[发明专利]水性聚氨酯乳液及其在电泳显示涂布液及显示装置的应用

说明书

技术领域

本发明涉及水性聚氨酯乳液及其在电泳显示技术领域的应用。

背景技术

电泳图象显示(EPID，即electrophoretic image display)是利用胶体分散粒子在电场作用下发生泳动的现象的反射型显示技术，其优点是高对比度、大视角、高显示明亮度、低价格、容易实现大平面显示等。日本专利JP2551783中公开了一种电泳显示装置，其中提出了电子墨水(encapsulated electrophoretic ink)的概念，即微胶囊化电泳显示技术(encapsulated electrophoretic display)。利用电泳显示原理，创新性地把颜料颗粒和深色染料溶液包裹在微胶囊内，在微胶囊内实现了电泳显示，从而抑制了电泳颗粒在大于胶囊尺度范围内的团聚、沉积等缺点，提高了其稳定性，延长使用寿命。

目前的电子墨水采用30-300微米的球状透明光滑的微胶囊包覆电介质悬浮液，悬浮液中漂浮着带电电泳颗粒，这些微胶囊分布在胶黏剂中构成电泳涂布液，将其涂布或者印刷在柔性ITO（烟锡氧化物）导电薄膜上，构成原理型柔性EPID电子纸。但是，目前制备的电泳显示装置还存在不少问题。其中之一就是所用的电泳涂布液中常因其所采用的胶粘剂粘性不强、体电阻率不高等，造成电泳显示层机械性能差、涂膜与导电层脱离、对比度不足及光电性能差等问题。

发明内容

为弥补现有技术不足，本发明提供一种粘性大、体积电阻率高、无味和环保的水溶性聚氨酯乳液及其制备方法。将该水溶性聚氨酯乳液应用于电泳显示涂布液及电泳显示装置中，不仅使电泳显示层在电泳显示装置中的剥离强度大，机械强度好，不易出现涂膜与基材脱离的现象；而且所制备的电泳显示装置具有良好的光电性能。

本发明提供的技术方案如下：

一种水性聚氨酯乳液，制备所述水性聚氨酯乳液所用的原料包括以下三部分原料：第一部分原料包括重量份分别是9～20的聚酯二元醇、36～48的聚醚二元醇、10～15的聚乙二醇、2～6的小分子扩链剂及20～26的二异氰酸酯；第二部分原料为低沸点溶剂，其用量与第一部分原料的总重量相比为1～1.4：2；第三部份原料为去离子水，其用量与第一部分及第二部分原料的总重量相比为1～1.3:1.2。

优选的，所述二异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯，进一步保证所制得的水性聚氨酯乳液形成的干膜不易变黄，这种乳液制备的电泳涂布液具有更佳的显示效果。

优选的，所述聚醚二元醇的数均分子量Mn为500～3000，选用这种聚醚二元醇所制得的水性聚氨酯乳液形成的干膜不会太硬、太脆，更适合应用于电泳显示涂布液中，且在制备水性聚氨酯乳液过程中反应更易控制，可平稳的进行反应。

优选的，所述小分子扩链剂为小分子二元醇、小分子多元醇或小分子多元胺。制备水性聚氨酯乳液过程中，以小分子二元醇、小分子多元醇和小分子多元胺作为扩链剂，可以有效提高分子强度。

优选的，所述低沸点溶剂为沸点在40℃-80℃的溶剂，优选为丙酮、丁酮、四氢呋喃、乙醇中的一种或两种以上的组合。

进一步的，所述第一部分原料还包括5-15重量份的改性亲水聚酯多元醇，可进一步提高聚合物的乳液稳定性。

本发明还提供一种制备如上文所述的水性聚氨酯乳液的方法，包括如下步骤：

1）称取第一部分原料，即重量份分别为9-20的聚酯二元醇、36-48的聚醚二元醇、10-15的聚乙二醇、2-6的小分子扩链剂及20-26的二异氰酸酯，将它们投入反应锅内，于70～90℃搅拌2～5小时，形成反应混合物Ⅰ；

2）在步骤1）的反应混合物Ⅰ变粘稠时，加入第二部分原料，即低沸点溶剂，其加入量与第一部分原料的总重量相比为1～1.4：2，降低温度至45～58℃，搅至反应混合物Ⅰ完全溶解，形成反应混合物Ⅱ；其中所述的反应混合物Ⅰ变粘稠的判断方法是通过配制反应混合物Ⅰ的50%DMF(N,N-二甲基甲酰胺)溶液，25℃时，测得的粘度大于5万mPa.s；

3）加入第三部分原料，即去离子水，其加入量与第一部分和第二部分原料的总重量相比为1～1.3:1.2，在分散机中以800-2000转/min的转速分散1～2小时；

4）进行减压蒸馏，去除低沸点溶剂，之后补充适量水分，使制得的水溶性聚氨酯乳液的固含量为22%～40%，并调节PH值为6.0～7.5。优选的，在真空度＜-0.09MPa条件下进行减压蒸馏。

本发明还提供另一种制备上文所述的的水性聚氨酯乳液的方法，包括如下步骤：