电泳显示微胶囊的制备及Y型微通道反应器搭建

摘要

基于电泳显示的电子纸已成为当今应用领域的研究热点，其中微胶囊电子墨水是电子纸显示的核心技术。而当前微胶囊电泳显示存在明显的缺点，例如只能做黑白双色显示，更新频率过慢，仅采用彩色滤光板技术，多使用无机颜料作为电泳颗粒等。通过微加工技术和精密加工技术制造的Y型微通道反应器主要用于有机合成的研究。由于反应过程中，两股反应液在混合同时也可进行乳化，故可制备具有高度分散液滴的乳液，从而获得尺寸均一，大小可控的微胶囊。但国内尚无此类相关微胶囊制备研究的文献报道。
　　 鉴此，本文对由酞菁蓝和TiO2组成的电泳粒子表面进行修饰，以加强其在四氯乙烯介质中的分散性，使其满足电泳显示的要求。采用红外光谱仪、扫描电子显微镜和热失重分析仪等分析测试手段，对电泳粒子的改性效果进行表征。以分散有电泳粒子的四氯乙烯为芯材，蜜胺树脂为壁材通过原位聚合法制备电泳显示微胶囊。并采用光学显微镜、扫描电子电镜、表面张力仪、激光粒径分布仪等分析测试手段，对所制备的微胶囊粒径分布、表面形态、包封率进行表征，探索乳化剂种类、乳化剂浓度、芯壁比和pH值等工艺条件对所制备电泳微胶囊性能的影响。搭建Y型微通道反应装置，通过改变两流动相配比和流速比，采用光学显微镜作为测试手段，研究不同流动相配比和流速比对微胶囊制备的影响。
　　 得出以下结论：
　　 酞菁蓝在四氯乙烯中的分散程度较差，用十八胺对酞菁蓝进行表面改性，十八胺与酞菁蓝之间由于形成氢键而吸附在一起，增强了酞菁蓝在油性介质中的分散稳定性。分散程度测试表明十八胺改性后的酞菁蓝在四氯乙烯中的分散程度达到90％，符合电泳粒子的要求。金红石型TiO2密度较大，约为4.0g/cm3且具有亲水表面，使用硅烷偶联剂K570对其进行改性，K570水解生成的Si-OH与TiO2表面的-OH形成氢键接枝于TiO2的表面，成功的使TiO2表面由亲水变为亲油；亲油表面改性后的TiO2用聚苯乙烯进行包覆，苯乙烯单体和TiO2表面的C=C双键共聚从而包覆于TiO2表面，最终形成一种核-壳微球结构。通过热失重分析计算出聚苯乙烯TiO2微球密度为1.78g/cm3，与密度为1.62g/cm3的四氯乙烯较为相近，符合电泳粒子的要求。
　　 通过对不同类型表面活性剂的筛选，发现高分子型表面活性剂苯乙烯马来酸酐共聚物(PDA)是制备蜜胺树脂电泳显示微胶囊的理想乳化剂，其最佳工艺条件为：乳化剂浓度为1.0wt％、芯壁比为2.5、pH值为5.0。
　　 实验室搭建的Y型微通道反应器暂时无法成功制备微胶囊，主要与蜜胺树脂壁材的成囊反应有关，但经其流出的乳液大小十分均匀且形态良好，若进一步探索成囊反应机理，有望制得具有极佳的均一性和表面形态的电泳显示微胶囊。