论文部分内容阅读
E-book由于结合了传统纸张和电子显示器的优点,成为目前最为畅销的电子产品之一。而作为E-book核心材料的电子纸(E-paper),是采用电泳显示技术使带电粒子在电场作用下运动以实现颜色交替显示。目前微胶囊型电泳显示器成为商用E-paper的主流,不过其性能离人们的设想还有一定的距离。具体表现为电泳粒子在电泳液中的悬浮稳定性能和微胶囊对电泳液阻隔性能等。本文针对这两个问题,首先采用无机／有机复合的方法,制备了一系列密度较低,能在介质中稳定悬浮,并能在电场作用下快速泳动的带电粒子；然后从价格低廉、容易获得的原料明胶(GE)、羧甲基纤维素钠(NaCMC)出发,通过特定小分子表面活性剂的引入,制备了性能优异的微胶囊；以上述电泳粒子和微胶囊为基础,制备了可低电压驱动的电泳显示原型器件。通过N-烷基化反应合成了能在非水溶剂中溶解并具有高热稳定性能的N-(p-乙烯基苄基)邻苯二甲酰亚胺(VBP)单体。采用自由基聚合法制备了白色TiO2-g-PVBP复合粒子。通过考察粒子／单体质量比和反应温度对TiO2-g-PVBP复合粒子的悬浮稳定性和形貌的影响,电荷控制剂种类和浓度对其电泳特性的影响,发现粒子／单体质量比为1/1,反应温度为85℃时制备的复合粒子表观密度为1.9 g/cm3,能在介质中稳定悬浮。在1.6wt.%的span85电荷控制剂下,复合粒子电泳液的zeta电势值和泳动率分别为30.3 mV和4.69×10-6cm2/Vs。采用自由基聚合法将聚甲基丙烯酸月桂酯(PLMA)接枝在二氧化钛粒子表面,制备了白色TiO2-g-PLMA复合粒子。在适量span85存在下,复合粒子电泳液的zeta电势值和泳动率分别为-37.1 mV和-5.74×10-6cm2/Vs。以乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷为偶联剂,采用自由基聚合法将PLMA接枝在Cu2Cr2O3/SiO2表面,得到在电泳液中悬浮稳定的黑色Cu2Cr2O3-g-PLMA复合粒子,加入适量的span85,电泳液的zeta电势值和泳动率分别为62.5 mV和9.81×10-6cm2/Vs。采用吸附聚合物分散剂法,在炭黑粒子表面吸附聚异丁烯丁二酰亚胺(T151),得到了在分散介质中悬浮稳定的黑色CB/T151复合粒子。黑白粒子双色电泳液(白色TiO2-g-PVBP/span85,黑色CB/T151)在电场强度为0.06 V/μm时,显示对比度可高达38.4：1。采用复凝聚法制备GE- NaCMC-双(2-乙己基)磺基琥珀酸钠(DSS)微胶囊。双链型阴离子表面活性剂具有双倍的碳氢链与NaCMC中的非极性链发生疏水作用,提高NaCMC在油／水界面的吸附量。探讨了不同浓度的表面活性剂、不同质量NaCMC.搅拌速度、交联剂含量对微胶囊性能的影响。通过实验条件优化,得到了光学透明、表面光滑、粒径均匀的微胶囊。热失重、热缓释测试表明微胶囊具有良好的热稳定性。通过扫描电镜表征微胶囊的表面形貌,发现所制备的微胶囊弹性好,囊壁结构致密,厚度约为300-400 nm。采用碳氢／氟碳复合表面活性剂,首次将氟元素引入到微胶囊囊壁材料中,提高微胶囊的稳定性和阻隔性能。发现不同浓度比的十二烷基硫酸钠(SDS)/全氟壬烯氧基苯磺酸钠(OBS)复合表面活性剂对NaCMC溶液的表面张力和zeta电势值有影响,NaCMC提SDS/OBS之间存在的疏水作用和氢键能提高NaCMC在油／水界面的吸附量,有利于囊壁材料间形成致密的囊壁结构。通过优化SDS/OBS的摩尔浓度比和体系pH值,在pH值为4.5时制备出光学透明、粒径均匀、表面光滑、致密囊壁结构的微胶囊。热失重、热缓释和扫描电镜测试表明,GE-NaCMC-0.5 mM SDS/0.2 mM OBS微胶囊具有优异的热稳定性和高阻隔性能。运用自动涂布仪将混合均匀的微胶囊浆和粘合剂涂布在ITO/PET膜上,采用静态驱动方式,制备了时钟显示原型器件和点阵字符(16×16和16×64)显示原型器件。在9V电压驱动下,白粒子蓝染料原型器件的响应时间约为800 ms,对比度为2.7-3.2：1；白粒子黑染料原型器件的响应时间约为800 ms,对比度为4.8-7.5：]；黑白粒子双色原型器件的响应时间为1.4-2.0s,对比度为8.0-10.4：1。