反應，形成有機/無機納米復合微球，最后除去表面無機納米顆粒得到表面含可電離基團的用于電泳顯示的聚合物微球。本專利技術中，所述離子型表面活性劑的碳原子數為8 25個，所述離子型表面活性劑為磺酸鹽、硫酸鹽、胺鹽或季銨鹽中的任意一種。本專利技術提供的，具體步驟如下: 首先，將兩種含有和不含碳碳雙鍵且其它化學結構相同的離子型表面活性劑混合均勻，配制成質量分數0.5°/Γ2%的水溶液，其中含碳碳雙鍵的表面活性劑占總表面活性劑含量的 0.1wt 90wt% ； 將親水性無機納米顆粒分散在水中，配制成1°/Γ5%水溶膠。親水性無機納米顆?？梢允嵌趸?SiO2),三氧化二鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)和氧化鋅(ZnO)中的一種，粒徑為5nm 100nmo室溫攪拌下將離子型表面活性劑的水溶液逐滴加入親水性無機納米顆粒水溶膠中，兩種表面活性劑的總量占無機納米粒子的質量百分比為1°/Γ20%，持續攪拌2 12h，優選時間為5 8h，得到改性無機納米水溶膠。接著，向上述得到的改性無機納米顆粒水溶膠中加入混合單體，混合單體包括分子結構中含一個碳碳雙鍵的單體和含兩個或者兩個以上碳碳雙鍵的單體，兩種單體的重量比例為20:廣1:1，優選比例為10:廣1:1?；旌蠁误w的添加量為無機納米顆粒重量的廣10倍。其中，分子結構中含一個碳碳雙鍵的單體包括苯乙烯、甲基丙烯酸酯類、丙烯酸酯類和丙烯腈中的一種或多種組分；分子結構中含兩個碳碳雙鍵的單體包括二乙烯基苯、雙丙烯酸酯類、三丙烯酸酯類中的一種。再加入引發劑引發聚合反應，在通氮氣保護下，在50°C 90°C溫度下反應5 48h，反應結束后得到有機/無機納米復合微球的白色乳液。其中，引發劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異戊腈、過氧化苯甲酰中的一種，加入量為混合單體重量的0.19Γ5%。最后，向上述得到的有機/無機納米復合微球的白色乳液中加入40wt%的氫氟酸(HF)水溶液或者5Wt9T20wt%的氫氧化鈉(NaOH)水溶液離心洗滌2_3次，每次用量為白色乳液質量的ι°/Γιο%，離心后，倒出上層清液，繼續加去離子水離心洗滌至中性。 將洗滌完畢的白色固體置于真空烘箱中，4(T60°C溫度下干燥5 10小時，最終得到表面帶有可電離基團的用于電泳顯示的聚合物微球。本專利技術的有益效果在于:其制備過程簡單，所制備的聚合物微球粒徑較小且分布均一，在非極性溶劑中分散性好，不溶脹，不團聚，表面所帶電荷穩定，電場相應速度快?？赏ㄟ^控制兩種表面活性劑的添加總量來調控聚合物微球的粒徑大小，可通過改變兩種表面活性劑的添加比例來調控聚合微球表面可電離基團的含量，從而控制微球的表面帶電量，在電泳液中懸浮穩定性好等特點。附圖說明圖1是實施例1制備出的聚合物微球的掃描電鏡照片。圖2是實施例1制備出的聚合物微球的透射電鏡照片。具體實施例方式以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。本專利技術中: 馬來酸雙酯磺酸鈉、丁二酸雙酯磺酸鈉、馬來酸雙酯硫酸鈉、丁二酸雙酯硫酸鈉均由實驗室自制，前兩種表面活性劑中碳原子個數為25，后兩種表面活性碳原子個數為 8。制備方法參考文獻:Goebel, K.H., K.Stahler, and H.Vonberlepsch,STUDIES ON SODIUM SULFOPROPYLALKYL MALEATE SURFACTANTS - AGGREGATION BEHA VIOR.Colloids and Surfaces a-Physicochemical and Engineering Aspects, 1994.87(2):p.143-149.其余原料均為市售商品。實施例1 1.將馬來酸雙酯磺酸鈉和丁二酸雙酯磺酸鈉兩種離子型表面活性劑混合配制成質量分數為1%的水溶液，其中馬來酸雙酯磺酸鈉占表面活性劑總含量的75%，室溫攪拌下逐滴加入lwt%的親水性TiO2納米顆粒水溶液中，TiO2的平均粒徑為10nm。兩種表面活性劑的總量占TiO2的質量百分比為4%，反應5h，得到改性TiO2納米水溶膠。2.向上述改性TiO2納米水溶膠中加入苯乙烯和二乙烯基苯的混合單體,混合質量比為10:1，混合單體為TiO2納米顆粒質量的3倍。氮氣保護和磁力攪拌下，通過Pickering乳液聚合制備得到有機-無機復合微球的白色乳液。加入的引發劑為偶氮二異丁腈，添加量為混合單體總質量的0.5%。在65°C溫度下反應24h。3.向上述白色乳液中，加入40%的氫氟酸(HF)水溶液離心洗滌兩次，每次用量為白色乳液質量的5%，離心后，倒出上層清液，繼續加去離子水離心洗滌至中性。將洗滌完畢的白色固體置于真空烘箱中，50°C溫度下干燥8小時。即得到表面帶有磺酸根基團的用于電泳顯示的聚合物微球。實施例2 1.實驗裝置及操作同實施例1，將實施例1中的二氧化鈦(TiO2)改為二氧化硅(SiO2),平均粒徑12nm改為30nm，馬來酸雙酯磺酸鈉和丁二酸雙酯磺酸鈉兩種表面活性劑分別改為十六烯基三甲基溴化銨和十六烷基三甲基溴化銨，兩種表面活性劑的的總量占SiO2質量百分比4%改為1%。2.實驗裝置及操作同實施例1，將實施例1中的混合單體苯乙烯和二乙烯基苯改為甲基苯烯酸甲酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯，將混合質量比例7:1改為5:1，混合單體為SiO2納米顆粒質量的I倍，引發劑偶氮二異丁腈改為偶氮二異庚腈，添加量為混合單體總質量的0.1 %，反應溫度65°C改為50°C。3.實驗裝置及操作同實施例1，將實施例1中的洗滌用40%的氫氟酸(HF)水溶液改為10%的氫氧化鈉水溶液。干燥后即得到表面帶有季銨鹽基團的用于電泳顯示的聚合物微球。 實施例3 1.實驗裝置及操作同實施例1，將實本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于電泳顯示的聚合物微球的制備方法，其特征在于具體步驟如下：（1）將兩種含有和不含碳碳雙鍵且其它化學結構相同的離子型表面活性劑混合均勻，配制成質量分數0.5%~2%的水溶液，其中含碳碳雙鍵的表面活性劑占總表面活性劑含量的0.1wt~90wt%；（2）將親水性無機納米顆粒分散在水中，配制成1%~5%水溶膠；其中無機納米顆粒粒徑為5nm~100nm；（3）室溫攪拌下將離子型表面活性劑的水溶液逐滴加入親水性無機納米顆粒水溶膠中，兩種表面活性劑的總量占無機納米粒子的質量百分比為1%~20%，持續攪拌2~12h，得到改性無機納米水溶膠；（4）向上述得到的改性無機納米顆粒水溶膠中加入混合單體，混合單體包括分子結構中含一個碳碳雙鍵的單體和含兩個或者兩個以上碳碳雙鍵的單體，兩種單體的重量比例為20:1~1:1；混合單體的添加量為無機納米顆粒重量的1~10倍；?（5）再加入引發劑引發聚合反應，引發劑的加入量為混合單體重量的0.1%~5%；?在通氮氣保護下，在50℃~90℃溫度下反應5~48h，反應結束后得到有機/無機納米復合微球的白色乳液；（6）向上述得到的有機/無機納米復合微球的白色乳液中加入40wt%的氫氟酸水溶液或者5wt%~20wt%的氫氧化鈉水溶液離心洗滌2?3次，每次用量為白色乳液質量的1%~10%，離心后，倒出上層清液，繼續加去離子水離心洗滌至中性；將洗滌完畢的白色固體置于真空烘箱中，40~60℃溫度下干燥5~10小時，最終得到表面帶有可電離基團的用于電泳顯示的聚合物微球。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳鷙，王海濤，杜強國，
申請(專利權)人：復旦大學，
類型：發明
國別省市：