[发明专利]用于电泳显示的二氧化钛粒子表面电荷及可控制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电泳粒子的技术，特别是用于电泳显示的二氧化钛粒子表面修饰及其表面电荷可控制备的方法，应用于微杯电泳显示和微胶囊电泳显示电子纸中的二氧化钛粒子表面电荷的可控制备。

技术背景

电泳显示由于其独特的优越性引起了越来越多人的关注，电泳显示液是电泳显示器的核心部分。显示器中图像的显示最终是通过电泳显示液这种功能材料来完成的。电泳显示液是一个非水胶体体系，由电泳粒子、分散介质、分散剂构成的稳定的悬浮液。电泳显示主要是利用电泳的原理，夹在两电极间的电泳粒子在电场的作用下运动，使运动的电泳粒子交替显示两种不同的颜色。因此选择合适的电泳粒子是制备电泳显示液的关键。电泳粒子的性质在很大程度上影响着电泳显示器件的对比度、反射率、响应时间、稳定性和寿命等显示性能。所以，对于电泳粒子的研究和改进在三十多年中一直备受重视。

二氧化钛由于其在有机溶剂中低溶解、无溶胀、化学性质稳定以及良好的光学性能而作为白粒子应用于电泳显示中，但其密度过大、易团聚、易沉降、与有机溶剂的相容性较差、表面荷电能力较差，导致其应用性受到限制。因此，一直以来对二氧化钛粒子的表面改性从未中断过。李晓娥等通过无机改性方法在TiO₂颗粒表面沉积水合SiO₂以改善其分散性；张智宏等先在TiO₂颗粒沉积一层Al(OH)₃，再用十二烷基苯磺酸钠处理以提高TiO₂的性能；王国宏等用硅烷偶联剂改性TiO₂粒子以改善其与有机分散介质的相容性；Yu D.G.、Jang I.B.、Chul A.K.和Kim J.H.分别采用不同的单体通过聚合反应在TiO₂表面包覆了一层聚合物以降低二氧化钛的密度和改善其表面荷电性。但是，对TiO₂表面可控荷电性质和荷电量的详细研究没有报道。

电泳粒子表面荷电能力直接关系到电泳显示的效果，若能制备出表面荷电性质和荷电量可控的电泳粒子，便可有效地控制电泳显示的响应速度、对比度、反射率等。只要使不同显色粒子带有给定的电荷量，便可控制其在分散介质中的运动，从而达到调控器件显示的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于电泳显示的二氧化钛粒子表面电荷可控制备的方法，弥补了传统研究的不足。本发明提供的用于电泳显示的二氧化钛粒子表面电荷可控制备的方法。采用多种阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或聚合物对纳米二氧化钛粒子表面进行修饰，研究修饰后粒子在分散介质四氯乙烯、十二烷基苯或Isopar H中的荷电性质，通过用不同种类的表面活性剂对二氧化钛表面进行修饰以控制其表面的荷电性质。研究了修饰过程中电荷控制剂的浓度对二氧化钛粒子表面荷电量的影响并制作了对应曲线，通过控制键合到二氧化钛表面的电荷控制剂的量来控制其表面的荷电量。

本发明的技术方案如下：

一种用于电泳显示的二氧化钛粒子表面电荷可控的制备方法，首先分别用阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或聚合物对纳米二氧化钛粒子表面进行修饰，修饰后粒子分散在分散剂中，对其表面荷电性质和荷电量制作标准曲线。

所述的分散剂为四氯乙烯、十二烷基苯或Isopar H中的分散。所述的阴离子类表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(DBS)或十二烷基硫酸钠(K12)；阳离子类表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)或三乙醇胺(TEA)；聚合物类为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或苯乙烯(St)/二乙烯苯(DVB)。其包覆效果的表征见图1，图中(a)～(d)分别为未改性、DBS改性、CTAB改性和St/DVB改性TiO₂粒子的SEM图，可见表面修饰后的TiO₂粒子与未修饰的粒子分散状况有较大的差别，修饰之前的粒子存在团聚现象，粒径约200nm，而经阴、阳离子表面活性剂修饰后的TiO₂粒子粒径减小，分布在50～110nm之间，分散较好，聚合物St/DVB修饰的TiO₂粒子的粒径达到了200nm，表面较光滑。图中(f)～(h)为对应的TiO₂粒子的TEM图，可以清楚地看到表面活性剂和聚合物对TiO2粒子的修饰层，DBS和CTAB在TiO2粒子表面的修饰层只有1～2nm，St/DVB聚合物的包覆层达到了30nm左右。