电子墨水中电泳颗粒的制备及其改性

摘要

上世纪末，麻省理工学院多媒体实验室提出了微胶囊电子墨水的概念，使得电泳显示技术成为极具发展潜力的电子显示技术之一。微胶囊化电子墨水是由悬浮在液体中的数百万极小的微型胶囊状颗粒制成，在每一个微型胶囊状颗粒中都有一些带电荷的染色粒子。这些带电荷的染色粒子能随着电场的触发而朝着不同的方向运动，当它们集中向某一个方向运动时，就能使染色粒子的颜色显示出来。 微胶囊化电子墨水显示器具有双稳态、低功耗、宽视角、高对比度、反射型显示等优点，而其中起图像构成作用的是分散在微胶囊中的电泳颗粒，其性能直接影响电子墨水显示器的对比度和响应时间。本课题着重研究白色电泳颗粒TiO2的制备及其表面改性，以使其符合电子墨水对电泳颗粒的要求。 采用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯为前驱体，制备了60-80 nm左右的实心TiO2颗粒，研究了制备工艺中煅烧温度和煅烧时间对TiO2颗粒晶型和粒径的影响，以及前驱体中酸用量对TiO2颗粒分散性的影响。为了增加TiO2与有机单体的亲和性，尝试在TiO2颗粒表面接枝硅烷偶联剂KH570。 以细乳液聚合法，苯乙烯（St）为单体，十二烷基苯磺酸钠（SDS）为乳化剂，十六醇（CA）为助乳化剂，过硫酸钾（KPS）为引发剂，采用超声细乳化工艺，制备了不同粒径的单分散聚苯乙烯（PSt）微球。简单讨论了细乳液的形成原理和成核位置，研究了乳化剂SDS和助乳化剂CA对产物PSt微球粒径和聚合反应速率的影响，并探讨了细乳化工艺超声时间对PSt微球粒径分布的作用。最终确定了细乳液聚合法的最佳工艺条件。 以确定的细乳液聚合的工艺条件，制备了PSt包裹TiO2的复合粒子作为电泳颗粒。经红外光谱和透射电镜分析表明，聚苯乙烯的确在无机粒子表面形成了包覆，研究了KH570以及TiO2与St比例对复合粒子粒径分布的影响。最后测试了TiO2/PSt复合粒子的亲水亲油性和分散稳定性，结果表明经改性后的TiO2疏水性增强，在分散介质四氯乙烯中分散稳定性也明显改善。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 电泳显示器与电子墨水概述

1.3 电子墨水的种类

1.3.1 多稳态液晶显示器（MLCD）

1.3.2 微胶囊化液晶显示

1.3.3 双色球显示器

1.3.4 磁电泳显示

1.3.5 微胶囊化电泳显示

1.4 电子墨水的显示原理

1.4.1 电泳显示原理

1.4.2 微杯型电泳显示

1.4.3 微胶囊化电子墨水显示

1.5 微胶囊化电子墨水的组成

1.5.1 电泳颗粒

1.5.2 分散介质

1.5.3 染料

1.5.4 电荷控制剂

1.5.5 稳定剂

1.6 电子墨水的制备方法

1.6.1 微胶囊化技术

1.6.2 电泳颗粒的选择

1.6.3 电泳颗粒的表面改性

1.7 课题设计

1.7.1 主要研究内容

1.7.2 技术路线与方法

第二章 二氧化钛电泳颗粒的制备及其表面改性

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验原料

2.2.2 实验设备

2.2.3 实验步骤

2.3 结果与讨论

2.3.1 钛酸四丁酯水解制各TiO2粉体反应过程分析

2.3.2 煅烧温度对粉体的影响

2.3.3 煅烧时间的影响

2.3.4 醋酸用量的影响

2.3.5 KH570改性TiO2的FTIR分析

2.4 本章小结

第三章 细乳液聚合制备单分散聚苯乙烯微球

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验原料

3.2.2 实验设备

3.2.3 实验步骤

3.3 结果与讨论

3.3.1 细乳液形成原理及成核位置探讨

3.3.2乳液固含量和接受率的计算

3.3.3 聚合物转化率的测定

3.3.3 乳化剂对细乳液聚合制备PSt微球的影响

3.3.4 助乳化剂对细乳液聚合制备PSt微球的影响

3.3.5 细乳化工艺的影响

3.3.6 引发剂的影响

3.4 本章小结

第四章 细乳液聚合制备PSt包裹TiO2电泳颗粒

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验原料

4.2.2 实验设备

4.2.3 实验步骤

4.3 结果与讨论

4.3.1 TiO2颗粒表面包裹机理分析

4.3.2 复合粒子的FTIR分析

4.3.3 KH570对包裹影响

4.3.4 TiO2与单体St比例的影响

4.3.5 复合颗粒的性能测试

4.4 本章小结

第五章 总 结

5.1 结 论

5.2 存在问题与展望

参考文献

致谢

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