專利名稱：用于電泳顯示器的顏料顆粒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顏料顆粒、電泳顯示液和利用這種電泳液的電泳顯示器，和它們的制備方法。
背景技術(shù)：
電泳顯示器(Ero)是基于影響懸浮在絕緣溶劑中的帶電顏料顆粒的電泳現(xiàn)象的非 發(fā)光裝置。Ero —般由一對間隔開的板狀電極組成。至少一個(gè)電極板，一般在觀看側(cè)，是透 明的。含分散在其中的顏料顆粒的絕緣溶劑的電泳液被包圍在兩個(gè)電極板間。
電泳液可具有分散在對比色的溶劑或溶劑混合物中的一種帶電顏料顆粒類型。在 這種情況下，當(dāng)電壓差加到兩電極板間，顏料顆粒被吸引移動(dòng)到與顏料顆粒極性相反的板。 這樣，在透明板顯示的顏色是溶劑的顏色或顏料顆粒的顏色。反轉(zhuǎn)板極性將導(dǎo)致顆粒移動(dòng) 回相反的板，因而反轉(zhuǎn)顏色。
可替換地，電泳液可具有兩種類型對比色的并帶相反電荷的顏料顆粒類型且兩種 類型的顏料顆粒分散在透明溶劑或溶劑混合物中。在這種情況下，當(dāng)將電壓差加到兩電極 板間，兩種類型的顏料顆粒將向顯示單元的相反末端(頂部或底部)移動(dòng)。這樣在顯示單元 可視側(cè)可見到兩種類型顏料顆粒的顏色的一種。
對于所有類型電泳顯示器，顯示器各顯示單元中所含的電泳液無疑是裝置最關(guān)鍵 的部分之一。液體組合物在很大程度上決定裝置的壽命、對比率、切換速率和雙穩(wěn)定性。
在理想分散，在所有操作條件下，帶電顏料顆粒保持分離并不彼此團(tuán)聚或粘附到 電極。另外，液體中的所有成分必須化學(xué)穩(wěn)定并與存在于電泳顯示器中的其他物質(zhì)相容。


圖1-7描述了本發(fā)明的顏料顆粒。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面涉及適用于電泳顯示器的顏料顆粒，其包含
a)附著在顏料顆粒表面的長鏈聚合物穩(wěn)定劑；和
b)電荷生成組分。
在一種實(shí)施方式中，電荷生成組分是插入到長鏈聚合物穩(wěn)定劑間并直接附著在顏 料顆粒裸露表面的電荷控制劑。
在一種實(shí)施方式中，顏料顆粒進(jìn)一步包括結(jié)合到顏料顆粒表面的具有功能部分的 短鏈分子；電荷生成組分是與短鏈分子相互作用的電荷控制劑。
在一種實(shí)施方式中，長鏈聚合物穩(wěn)定劑包含側(cè)鏈，并且電荷生成組分是與長鏈聚 合物穩(wěn)定劑側(cè)鏈相互作用的電荷控制劑。
在一種實(shí)施方式中，電荷生成組分是直接連接到顏料顆粒表面的具有帶電基團(tuán)的 分子。
在一種實(shí)施方式中，長鏈聚合物穩(wěn)定劑是長鏈聚合物并且電荷生成組分是具有插 入長鏈聚合物的極性頭或帶電官能團(tuán)的電荷控制劑。
在一種實(shí)施方式中，顏料顆粒被包裹在由與長鏈聚合物穩(wěn)定劑連接的交聯(lián)劑形成 的聚合物網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。
在一種實(shí)施方式中，長鏈聚合物穩(wěn)定劑是在顏料顆粒表面形成交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)的 長鏈聚合物，并且電荷生成組分是散布在長鏈聚合物間，但不直接與顏料顆粒表面接觸的 電荷控制劑。
在一種實(shí)施方式中，長鏈聚合物穩(wěn)定劑是單鏈或分支鏈的低聚物或聚合物。
在一種實(shí)施方式中，用連接到長鏈聚合物穩(wěn)定劑的反應(yīng)部分功能化顏料顆粒的表面。
在一種實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及生產(chǎn)長鏈聚合物穩(wěn)定劑的方法，所述方法包括表 面聚合物接枝、表面聚合、自由基聚合、可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(RAFT)或原子轉(zhuǎn)移自由基 聚合(ATRP)。
本發(fā)明的第二個(gè)方面涉及電泳液，其包括分散在溶劑或溶劑混合物中的本發(fā)明的 顏料顆粒。
在一種實(shí)施方式中，電泳液包含分散在對比色的溶劑或溶劑混合物中的一種類型 的帶電顏料顆粒。
在一種實(shí)施方式中，電泳液包含兩種類型的對比色的顏料顆粒。
本發(fā)明的第三方面涉及電泳顯示器，其包括填充有本發(fā)明電泳液的顯示單元。
在一種實(shí)施方式中，顯示單元是微杯。
在一種實(shí)施方式中，顯示單元是微膠囊。
具體實(shí)施方式
電泳顯示器依靠帶電顏料顆粒在電場下移動(dòng)以顯示圖像。用于分散帶電顏料顆粒 的溶液或溶液混合物通常為低介電常數(shù)的有機(jī)溶劑。
根據(jù)本發(fā)明的顏料顆粒，在電場下有機(jī)溶劑中穩(wěn)定，在顆粒表面有所需電荷和電 荷密度，并且不團(tuán)聚。
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及顏料顆粒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和它們的制備方法。
在一種實(shí)施方式中，顏料顆粒的電荷通過由電荷相互作用、氫鍵、范德華力、疏 水-疏水相互作用等吸附在顆粒表面的電荷生成組分，例如電荷控制劑(CCA)的使用而產(chǎn)生。
在另一種實(shí)施方式中，顏料顆粒的電荷通過由化學(xué)鍵連接電荷生成組分，例如帶 電官能團(tuán)到顆粒表面產(chǎn)生。
圖1示出了本發(fā)明顏料顆粒的一種類型。在此設(shè)計(jì)中，長鏈聚合物穩(wěn)定劑(11)附 著到顏料顆粒(10)表面。在顏料顆粒表面的長鏈聚合物穩(wěn)定劑間有裸露空間。因此電荷 生成組分，例如電荷控制劑(12)可插入到長鏈聚合物穩(wěn)定劑間并直接附著到顏料顆粒的裸 露表面。由于長鏈聚合物穩(wěn)定劑的存在用此方法制備的顆?？扇菀椎卦谌軇┲袘腋　?br> 希望長鏈聚合物穩(wěn)定劑在顏料顆粒表面產(chǎn)生約Inm至約50nm,優(yōu)選約5nm至約 30nm,和更優(yōu)選約IOnm至約20nm厚度的空間位阻。
可基于在電泳液中所用溶劑的特性選擇合適的長鏈聚合物穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑是單鏈 或支鏈的低聚物和/或聚合物。
取決于聚合物與分散顆粒的溶劑的相容性和/或聚合物鏈的密度和長度，長鏈聚 合物穩(wěn)定劑可在顆粒表面具有不同構(gòu)型，例如線團(tuán)、拉伸鏈(stretched chains)或不規(guī)則 卷曲鏈(irregular tangled chains)。
在本發(fā)明內(nèi)容中，長鏈聚合物穩(wěn)定劑也可具有刷狀或纖維狀結(jié)構(gòu)。
在顏料顆粒表面，可只有一種單一類型長鏈聚合物穩(wěn)定劑或幾種類型的不同結(jié)構(gòu) 的聚合物穩(wěn)定劑。
特定的聚合物穩(wěn)定劑可包括，但不限于，聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚 酯或聚硅氧烷。
對電泳顯示器的雙穩(wěn)定性，更優(yōu)選有更多側(cè)鏈或更長長度的聚合物作為穩(wěn)定劑。 這種聚合物可通過單體包括，但不限于，丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-乙基 己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸 正辛酯、丙烯酸正十八酯、甲基丙烯酸正十八酯形成。
值得注意的是本發(fā)明所描述的穩(wěn)定劑適合于本發(fā)明所有實(shí)施方式(例如，圖1-7)。 在交聯(lián)劑存在的情況下聚合物穩(wěn)定劑可以交聯(lián)以在顏料顆粒表面形成聚合物網(wǎng)絡(luò)。
一般而言，在本發(fā)明所示顆粒表面上的穩(wěn)定劑的存在對獲得優(yōu)良的電泳液很關(guān) 鍵。聚合物穩(wěn)定劑材料的選擇將依賴于材料與在電泳液中所用溶劑的相容性。例如，如在 烴溶劑中，聚酯不能穩(wěn)定其中的顆粒，而丙烯酸酯可提供穩(wěn)定的分散。
為了在顆粒表面形成長鏈聚合物穩(wěn)定劑，首先用待與長鏈聚合物穩(wěn)定劑連接的反 應(yīng)部分功能化(即，預(yù)處理)顆粒表面。
例如，羥基封端的長鏈穩(wěn)定劑可附著到首先用異氰酸酯硅烷(例如，3-異氰酸酯基 丙基三甲氧基硅烷)連接的顏料顆粒表面。然后，異氰酸酯硅烷的異氰酸酯基與長鏈聚合物 穩(wěn)定劑的羥基反應(yīng)。
可替換地，長鏈聚合物穩(wěn)定劑可為異氰酸酯封端，例如聚(丙二醇)、苯亞甲基 2，4-二異氰酸酯(Aldrich 433497)封端。在此情況下，帶氨基的硅烷(例如，N-(2-氨基乙 基)-3_氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷)首先與顏料顆粒結(jié)合和隨后氨 基將與長鏈聚合物穩(wěn)定劑的異氰酸基結(jié)合。
更可替換地，將引發(fā)劑和/或可聚合基團(tuán)結(jié)合到顆粒表面，接著聚合單體到顆粒 表面以形成足夠長以在電泳液中穩(wěn)定顏料顆粒的鏈。例如，帶丙烯酸酯基的硅烷(例如，甲 基丙烯酸氧丙基二甲氧基娃燒或N-[3-( 二甲氧基娃燒基)丙基]-N' -(4-乙烯基苯基) 乙二胺鹽酸鹽)可連接到顆粒表面，和然后不同類型的丙烯酸類單體將聚合到顆粒表面以 形成長鏈聚合物穩(wěn)定劑。
另外也可以具有極性基團(tuán)(例如丙烯酸)的丙烯酸類單體可直接附著到顆粒表面 和然后其他單體可與顆粒表面的不飽和鍵聚合。
另一可替換方案為直接將引發(fā)劑連接到顆粒表面以引發(fā)顆粒表面上的聚合。例 如，4，4’ -偶氮雙(4-氰基戊酸)或2，2’ -偶氮雙(2-甲基丙脒)二鹽酸鹽可結(jié)合到顆粒表 面并引發(fā)聚合。表面聚合在適合引發(fā)劑產(chǎn)生自由基的溶劑，例如甲苯、四氫呋喃、苯等中完 成。這樣的反應(yīng)在60°C至90°C之間進(jìn)行至多24小時(shí)。
其他可選方案為共聚物或嵌段共聚物?？晒簿塾胁煌Y(jié)構(gòu)的單體以在顆粒表面形 成聚合物穩(wěn)定劑。例如，苯乙烯和丙烯酸乙基己酯可一起使用以調(diào)節(jié)鏈的柔性。聚合物鏈 的剛性可影響帶不同電荷極性顏料顆粒間的相互作用。但對相反的帶電顏料顆粒，適度剛 性對更好的分離更優(yōu)選。
本發(fā)明所有實(shí)施方式(例如，圖1-7)中所用的電荷控制劑(CCA)與電泳液中的溶 劑相容并與顆粒表面相互作用以為顏料顆粒有效產(chǎn)生正電荷或負(fù)電荷。
CAA的實(shí)例可包括,但不限于，Solsperse 17000 (活性聚合分散劑)、Solsperse 9000 (活性聚合分散劑)、OLOA 11000 (琥珀酰亞胺無灰分散劑)、Unithox 750 (乙氧基化 物)、Span 85 (山梨醇三油酸酯)、Petronate L (磺酸鈉)、Alcolec LV30 (大豆卵磷脂)、 Petrostep BlOO (石油磺酸鹽)或B70 (磺酸鋇)。
圖2說明本發(fā)明顏料顆粒的另一種類型。在所示的顏料顆粒中，除了附著到顏料 顆粒(20)表面的長鏈聚合物穩(wěn)定劑(21)，還存在具有也結(jié)合到顏料顆粒表面的功能基團(tuán) (22a)的短鏈分子(22)。在此情況下，短鏈分子與為顏料顆粒提供電荷的電荷控制劑(23) 相互作用。短鏈分子的鏈具有I至50個(gè)碳，優(yōu)選3至30個(gè)碳，和更優(yōu)選3至15個(gè)碳的鏈 長。這種短鏈分子的實(shí)例包括，但不限于，檸檬酸、甲基膦酸3-(三羥基硅烷基)丙酯、氨基 丙基三甲氧基硅烷、縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、羥甲基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧 丙基二甲氧基娃燒、N_[3_( 二甲氧基娃燒基)丙基]-N' -(4_乙稀基節(jié)基)乙二胺鹽酸鹽 或含極性部分的氯硅烷。
圖3說明又一種本發(fā)明顏料顆粒類型。在所示的顏料顆粒中，附著到顏料顆粒(30)表面的長鏈聚合物穩(wěn)定劑(31)具有與為顏料顆粒提供電荷的電荷控制劑(33)相互作 用的側(cè)鏈(32)。側(cè)鏈(32)包含極性基團(tuán)，例如羥基、羧基、胺、酰胺、硫醇基、異氰酸鹽/酯 或吡咯等。這些官能團(tuán)是自然長鏈聚合物穩(wěn)定劑的部分或通過嵌段聚合產(chǎn)生。例如，顆粒 表面上丙烯酸與丙烯酸月桂酯共聚并形成帶搖擺側(cè)酸基的長鏈聚合物穩(wěn)定劑。這樣的帶有 官能團(tuán)的丙烯酸類單體可以為乙烯基吡咯烷酮、N-異丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸2-( 二甲 基氨基)乙酯、丙烯酸2-羥丙酯、甲基丙烯酸等。通過聚合工藝設(shè)計(jì)和條件控制來控制官 能團(tuán)的量和官能團(tuán)在長鏈聚合物穩(wěn)定劑的位置。
圖4說明又一種本發(fā)明顏料顆粒類型。如所示，不但長鏈聚合物穩(wěn)定劑(41)附著 到顏料顆粒(40 )表面，而且具有帶電基團(tuán)的分子(42 )也直接連接到顏料顆粒表面。在此情 況下，電泳液中不需要電荷控制劑。電荷(正或負(fù))嵌在由長鏈聚合物穩(wěn)定劑形成的有機(jī)空 間阻擋層內(nèi)。
帶電基團(tuán)是硫酸甲酯季銨鹽、琥珀酰亞胺、磺酸鹽或石油磺酸鈉、磷酸鹽等。
這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是電荷性質(zhì)穩(wěn)定，因此其對電泳顯示器的連續(xù)驅(qū)動(dòng)、壽命和熱壽 命有益。
圖5說明本發(fā)明的顏料顆粒(50)，在其表面有長鏈聚合物穩(wěn)定劑伸展。長鏈聚合 物穩(wěn)定劑的密度可影響電荷控制劑(52)和顆粒表面的相互作用。電荷控制劑的極性頭或 帶電官能團(tuán)插入聚合物鏈，使得實(shí)際電荷部分靠近顆粒表面而長鏈聚合物穩(wěn)定劑將伸展以 保護(hù)內(nèi)部電荷。換句話說，不帶電的長鏈聚合物穩(wěn)定劑作為防護(hù)屏。當(dāng)電泳液包括兩種對 比色的帶電顏料顆粒類型(例如，黑和白)時(shí)這尤為重要。由不帶電長鏈聚合物穩(wěn)定劑形成 的保護(hù)屏可保持帶相反電荷的兩顏料顆粒分離。但是，如果長鏈聚合物穩(wěn)定劑的密度過高，電荷控制劑很難插入到長鏈聚合物間的空間。另一方面，如果濃度過低，將沒有足夠的聚合物分子以穩(wěn)定電泳液中的顆粒。
圖1-5的顏料顆粒都有接近顆粒表面產(chǎn)生或嵌在聚合物穩(wěn)定劑內(nèi)、但不直接在表面的電荷(正或負(fù))以避免顆粒粘結(jié)到一起。
圖6說明被包裹在交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)中(即，聚合物殼)(61)的另一種類型的顏料顆粒(60)。使用交聯(lián)劑(例如，二乙烯基苯或二甲基丙烯酸乙二酯)將長鏈聚合物穩(wěn)定劑(61a) 連接到一起以在顏料顆粒表面形成網(wǎng)絡(luò)。這種構(gòu)造使表面更堅(jiān)固和粘性更低?？赏ㄟ^不同成分調(diào)節(jié)形成的聚合物網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)密度(例如，約I至20%)。
如圖6所示的交聯(lián)結(jié)構(gòu)或包裹結(jié)構(gòu)也有提高電泳顯示器光壽命的另外的功能。當(dāng)二氧化鈦(TiO2)用作白色顏料顆粒這個(gè)優(yōu)點(diǎn)更突出。已知TiO2有光催化作用。更具體地， 由于在光照下TiO2易于產(chǎn)生自由基，因而引起電荷轉(zhuǎn)移到電泳液的其他成分，當(dāng)TiO2顆粒存在于電泳液顏料顆粒的電荷和電泳液中的電荷平衡將受到影響。圖6的結(jié)構(gòu)可防止TiO2 顆粒彼此或與其他電泳液中的成分，尤其電荷控制劑(62)直接或接近接觸，因此最小化光催化作用。
圖7說明本發(fā)明顏料顆粒的又一種類型，其在顏料顆粒(70)表面既有長鏈(71)又有交聯(lián)聚合物網(wǎng)(72 )。在這種顏料顆粒類型中，交聯(lián)的聚合物網(wǎng)接近顏料顆粒，而長鏈很長和因此似乎穿過聚合物網(wǎng)。在這種結(jié)構(gòu)中，電荷控制劑(73)可分散在長鏈間，但不能與顏料顆粒表面直接接觸。
聚合物含量或顏料表面聚合層的自未交聯(lián)長鏈聚合物穩(wěn)定劑或自交聯(lián)聚合網(wǎng)的厚度也對顯示性能有重要影響。首先，更大尺寸和更高比重的顆粒需要更多聚合物含量以在密度匹配液態(tài)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化。第二，如果顏料顆粒表面上有更多電荷，那么為了分離帶相反電荷的顆粒優(yōu)選更厚的聚合物涂層。因此保持顆粒所帶電荷和聚合涂層厚度間的平衡十分重要。
可通過多種技術(shù)制備由穩(wěn)定劑形成的聚合物涂層(交聯(lián)或非交聯(lián)的)。以上描述了部分技術(shù)。例如，長鏈聚合物穩(wěn)定劑可通過化學(xué)鍵直接接枝到顆粒表面。在另一種實(shí)施方式中，使用以，例如丙烯酸類單體在顆粒表面的常規(guī)自由基聚合。在另一種實(shí)施方式中，為了更好控制聚合物穩(wěn)定劑表面密度、聚合物穩(wěn)定劑鏈長和嵌段共聚合鏈的構(gòu)成和長度優(yōu)選活性自由基聚合技術(shù)?；钚宰杂苫酆习ɡ愚D(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)如或可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(RAFT)技術(shù)。
本發(fā)明的另一方面涉及電泳液，其包含分散在溶劑或溶劑組合物中的以上所述的顏料顆粒。電泳液可只含一種類型的顏料顆?；蚝瑑煞N類型的對比色并帶相反電極性的顏料顆粒。
本發(fā)明中所用顏料可為無機(jī)顏料，例如Ti02、ZrO2, ZnO、A1203、Cl顏料黑26或28 等(例如，鐵錳黑尖晶石或銅鉻黑尖晶石)。它們也可以是有機(jī)顏料例如酞菁藍(lán)、酞菁綠、聯(lián)苯胺黃、二芳基AAOT黃、和喹卩丫唳酮、偶氮、羅丹明(rhodamine)、來 自Sun Chemical的二萘嵌苯顏料系列，來自Kanto Chemical的漢沙黃G顏料，和來自Fishe的碳燈黑。
為了高顆粒移動(dòng)性分散顏料顆粒的溶劑或溶劑混合物優(yōu)選具有低黏度和介電常數(shù)在約2至約30范圍，優(yōu)選約2至約15。適合的電介質(zhì)溶劑的實(shí)例包括烴例如合成異構(gòu)烷油、十氫化萘(DECALIN)、5-亞乙基-降冰片烯、脂肪油、石蠟油、硅液；芳香烴例如甲苯、二甲苯，苯基二甲苯基乙燒、十二燒基苯和燒基萘；鹵代溶劑例如全氟萘燒、全氟甲苯、全氟 二甲苯、二氯三氟甲苯、3，4，5-三氯三氟甲苯、氯五氟-苯、二氯壬烷、五氯苯；和全氟化溶 劑例如來自3M公司，St. Paul MN的FC-43、FC-70和FC-5060，來自TCI美國，波蘭、俄勒 岡的低分子量含齒聚合物例如聚(全氟氧化丙烯)，來自Halocarbon Product Corp. , River Edge, NJ的聚(三氟氯乙烯)例如鹵化碳油，來自杜邦Delaware Ausimont的全氟聚燒基醚 例如 Krytox Oils 和 Greases Κ-Fluid 系列中的 Galden,來自 Dow-corning(DC-200)的基 于硅油的聚二甲基硅氧烷。
在含兩種帶相反電荷極性和對比色的顏料顆粒類型的電泳液中，顆粒優(yōu)選有以上 描述的聚合物層在它們的表面以阻止它們彼此粘結(jié)。此外，在黑/白顯示設(shè)備的情況下，白 狀態(tài)和黑狀態(tài)的反射率將遭受彼此粘結(jié)。長鏈聚合物穩(wěn)定劑將適用于此目的。
此外，兩種帶電顏料顆粒類型的聚合物穩(wěn)定劑最好不同且不相容。例如，對于白色 顏料顆粒，丙烯酸月桂酯可用作表面長鏈聚合物穩(wěn)定劑和對于黑色顏料顆粒，甲基丙烯酸 乙基己酯可用作可交聯(lián)長鏈聚合物穩(wěn)定劑。
本發(fā)明的另一方面涉及電泳顯示器，其中顯示單元充滿以上描述的電泳液。術(shù)語 “顯示單元”旨在涉及各自填充顯示液的微-容器?！帮@示單元”的實(shí)例包括，但不限于，微 杯、微膠囊、微-通道、其他類型的分區(qū)顯示單元及其等價(jià)物。
實(shí)施例
實(shí)施例1.白色顏料顆粒的制備
A.顏料顆粒表面預(yù)處理
向IL 反應(yīng)器,加入 TiO2 (杜邦 T1-pure R-931,40g)、異丙醇(IPA, 350g)、去離子 水(IOg)和Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(Z-6030DOW Corning，12g)。將反應(yīng)器 加熱到65°C在超聲浴機(jī)械攪拌。在IPA中再分散固體、離心、并在50°C干燥真空下過夜以生產(chǎn)所需產(chǎn)物。
B.長鏈聚合物穩(wěn)定劑的形成
向250ml燒瓶，加入步驟A制備的表面處理的顆粒(20g)和甲苯(80g)并超聲處 理30分鐘，接著加入甲基丙烯酸乙基己酯(40g)和偶氮二異丁腈(AIBN，25mg)。燒瓶用氮 凈化20分鐘并然后加熱到70°C。12小時(shí)后，通過在6000rpm離心10分鐘回收聚合物涂層 的顆粒。真空下在50°C干燥固體以生產(chǎn)最終產(chǎn)物。
實(shí)施例2.帶負(fù)電荷顏料顆粒的制備
A.顏料顆粒表面預(yù)處理
向250ml 燒瓶,加入黑 444 (Shepherd, 10g)、IPA (100ml)和去離子水(3g)并超 聲處理30分鐘，然后加入Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基娃燒(Z_6030Dow Corning, 10g)。磁力攪拌下將反應(yīng)器加熱到70°C。24小時(shí)后，6000rpm離心混合物10分鐘。在IPA (IOOml)中再分散固體、離心、并在50°C干燥真空下過夜以生產(chǎn)所需產(chǎn)物。
B.加入負(fù)電荷
向250ml燒瓶，加入以上步驟A制備的顆粒(5g)、異丙醇(IPA，50ml)和丙烯酸 (Ig)并超聲處理5分鐘。磁力攪拌下將燒瓶加熱到70°C。6小時(shí)后，6000rpm離心混合物 10分鐘。在IPA (50ml)中再分散固體、離心并在50°C干燥真空下過夜以生產(chǎn)所需產(chǎn)物。
C.長鏈聚合物穩(wěn)定劑的形成
向250ml燒瓶，加入以上步驟B制備的顆粒(2g)和甲苯25g并超聲處理30分鐘， 然后加入丙烯酸月桂酯(IOg)和偶氮二異丁腈(AIBN，25mg)。燒瓶用氮凈化20分鐘并然后 加熱到80°C。19小時(shí)后,通過在6000rpm離心10分鐘回收聚合物涂層的顆粒。真空下在 50 V干燥固體以生產(chǎn)最終產(chǎn)物。
實(shí)施例3.具有交聯(lián)聚合物涂層的白色顆粒
A. TiO2顆粒表面預(yù)處理
向IL 反應(yīng)器，加入 TiO2(杜邦 R-931，40g)、IPA( 320g)、去離子水(IOg)和 N- [3-(三 甲基硅烷基)丙基]-N' -(4-乙烯基苯基)乙二胺鹽酸鹽(Z-6030，Dow Corning，12g)。將 反應(yīng)器加熱到65°C在超聲浴機(jī)械攪拌。5小時(shí)后，在6000rpm離心混合物10分鐘。在IPA (300g)中再分散固體、離心并在50°C干燥真空下過夜以生產(chǎn)所需產(chǎn)物。
B.在顏料顆粒上形成交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)
向250ml燒瓶，加入步驟A制備的顆粒(40g)和甲苯160g并超聲處理30分鐘，然 后加入甲基丙烯酸月桂酯(40g)、二乙烯基苯(IOg)和AIBN (O. 5g)。燒瓶用氮凈化20分鐘 并然后加熱到70°C。12小時(shí)后，通過在6000rpm離心10分鐘回收聚合物涂層的顆粒。生 產(chǎn)的固體在甲苯中再分散并離心。真空下在室溫干燥固體以生產(chǎn)最終產(chǎn)物。
實(shí)施例4.帶正電荷官能團(tuán)的黑顆粒
A.顏料顆粒上的娃燒反應(yīng)
將黑444(Sh印herd)50g 與 400gIPA 和 12g 水混合。然后將 Z6030(Dow Corning) 15g加入到混合物。將容器置于65°C溫度的超聲浴。混合物也用機(jī)械攪拌器攪拌2小時(shí)。 然后將15g氨丙基三甲氧基硅烷加入到分散相并繼續(xù)超聲處理2小時(shí)。反應(yīng)后，通過離心 從液體中分離固體并在真空烘箱干燥。
B.在顏料顆粒上制備聚合物層
向反應(yīng)燒瓶，加入步驟A制備的顆粒(50g)和甲苯200g并超聲處理30分鐘，然后 加入丙烯酸月桂酯(60g)和AIBN (0.6g)。燒瓶用氮凈化20分鐘并然后加熱到80°C。12 小時(shí)后，通過在6000rpm離心10分鐘回收聚合物涂層的顆粒。生產(chǎn)的固體在甲苯中再分散 并離心。真空下在室溫干燥固體以生產(chǎn)最終產(chǎn)物。
實(shí)施例5.聚合物(長鏈聚合物穩(wěn)定劑)接枝到白色顆粒表面
將TiO2粉(40g)與200gMEK (甲基乙基酮)和IOml 3_異氰酸酯基丙基三甲氧基 硅烷混合。混合物在密封燒瓶并置于50°C溫度超聲浴3小時(shí)。反應(yīng)后，通過離心從液體中 分離固體并在真空烘箱干燥。
將以上產(chǎn)物(IOg)分散在50g甲苯。將聚(1，4-丁烯己二酸酯)I (10g, Sigma Aldrich)加入到分散相，然后加入催化劑二月桂酸錫(O. lg)。反應(yīng)器置于50°C溫度的超聲 浴3小時(shí)。反應(yīng)后，通過離心從液體中分離固體并在真空烘箱干燥。
實(shí)施例6.電泳液和光學(xué)性能
將含30%重量比實(shí)施例1中白顆粒、5%重量比實(shí)施例4中黑顆粒和1%重量比電 荷控制劑Solsperse 17000的電泳液密封到微杯中并層壓到底板。以15伏驅(qū)動(dòng)膜并顯示 40%的白反射率和13的對比度。
盡管參照其特定的實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫 離本發(fā)明真實(shí)精神和范圍的情況下可以做出多種改變和替換多種等效形式。此外，可以做出多種改變以適應(yīng)本發(fā)明目標(biāo)、精神和范圍的特定情況、物質(zhì)、成分、過程、過程步驟。所有 這些修改都旨在本發(fā)明所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.適用于電泳顯示器的顏料顆粒，包含 a)附著在顏料顆粒的表面的長鏈聚合物穩(wěn)定劑；和 b)電荷生成組分。
2.權(quán)利要求1的顏料顆粒，其中所述電荷生成組分是插入到長鏈聚合物穩(wěn)定劑之間并直接附著到顏料顆粒裸露表面的電荷控制劑。
3.如權(quán)利要求所述I的顏料顆粒，進(jìn)一步包括具有結(jié)合到顏料顆粒表面的功能部分的短鏈分子，并且所述電荷生成組分是與短鏈分子相互作用的電荷控制劑。
4.如權(quán)利要求所述I的顏料顆粒，其中所述長鏈聚合物穩(wěn)定劑包含側(cè)鏈，并且所述電荷生成組分是與所述長鏈聚合物穩(wěn)定劑的側(cè)鏈相互作用的電荷控制劑。
5.如權(quán)利要求所述I的顏料顆粒，其中所述電荷生成組分是直接連接到顏料顆粒表面的具有帶電基團(tuán)的分子。
6.如權(quán)利要求所述I的顏料顆粒，其中所述長鏈聚合物穩(wěn)定劑是長鏈聚合物而所述電荷生成組分是具有插入長鏈聚合物的極性頭或帶電官能團(tuán)的電荷控制劑。
7.如權(quán)利要求所述I的顏料顆粒，其中所述顏料顆粒被包裹在由與長鏈聚合物穩(wěn)定劑連接的交聯(lián)劑形成的聚合物網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。
8.如權(quán)利要求所述I的顏料顆粒，其中長鏈聚合物穩(wěn)定劑是在所述顏料顆粒的表面形成交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)的長鏈聚合物，并且所述電荷生成組分是散布在長鏈聚合物間、但不直接與顏料顆粒表面接觸的電荷控制劑。
9.如權(quán)利要求所述I的顏料顆粒，其中所述長鏈聚合物穩(wěn)定劑是單鏈或支鏈的低聚物或聚合物。
10.如權(quán)利要求所述I的顏料顆粒，其中所述顏料顆粒的表面用連接到長鏈聚合物穩(wěn)定劑的反應(yīng)部分功能化。
11.如權(quán)利要求所述3的顏料顆粒，其中所述短鏈分子是檸檬酸、甲基膦酸3-(三羥基娃燒基)丙酷、氣基丙基二甲氧基娃燒、縮水甘油氧基丙基二甲氧基娃燒、輕甲基二乙氧基娃燒、甲基丙稀酸氧丙基二甲氧基娃燒、N-[3_ ( 二甲氧基娃燒基)丙基]-N' -(4_乙稀基芐基)乙二胺鹽酸鹽)或含極性部分的氯硅烷。
12.如權(quán)利要求所述4的顏料顆粒，其中所述側(cè)鏈包括極性部分。
13.權(quán)利要求12的顏料顆粒，其中所述極性部分是羥基、羧酸、胺、酰胺、硫醇、異氰酸鹽/酯或吡咯。
14.如權(quán)利要求所述5的顏料顆粒，其中所述帶電基團(tuán)是硫酸甲酯季銨鹽、琥珀酰亞胺、磺酸鹽或石油磺酸鈉、羧酸、膦酸或膦酸鹽。
15.如權(quán)利要求所述7的顏料顆粒，其中所述顏料顆粒是TiO2微粒。
16.一種用于生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述長鏈聚合物穩(wěn)定劑的方法，所述方法包括表面聚合物接枝、表面聚合、自由基聚合、可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(RAFT)或原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)0
17.一種電泳液，包含分散在溶劑或溶劑混合物中的如權(quán)利要求1所述顏料顆粒。
18.如權(quán)利要求17所述的電泳液，其中所述顏料顆粒具有相同顏色并帶負(fù)電或正電電荷極性，所述顏料顆粒分散在對比色的溶劑或溶劑混合物中。
19.如權(quán)利要求17所述的電泳液，其中所述顏料顆粒為兩種對比色并帶相反電荷。
20.一種電泳顯示器，包括填充有如權(quán)利要求17所述電泳液的顯示單元。
21.如權(quán)利要求20所述的電泳顯示器，其中所述顯示單元是微杯。
22.如權(quán)利要求20所述的電泳顯示器，其中所述顯示單元是微膠囊。
全文摘要
本發(fā)明涉及電泳顯示液，尤其涉及，分散在溶劑或溶劑混合物中的顏料顆粒，和它們的制備方法。根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的顏料顆粒，在電場溶液中穩(wěn)定，在顆粒表面有所需電荷和電荷密度。
文檔編號G02B26/00GK103026283SQ201180017596
公開日2013年4月3日 申請日期2011年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月5日
發(fā)明者杜惠, 臧宏玫, 古海燕 申請人:希畢克斯影像有限公司