[發(fā)明專利]電中性黑色電子墨水電泳粒子及其制備方法、電子紙

有效

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• 申請日: 2021-12-23
• 公開（公告）號: CN114133767B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁家虎;崔月華;宋玨汝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院
• 主分類號: C09C1/56
• 分類號: C09C1/56;C09C3/04;C09C3/10;G02F1/167
• 代理公司: 北京元本知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11308
• 代理人: 黎昌莉

本發(fā)明提供了一種電中性黑色電子墨水電泳粒子及其制備方法、電子紙，制備方法包括：用氧等離子體對炭黑表面進行改性，以提高其表面羧基、羥基含量；使用甲醛對其表面進行改性，使其表面帶有一定量的羥甲基；合成可分散于乙醇的甲基丙烯酸甲酯的共聚物；氧等離子體對炭黑表面改性后，使炭黑表面羧基，羥基增多，因此增強了其化學(xué)吸附的能力；因此通過吸附法在炭黑表面吸附一層聚甲基丙烯酸甲酯共聚物，以達到穩(wěn)定調(diào)變電荷和提高炭黑分散性的目的。本發(fā)明提供的制備方法能夠制備綠色環(huán)保、低成本且性能良好的黑色電子墨水電泳粒子，提高了炭黑粒子的分散性和穩(wěn)定性，同時制備方法簡單可靠，反應(yīng)進程易控制，利于其大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機化合物制備領(lǐng)域，具體涉及一種電中性黑色電子墨水電泳粒子及其制備方法、電子紙。

背景技術(shù)

電泳顯示(EPD)技術(shù)，是基于納米尺度的有色帶電粒子電泳現(xiàn)象的技術(shù)，基于電泳顯示技術(shù)的研究開發(fā)，至今已走過了40多個年頭。電泳原理是受外場作用的帶電膠體微粒在分散劑里向電性相反的電極作定向運動的現(xiàn)象。根據(jù)電泳顯示制得的電子紙，具有如同紙張一樣的閱讀體驗。電子紙具有近180度的視角范圍；且能夠在強光直射下使用；相較于自發(fā)光的液晶顯示器(LCD)、有機發(fā)光二極管(OLED)，電子紙利用的是自然光的反射從而不傷眼睛；微膠囊型電子紙還具有類似紙張的柔性，在一定范圍內(nèi)可彎曲；文字圖像具有高對比度。此外電子紙作為一項顯示技術(shù)又可以和常見的液晶顯示器一樣不斷轉(zhuǎn)換刷新顯示內(nèi)容，且由于膠體體系具有的動力學(xué)穩(wěn)定性和抗聚結(jié)穩(wěn)定性，電子紙保持圖像并不需要更多的能源消耗。電子紙技術(shù)是一項值得發(fā)展的綠色顯示技術(shù)；眾所周知，紙張是人類傳統(tǒng)的信息表達載體，電子紙的出現(xiàn)勢必會引起對傳統(tǒng)紙張的革命，甚至隨著技術(shù)的不斷成熟，電子紙在未來是可以完全替代傳統(tǒng)紙張的。

對于黑白雙色電子墨水而言，炭黑粒子一直是理想的選材。然而，炭黑在有機分散劑中不易分散，導(dǎo)致粒子聚集粒徑較大；黑白粒子由于帶相反電荷，顯示時需特定波形電壓使其分離重置，控制復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供炭黑在有機分散劑中不易分散，導(dǎo)致粒子聚集粒徑較大；黑白粒子由于帶相反電荷，顯示時需特定波形電壓使其分離重置，控制復(fù)雜的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種低成本、環(huán)保且性能良好的電中性黑色電子墨水電泳粒子及其制備方法、電子紙，制備方法簡單可靠，反應(yīng)進程易控制。本發(fā)明提供的經(jīng)氧等離子體處理的炭黑，提高了其在有機溶劑中的分散性，有效降低了炭黑粒子粒徑；聚甲基丙烯酸甲酯共聚物吸附法有效控制了炭黑粒子表面為電中性。

本發(fā)明提出了一種電中性黑色電子墨水電泳粒子及其制備方法、電子紙，具體包括以下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明的第一技術(shù)方案，提供一種低成本、環(huán)保且性能良好的電中性黑色電子墨水電泳粒子制備方法，包括：

利用氧等離子體在真空中對炭黑表面進行改性羥基化；

將羥基化的炭黑分散于甲醛溶液中，并升溫至60-70度后加入適量氫氧化鈉溶液，反應(yīng)得到羥甲基化炭黑；

將反應(yīng)得到的羥甲基化炭黑洗滌離心后進行干燥研磨得到炭黑粒子；

將甲基丙烯酸甲酯與甲基丙烯酸分散于乙醇中，通入氮氣，在60-70度的溫度下，加入過硫化鉀，反應(yīng)得到聚甲基丙烯酸甲酯共聚物溶液；

經(jīng)干燥研磨后的炭黑粒子，分散于乙醇中，加入所述聚甲基丙烯酸甲酯共聚物溶液，攪拌后干燥，研磨得到電中性黑色電子墨水電泳粒子。

進一步的，通過如下步驟利用氧等離子體在真空中對炭黑表面進行改性羥基化：

使用氧等離子體生成設(shè)備，將炭黑置于所述氧等離子體生成設(shè)備中，對所述氧等離子體生成設(shè)備進行抽真空操作，使得炭黑處于真空環(huán)境中；