[发明专利]准不带电耐溶剂复合功能球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及准不带电耐溶剂复合功能球及其制备方法，特别涉及脲醛树脂包覆聚苯乙烯球/二氧化钛纳米颗粒。

背景技术

目前，电泳显示技术作为一种新型的显示技术已经迅速发展起来，2004年，由美国E-ink和荷兰Philips提供技术支持、由日本Sony生产的世界上“第一本”实际商用的电子书问世，富士通在同年7月13日推出的“全球首张”具有图像记忆功能、可弯曲彩色电子纸。而在7月底，日本Hitachi又紧接着发布了世界上最大的电子纸，其尺寸为27×20厘米，与15英寸CRT显示器的“可视面积”比较相当。其原理为将包含带电微粒和染料的溶液或者两种不同电荷带电微粒的溶液封装在微胶囊或者微杯中，对其施加电场，实现了电泳显示[Barrett Comiskey，J.D.Albert，Hidekazu Yoshizawa & Joseph Jacobson.Nature394(1998)253～255]。利用电泳技术制备的显示器具有纸的柔软性，高对比度、大视角、高显示明度、低耗电量、可不耗电保持图像、超薄，同时具备纸张和电子器件特性，既符合人们的视觉习惯，又方便、快捷。国内外也已有大量关于电泳显示技术的专利文献报道[US 5930026.1999；WO 99/67678；United States Patent 7，119，772 Amundson，et al.October 10，2006；UnitedStates Patent 7,158,282，Liang，et al.January 2，2007；神户贞男，川居秀幸等，JP 207328.2002；赵晓鹏，王允韬CN1492275A，2004；李刚，冯亚青，李祥高等CN 1730572A，2006]，主要以微胶囊电泳显示技术为主。但是目前，无论是微胶囊技术还是微杯技术，其使用的电泳液多为带电微粒与染料组成颜色对比，但是带电微粒经受不住溶剂的腐蚀作用，从而使电泳液不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种准不带电复合功能球，不仅解决了电泳液中电泳微粒经受不住非极性溶剂的腐蚀而不稳定问题，还将使两种不同颜色的颜料能稳定的存在于电泳液中实现双稳态显示成为可能。

本发明目的在于提供一种准不带电复合功能球的制备方法。

本发明以二氧化钛包覆的聚苯乙烯(PS)纳米颗粒为核，用聚乙烯吡咯烷酮(MW＝2000～400000)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷对其改性，采用原位聚合法，在其表面包覆一层致密的脲醛树脂。

本发明的准不带电耐溶剂复合功能球是一种三层的复合纳米颗粒，所述的复合纳米颗粒核为聚苯乙烯纳米颗粒，中间层为二氧化钛(TiO₂)包覆层，最外层为脲醛树脂(UF)包覆层。

所述的聚苯乙烯纳米颗粒核的尺寸为150～500nm。

所述的二氧化钛包覆中间层的厚度为5～80nm。

所述的脲醛树脂壳层的厚度为1～40nm，其壳层透明且所带电荷极少。

本发明的准不带电耐溶剂复合功能球的制备方法包括以下步骤：

(1)对二氧化钛包覆的聚苯乙烯纳米颗粒的表面改性

将二氧化钛包覆的聚苯乙烯纳米颗粒分散到溶有聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的去离子水中；其中聚乙烯吡咯烷酮与去离子水的比例为1∶5～1∶200m/V，二氧化钛包覆的聚苯乙烯纳米颗粒与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为2∶1～1∶50；或

将二氧化钛包覆的聚苯乙烯纳米颗粒分散到无水乙醇中，按硅烷偶联剂比二氧化钛包覆的聚苯乙烯纳米颗粒为1∶5～1∶100V/m的比例加入硅烷偶联剂，搅拌混合，离心、洗涤，分散到无水乙醇中备用；

(2)脲醛树脂包覆：

将尿素和甲醛按摩尔比为1∶1～1∶3混合，得到脲醛预聚体；

取步骤(1)得到的稀释溶液，加入脲醛预聚体，得到混合溶液，其中二氧化钛包覆的聚苯乙烯纳米颗粒与脲醛预聚体的比例为1∶20～1∶1000m/V，用酸溶液调混合溶液至pH值为1～6，于15～55℃缩聚，再于50～80℃固化，离心洗涤，分散到非极性溶剂中。

所述的二氧化钛包覆的聚苯乙烯纳米颗粒的制备，可参照中国发明专利

200610011885.0方法制备。

所述的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的重均分子量(MW)为2000～400000。