畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）：電泳顆粒的微膠囊化研究進(jìn)展

1、<p>　　哈爾濱商業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　電泳顆粒的微膠囊化研究進(jìn)展</p><p>　　學(xué) 生 姓 名： 王 冠 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： 楊春莉 </p><p>　　專 業(yè) 班 級(jí)： 印刷工程一班

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 201110830332 </p><p>　　學(xué) 院： 輕工學(xué)院 </p><p>　　二〇一五 年 六 月 八 日</p><p>　　Undergraduate Graduation Project (Thes

3、is)</p><p>　　Harbin University of Commerce</p><p>　　The Research Progresson Microencapsula-</p><p>　　tion of Electrophoretic particles</p><p>　　2015 - 6 - 8 </p>

4、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審閱評(píng)語(yǔ)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審閱評(píng)語(yǔ)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯評(píng)語(yǔ)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著電子、信息科學(xué)和網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，電腦越來(lái)

5、越普及，但是由于電腦屏幕具有輻射、閃爍等缺點(diǎn)，很容易得上所謂的電腦病。為了解決電腦病所帶來(lái)的問(wèn)題，所以對(duì)微膠囊電子墨水展開研究。由于電泳顆粒是電子墨水的重要組成部分，所以對(duì)于電泳顆粒的微膠囊化很有必要。微膠囊包裹電泳顆粒后，能夠改善電泳顆粒的團(tuán)聚、沉降等缺點(diǎn)，提高了電子墨水在電子紙中的穩(wěn)定性。本課題就微膠囊包裹電泳顆粒展開綜述研究，并利用界面聚合法、原位聚合法和復(fù)凝聚法進(jìn)行制備微膠囊，并主要闡述了利用復(fù)凝聚法制備微膠囊微膠囊包裹電泳顆粒

6、中的影響因素，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行討論、提出改進(jìn)建議，最后對(duì)微膠囊的現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)述和展望。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電泳顆粒；電子墨水；微膠囊</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of electronics, information science and

7、 networks, computer is becoming increasingly popular, but because the computer screen with a radiation, flicker and other shortcomings, it is easy to get on the so-called computer disease. In order to solve the problems

8、caused by the computer's disease, the study of electronic ink microcapsules expand. Since the electrophoretic particles is an important part of electronic ink, so the microencapsulated electrophoretic particles is &l

9、t;/p><p>　　electrophoretic particles can be improved electrophoretic particle agglomeration, sedimentation and other shortcomings, improve the electronic ink electronic paper the stability. This topic will micr

10、oencapsulated electrophoretic particles were summarized research, and the use of interfacial polymerization, in situ polymerization and complex coacervation microcapsules prepared, and mainly describes the use of complex

11、 coacervation microcapsules microencapsulated electrophoretic particles impact fa</p><p>　　Key words: electrophoretic particles; electronic ink; microcapsules</p><p><b>　　目 錄</b>&l

12、t;/p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　1 緒 論1</p><p>　　1.1 電泳顆粒微膠囊化的研究目的及意義1</p><p>　　1.2 電泳顆粒微膠囊化的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p>

13、<p>　　1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀4</p><p>　　1.3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容5</p><p>　　2 電泳顆粒微膠囊化制備方法7</p><p>　　2.1 界面聚合法7</p><p>　　2.1.1 界面聚合法原理7</p

14、><p>　　2.2.2 界面聚合法優(yōu)缺點(diǎn)的分析7</p><p>　　2.2 原位聚合法8</p><p>　　2.2.1 原位聚合法原理8</p><p>　　2.2.2 原位聚合法優(yōu)缺點(diǎn)的分析9</p><p>　　2.3 復(fù)凝聚法9</p><p>　　2.3.1 復(fù)凝聚法原理

15、9</p><p>　　2.3.2 復(fù)凝聚法優(yōu)缺點(diǎn)分析9</p><p>　　2.4 本章小結(jié)10</p><p>　　3 微膠囊制備中的影響因素11</p><p>　　3.1 電泳顆粒的改性狀態(tài)對(duì)微膠囊的影響11</p><p>　　3.2 聚合溫度對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的影響11</p&

16、gt;<p>　　3.2.1 聚合溫度對(duì)聚合物分子量的影響11</p><p>　　3.2.2 聚合溫度對(duì)微膠囊粒徑大小的影響12</p><p>　　3.2.3 聚合溫度對(duì)微膠囊分散性的影響12</p><p>　　3.3 乳化劑對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的影響12</p><p>　　3.3.1 界面聚合反應(yīng)中乳化劑的影

17、響12</p><p>　　3.3.2 復(fù)凝聚法反應(yīng)中乳化劑的影響12</p><p>　　3.4 阿拉伯膠和明膠的用量比例對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的影響13</p><p>　　3.5 攪拌速度對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的影響14</p><p>　　3.5.1 對(duì)粒徑分布和平均粒徑的影響14</p><p>　

18、　3.5.2 對(duì)平均壁厚的影響14</p><p>　　3.6 pH值對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的影響14</p><p>　　3.6.1 滴酸速度的影響15</p><p>　　3.6.2 醋酸濃度的影響15</p><p>　　3.7 交聯(lián)固化過(guò)程對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的影響15</p><p>　　3.8 本

19、章小結(jié)16</p><p>　　4 發(fā)展與展望18</p><p>　　4.1 發(fā)展過(guò)程中的主要問(wèn)題18</p><p>　　4.1.1 目前微膠囊包裹電子墨水中的問(wèn)題18</p><p>　　4.1.2 發(fā)展彩色電子墨水微膠囊中的問(wèn)題18</p><p>　　4.2 對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的展望1

20、9</p><p><b>　　結(jié) 論20</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)21</b></p><p><b>　　致 謝25</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p&g

21、t;　　近幾年隨著電子、信息科學(xué)的飛速發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)的廣泛傳播和普及，許多過(guò)去用印刷品的形式分發(fā)的文字信息都逐步采用電子文檔的形式傳送，越來(lái)越多的書籍和報(bào)刊雜志也采用電子出版物的形式發(fā)送。通常人們只能通過(guò)電腦顯示屏來(lái)閱讀這些信息資料和出版物。但是人們長(zhǎng)期受到電子顯示器的輻射侵害，容易疲勞、視力下降甚至患上眼疾、神經(jīng)衰弱等所謂的電腦病。</p><p>　　因此，隨著科學(xué)的發(fā)展、人類社會(huì)的進(jìn)步和需求迫切呼喚新型信息顯示

22、器和載體取代舊有的電子顯示器，而電子紙的出現(xiàn)引起人們的極大關(guān)注來(lái)作為普通紙張的替代品。電子紙的實(shí)現(xiàn)方式是多種多樣的，其中最主要的方法是，利用印刷技術(shù)將一種叫做“電子墨水”的復(fù)雜液體涂覆在柔性基材上來(lái)制備電子紙。</p><p>　　電子墨水是一種墨水狀的懸浮物，在不同極性的電壓下，呈現(xiàn)出不同的穩(wěn)定狀態(tài)，從而顯示出不同的顏色和灰度，在外電場(chǎng)作用下也可以實(shí)現(xiàn)可逆、雙穩(wěn)態(tài)、柔性顯示。其中，電泳顆粒是電子墨水的重要組成部

23、分之一，電泳顆粒的優(yōu)點(diǎn)是：(1)能夠穩(wěn)定的分散在電泳液中(2)擁有良好荷電特性(3)在無(wú)機(jī)溶劑中有低密度性、無(wú)溶脹性和化學(xué)穩(wěn)定性(4)粒徑較?。?.1μm~5μm）(5)具有較好的光學(xué)性能、高折射率、高散射系數(shù)和低吸收系數(shù)。所以說(shuō)，根據(jù)這些優(yōu)點(diǎn)我們能逐步解決所謂電腦病所產(chǎn)生問(wèn)題。</p><p>　　電泳顆粒的微膠囊化就是將電泳顆粒為核心,使聚合物成膜材料(壁材)在其上面進(jìn)行沉積,涂層,形成一層薄膜,將電泳顆粒進(jìn)

24、行包裹。</p><p>　　所以微膠囊就具有能夠防止電泳顆粒的團(tuán)聚、沉降，使能夠避免受到環(huán)境的影響,包裹后能夠使作用發(fā)揮到更好,從而使電泳顯示成為現(xiàn)實(shí)。自1930年始，微膠囊已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、農(nóng)藥、化妝品、涂料、油墨、金屬切削、添加劑等多個(gè)重要領(lǐng)域[1]。所以對(duì)電泳顆粒的微膠囊化的研究被認(rèn)為是當(dāng)前最具發(fā)展前途的顯示技術(shù)之一。 </p><p>　　1.1電泳顆粒微膠囊化的研

25、究目的及意義</p><p>　　在1997年，麻省理工學(xué)院（MIT）的媒體實(shí)驗(yàn)室首次提出微膠囊化電子墨水課題。同年，B. Comiskey等[1]提出利用噴霧合成的方法，使微膠囊包裹顏料顆粒和深色染料溶液，在微膠囊內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了電泳顯示，成功改變了電泳顆粒在大于微膠囊尺度范圍內(nèi)易團(tuán)聚、易沉積等弊端，使在其特定環(huán)境內(nèi)穩(wěn)定存在，并且延長(zhǎng)了電泳顆粒的使用壽命。同時(shí)，微膠囊化電子墨水還具有超低損耗、寬視角、便攜性高、反射型

26、顯示等優(yōu)越特性，使得在電子紙和顯示器件的方面展現(xiàn)出了巨大潛力。微膠囊化的電泳基液還能夠通過(guò)打印或者印刷的方式涂鍍到適當(dāng)?shù)幕w材料表面上，從而實(shí)現(xiàn)柔性顯示。</p><p>　　制備微膠囊首先應(yīng)該是細(xì)分出液體、固體或氣體的芯材,然后把這些微粒做為核心，使聚合物壁材在其上進(jìn)行沉積、涂層,形成一層薄膜,然后將囊心顆粒進(jìn)行包裹。把此過(guò)程稱之為微膠囊化[2]。當(dāng)電泳顆粒被包裹在獨(dú)立的微膠囊中，就能夠減小電泳顆粒之間的相互作

27、用力的碰撞的幾率，從而能夠有效地阻礙電泳顆粒的沉積、團(tuán)聚、側(cè)移等缺點(diǎn)，還能夠提高電子紙的穩(wěn)定性與使用壽命。正是因?yàn)檫@個(gè)創(chuàng)新性的方法，才使得電子紙的開發(fā)從低潮走向巔峰。</p><p>　　因?yàn)槲⒛z囊電子墨水中的主體是電泳顆粒，所以電泳顆粒的性能好壞就影響了微膠囊的成敗，所以我們要盡量選用粒徑均勻、電泳性能好、分散性好的顆粒。這樣才能使微膠囊包裹出的電泳顆粒具有更好的性能以及質(zhì)量。</p><p

28、>　　目前，就國(guó)內(nèi)的電泳顆粒來(lái)講，種類相對(duì)較少，改性的效果不是很明顯，與國(guó)外也有著明顯差距。國(guó)外發(fā)展微膠囊比較早，所以導(dǎo)致其現(xiàn)階段微膠囊性能以及質(zhì)量都處于絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，使得我們國(guó)家對(duì)于微膠囊不得不選擇進(jìn)口來(lái)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)微膠囊方面的短缺。特別是近些年我國(guó)經(jīng)濟(jì)等各方面體制發(fā)展的更加迅速，對(duì)于微膠囊的需求也就伴隨著微膠囊應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大而增大，所以我們就應(yīng)該加大了在該技術(shù)領(lǐng)域的投入和開發(fā)，盡力去發(fā)展好微膠囊技術(shù)，不斷的完善其性能，爭(zhēng)取早日讓

29、微膠囊這項(xiàng)技術(shù)在全球領(lǐng)域范圍內(nèi)處于領(lǐng)先的地位，從而不僅能夠使我國(guó)的微膠囊化技術(shù)擁有更加廣闊的發(fā)展，而且對(duì)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有強(qiáng)大的促進(jìn)作用。</p><p>　　1.2電泳顆粒微膠囊化的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀</p><p>　　王登武等[3]使用硬脂酸（SA）對(duì)二氧化鈦(TiO2)顆粒進(jìn)行表面改性，用阿拉伯樹膠為壁材，利用復(fù)凝聚法

30、制備出白色電子墨水微膠囊。由傅立葉紅外光譜儀分析出改性后的TiO2顆粒具有良好的分散性。在用一步法制備壁材時(shí)發(fā)現(xiàn)：反應(yīng)中阿拉伯樹膠用量少并且緩慢調(diào)節(jié)體系醋酸（HAc）局部濃度變化時(shí)，能夠制出囊壁透明，光滑的電子墨水微膠囊并且制備出的顯色顆粒具有很好的電場(chǎng)響應(yīng)性和可逆性。在微膠囊化處理后均勻、穩(wěn)定分散在微膠囊內(nèi)。王登武等[4]結(jié)果得出十二烷基硫酸鈉(SDS) 與明膠之間形成的復(fù)合凝聚相具有很高的表面活性。此外，當(dāng)Span 80（CP）體積

31、分?jǐn)?shù)為2.0% ~3.0%時(shí)，制備的微膠囊囊壁均勻、光滑，平均粒徑約為60μm。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度為2.5×106V/m時(shí)，制備出的微膠囊具有很好的電場(chǎng)響應(yīng)行為以及可逆移動(dòng)性。</p><p>　　陳潔明等[5]以TiO2顆粒作為白色帶電粒子，以四氯化碳一二甲苯混合液作為分散介質(zhì)，以油酸作為穩(wěn)定劑制得白色微膠囊。</p><p>　　陳俊武等[6]，主要采用具有高白度和高折光率的TiO2

32、顆粒作為白色電泳粒子，并用硅烷偶聯(lián)劑(Y一甲基丙烯酞氧基丙基三甲氧基硅烷)對(duì)其進(jìn)行表面改性，使其更好的與懸浮液相匹配，提高TiO2的懸浮穩(wěn)定性。以阿拉伯膠一明膠為膠囊原材料成功制備了150微米左右的電子墨水微膠囊，并對(duì)膠囊的制備條件進(jìn)行了討論。</p><p>　　朱宛琳等[7]自制SiO2顆粒呈球形,粒徑約300 nm,SiO2顆粒表面包裹了聚苯乙烯，包裹層較為均勻完整，層厚約為10~25 nm,并隨包裹顆粒時(shí)

33、所加苯乙烯單體量增大而變厚，顆粒在四氯乙烯中的表面Zeta電位由-4.26mV提高到-49.47mV，包裹后顆粒在電勢(shì)為9V的電場(chǎng)下,響應(yīng)時(shí)間理論計(jì)算值到達(dá)40 ms，顆粒在四氯乙烯中的分散性良好，分散后靜置48 h，分散率可達(dá)到87 %。</p><p>　　孫世偉等[8]采用自由基接枝聚合法，將紫外透光率法作為其主要表征手段，主要考察聚合物包裹層的組成結(jié)構(gòu)對(duì)電泳顆粒在電泳液內(nèi)穩(wěn)定分散產(chǎn)生的影響。結(jié)果表明，顆粒

34、被聚合物修飾后其穩(wěn)定時(shí)間提高了4倍多，并且隨著包裹單體側(cè)鏈長(zhǎng)度的增加而增大。</p><p>　　李芳等[9]總結(jié)出明膠是由71種氨基酸聚合而成的高分子聚合物，長(zhǎng)期在40℃以上加熱就會(huì)使明膠分子中的肽鏈的水解斷裂。研究得出為了使微膠囊球不產(chǎn)生粘連，故在工業(yè)化生產(chǎn)微膠囊中不采用烘干干燥。采用冷凍干燥時(shí)，在開始時(shí)會(huì)失去表面水分，微膠囊球表面形態(tài)沒有變化，8h后大微膠囊（直徑大于20μm）的有輕微皺縮，延長(zhǎng)冷凍干燥的時(shí)

35、間之后，微球表面沒有變化。</p><p>　　謝建宇等[10]將原位聚合法與復(fù)凝聚法相結(jié)合，在脲甲醛樹脂微膠囊表面包裹一層明膠，制備了電泳顯示雙層微膠囊，增加了囊壁厚度。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)明膠－阿拉伯樹膠形成的第二層囊壁外表面比脲醛樹脂第一層囊壁內(nèi)表面更加光滑，而且微膠囊的壁材強(qiáng)度和韌性有了顯著提高，微膠囊的破損率也大大降低。</p><p>　　左朝陽(yáng)[11]研究微膠囊化工藝總結(jié)出，制備出明

36、膠—阿拉伯樹膠電子墨水微膠囊應(yīng)該具備的最佳實(shí)驗(yàn)條件為：溫度為40—50℃，SDS濃度為0.001—0.015wt％，攪拌速度為700—900rpm。就能夠得到分布均勻并且形狀規(guī)則、表面光滑不粘連，平均粒徑為40ktm，濕膠囊壁厚約為2μm的微膠囊顆粒。</p><p>　　左朝陽(yáng)根據(jù)調(diào)節(jié)SDS濃度和攪拌速度，用明膠和阿拉伯膠復(fù)合凝聚法制備出在一定范圍內(nèi)粒徑均勻且可控的微膠囊。得出如下結(jié)論：隨著攪拌速度和SDS濃度

37、的增加，囊芯的粒徑逐漸減小，分布比較集中；此外，由于存在陰離子表面活性劑，使其在微膠囊化過(guò)程中能夠改善顆粒的分散程度，還能促進(jìn)明膠的凝聚。</p><p>　　榮宇等[12]以明膠和苯乙烯—馬來(lái)酸醉共聚物為壁材制備了電子墨水微膠囊，并將混有水溶性粘合劑的微膠囊均勻涂布在ITO玻璃上，烘干，用紫外光固化劑將電極粘合得到的電子墨水顯示器原型器件表現(xiàn)出了良好的顯示特性，在gV直流電壓驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)了文字顯示。</p&

38、gt;<p>　　郭慧林等[13]采用十八胺對(duì)永固紅F5R實(shí)施表面改性,使其與四氯乙烯之間的親和性得到改善,獲得分散性良好的懸浮液,并有效抑制微膠囊化過(guò)程中顆粒的轉(zhuǎn)移。本文將十八胺改性永固紅F5R顆粒分散在四氯乙烯中為電泳基液,通過(guò)原位聚合法制備了紅色電子墨水微膠囊，并采用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡研究了微膠囊的表面形貌。</p><p>　　郭慧琳等[14]采用復(fù)凝聚法，把聚乙烯表面改性的大紅粉分散在經(jīng)

39、油溶黑染色的四氯乙烯電泳液中，包覆于明膠－阿拉伯樹膠微膠囊材料中，制備了粒徑均勻的電子墨水微膠囊。</p><p>　　裴廣玲等[15]選用聯(lián)苯胺黃為電泳顆粒，通過(guò)一步原位聚合法制備了電泳顯示微膠囊，考察了顏料顆粒的電場(chǎng)響應(yīng)特性和顯示性能，并且也通過(guò)一步原位聚合法制備了藍(lán)色背景、黃色顯示的電子墨水微膠囊。此膠囊在電場(chǎng)下具有良好的響應(yīng)。</p><p>　　路新成等[16] 主要介紹了微膠囊

40、化電子墨水的優(yōu)點(diǎn)：雙穩(wěn)態(tài)、低功耗、寬視角和高對(duì)比度等。微膠囊的制備工藝和性能還需要不斷提高，來(lái)進(jìn)一步完善微膠囊的制作技術(shù)。著重介紹了電子墨水中電泳顆粒的原理、制備方法以及研究進(jìn)展，也對(duì)電泳顆粒和電子墨水微膠囊化進(jìn)行展望。</p><p>　　楊哲等[17]主要綜述了微膠囊化電泳顯示技術(shù)是實(shí)現(xiàn)柔性顯示的重要技術(shù)之一，由其制備的電子紙顯示器具有可視性好、功耗低、雙穩(wěn)態(tài)、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，而且能夠在一定范圍內(nèi)有效地改善電

41、子墨水的穩(wěn)定性問(wèn)題。本文介紹了近些年來(lái)利用微膠囊化電泳顯示技術(shù)制備電子墨水的主要方法原理以及研究進(jìn)展，并對(duì)其應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)做了一定的評(píng)述。</p><p>　　綜上所述，我國(guó)對(duì)電泳顆粒的微膠囊化研究起步較晚，還處于發(fā)展階段，所以對(duì)于國(guó)外文獻(xiàn)的借助較多。國(guó)內(nèi)大多數(shù)研究方向是基于不同的制備方法以及原材料配比的不同來(lái)對(duì)電泳顆粒的微膠囊化是否能夠更均勻、穩(wěn)定的存在進(jìn)行研究。</p><p>　

42、　1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　Qian Zhao等[18]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究表明，TiO2聚合物顆粒在涂料上有足夠的電泳遷移率。Pei-Pei Yin等[19]研究出改性過(guò)的TiO2電泳顆粒表面帶相反電荷，白色電泳顆粒和黑色電泳顆粒基本面合成的空間位阻穩(wěn)定。其電泳遷移率和zeta電位分別為-3.87×10-10 m2 V-1 s-1和-25.1mV；3.79×10-10 m2 V-1

43、 s-1和24.6mV。</p><p>　　Tingfeng Tan 等[20]采用在高純氮?dú)庵斜簾w粒，研究合成了新型低密度的TiO2顆粒復(fù)合材料，能夠利用電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）觀察出球形的形狀、光滑的表面和中空或多孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。</p><p>　　JY Lee等[21]將TiO2顆粒分散于含甲基丙烯酸(MAA)的甲醇溶液中,采用分散聚合法在其表面包裹聚甲基丙

44、烯酸甲酯(PMMA),所制備的電子墨水微膠囊在180 V/mm的電場(chǎng)作用下表現(xiàn)出優(yōu)良的電泳行為。</p><p>　　M. P. L. Werts等[22]得出對(duì)TiO2顆粒聚合有影響的因素有：TiO2的表面處理、聚合物的比例等。還運(yùn)用反向微懸浮法將聚電解質(zhì)作為獨(dú)特的聚合物涂層，使其染料的表面獲得更好的電荷控制。</p><p>　　Zi-Qiang Wen等[23]對(duì)電泳顆粒的粒徑分布和

45、改性后表面形貌進(jìn)行研究和測(cè)定，實(shí)驗(yàn)提高了電泳顆粒在電泳液中的穩(wěn)定性。</p><p>　　H.L. Guo, X.P. Zhao 等[24]研究出利用尿素和甲醛制備聚合形式的電子墨水。實(shí)驗(yàn)表明，微囊中的顏料移向負(fù)極，電場(chǎng)使修正的顏料拉回可逆。響應(yīng)時(shí)間約為3.2秒。</p><p>　　Yu D. C.等[25-26]以甲基丙烯酸甲酯和乙烯基乙二醇二甲氧基丙烯酸酯為聚合物單體，以油藍(lán)和電荷控

46、制劑二丁基水楊酸鉻溶于甲醇和水為染料溶液，通過(guò)原位自由乳化聚合，包裹染料溶液制得藍(lán)色電泳顆粒，其最高電泳淌度為 5.27×10-5cm2/(V·s)。又以蘇丹黑為染料，添加負(fù)電荷控制劑，制成黑色電泳顆粒，同樣獲得了較好的效果。LinP. Y.等人[27]利用分散聚合和微乳液聚合等方式，用聚乙烯、聚苯乙烯等聚合物包裹顏料分散液或染料溶液等芯材，制備了另一種新型膠囊型電泳顆粒。</p><p>　

47、　Runying Dai等 [28]利用復(fù)合凝聚法制備微膠囊。羧甲基纖維素鈉（NaCMC）和琥珀酸二異辛酯磺酸鈉（DSS）制備明膠，用光學(xué)顯微鏡（OM）和掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)明膠進(jìn)行粒度分析和熱重分析。此研究不僅提高了微膠囊產(chǎn)率，而且使新賦予的微膠囊具有良好的阻熱性和高穩(wěn)定性。Cui Sun等[29]得出間苯二酚濃度對(duì)囊壁的表面形貌和機(jī)械強(qiáng)度有影響。微膠囊中壁面和芯材的質(zhì)量比是影響微膠囊產(chǎn)量的重要因素。</p>&l

48、t;p>　　Y JKim等[30]用三聚氰胺和甲醛作壁材制備蜜胺樹脂電子墨水微膠囊，并考察了不同酸催化體系下微膠囊的性能發(fā)現(xiàn)采用馬來(lái)酸酐作該反應(yīng)體系的催化劑，所得微膠囊壁材透明，交聯(lián)密度較高，耐久力強(qiáng)，可變形性好。</p><p>　　Y. Chen, J. Au等[31]研究說(shuō)明了在電子墨水技術(shù)中，柔性基板的使用擴(kuò)大了顯示器的應(yīng)用范圍，能夠顯示出小于0.3毫米厚度，高像素密度（160×2240）

49、和高分辨率（96像素/英寸）。</p><p>　　與國(guó)內(nèi)的研究相比，國(guó)外的研究就發(fā)展得較為迅速。在20世紀(jì)40年代就已經(jīng)對(duì)微膠囊開始研究。主要對(duì)電泳顆粒的粒徑均勻分布、改性后的表面形貌進(jìn)行處理，使電子墨水能夠更穩(wěn)定的存在于微膠囊內(nèi)。然后主要是利用復(fù)合凝聚法制備微膠囊，在原有材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行了粒度分析和熱重分析，使得到的新微膠囊擁有更好的穩(wěn)定性和阻熱性，并且還使微膠囊的產(chǎn)量得到提高。</p><

50、;p>　　1.3本論文的主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本文將主要進(jìn)行對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的主要方法，以及制備過(guò)程中的影響因素綜述研究，將一下幾個(gè)方面作為研究重點(diǎn)來(lái)進(jìn)行。</p><p>　　對(duì)比分析微膠囊包裹電泳顆粒的主要方法的優(yōu)缺點(diǎn)。</p><p>　　分析各種對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的影響因素，以及這些影響因素對(duì)制備出的微膠囊質(zhì)量的影響。</p&g

51、t;<p>　　2 電泳顆粒微膠囊化制備方法</p><p>　　電泳顯示技術(shù)最重要的就是微膠囊的制備。電子墨水微膠囊比普通的微膠囊的要求更為嚴(yán)格。(1)微膠囊應(yīng)具備良好的電絕緣性能，如果微膠囊具有較高電阻率就很容易實(shí)現(xiàn)電泳顯示的低電壓驅(qū)動(dòng)。(2)微膠囊的囊壁應(yīng)透明，應(yīng)和內(nèi)相芯材料的折光指數(shù)相匹配，才能從外部觀察到顏料粒子(或染料溶液)顯示的顏色。(3)微膠囊要有較高的機(jī)械強(qiáng)度，在電泳顯示器件的制備

52、過(guò)程中不易破裂。(4)微膠囊要有良好的密封性，防止芯材外漏。(5)微膠囊應(yīng)具有一定的化學(xué)惰性，不與芯材及周邊材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。</p><p>　　由于微膠囊技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，所以自從微膠囊技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，其制備方法或工藝一直是很多學(xué)者研究的重點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在已有的微膠囊制備方法多達(dá) 200 余種[32]。所以本章主要介紹了目前制備電子墨水用微膠囊的方法主要有界面聚合法、原位聚合法和復(fù)凝聚法。</p&g

53、t;<p><b>　　2.1界面聚合法 </b></p><p>　　2.1.1界面聚合法原理</p><p>　　其原理是將兩種活性單體分別溶解在不同的溶劑中,當(dāng)一種溶液被分散在另一種溶液中時(shí)，溶液界面處發(fā)生聚合反應(yīng)而形成微膠囊。要求參加反應(yīng)的兩種或多種官能團(tuán)之間容易反應(yīng)，反應(yīng)是相界面的擴(kuò)散控制。凡能進(jìn)行界面縮聚反應(yīng)的單體都可用來(lái)進(jìn)行界面聚合法的微膠

54、囊化，聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚脲等，但用的較多的是聚酰胺、聚酯和聚氨酯。</p><p>　　利用界面聚合法在制備微膠囊包裹電泳顆粒的報(bào)道不是很多。楊桂琴等[33]采用界面聚合法將天然群青(寶石藍(lán))染料分散于硅酸鈉水溶液中，將其加入含有乳化劑的有機(jī)分散介質(zhì)中形成油包水(W/0)型乳液，再加入界面反應(yīng)所需的氯化銨溶液進(jìn)行界面反應(yīng)生成硅膠囊膜，經(jīng)破乳、洗滌、干燥后制得藍(lán)色微膠囊。陳潔明等[5]以TiO2作為白色電泳顆

55、粒，以四氯化碳一二甲苯混合液作為分散介質(zhì)，以油酸作為穩(wěn)定劑制得白色微膠囊。</p><p>　　2.2.2界面聚合法優(yōu)缺點(diǎn)的分析</p><p>　　利用界面聚合法制備的優(yōu)點(diǎn)是：微膠囊包裹電泳顆粒利用此方法制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。而且能使包裹出的微膠囊能夠有很好的致密性，所以界面反應(yīng)制備微膠囊適宜于包囊液體。另外，此方法對(duì)于反應(yīng)單體的純度要求不是很高，形成的聚合物相對(duì)分子質(zhì)量高，對(duì)于原材料的純度

56、和配比的要求寬松（因?yàn)榧兌群团浔炔皇怯绊懢酆衔锵鄬?duì)分子質(zhì)量的主要因素）[34]，反應(yīng)速率也比較快，無(wú)抽提、脫揮工序，縮聚反應(yīng)可達(dá)到不可逆，產(chǎn)生效果比較好,能夠在常溫情況下進(jìn)行，對(duì)溫度控制操作簡(jiǎn)單，采用普通設(shè)備即可。高培等[35]人通過(guò)界面聚合法制備出含黃色墨水的微膠囊。該微膠囊干燥后不易破裂，有一定的機(jī)械強(qiáng)度、韌性、耐水性和耐熱性。</p><p>　　但利用界面聚合法制備微膠囊的缺點(diǎn)是對(duì)單體的要求較為嚴(yán)格，必須

57、是多官能度的單體才能夠進(jìn)行使用，以至于它們之間能夠發(fā)生加聚反應(yīng)或者縮聚反應(yīng)。對(duì)于單體的性質(zhì)也較為苛刻，其中一種必須為油溶性的，另一種必須為水溶性的。還有經(jīng)常會(huì)有一部分單體未參加成膜反應(yīng)而遺留在微膠囊中，使微膠囊的成果具有瑕疵。</p><p><b>　　2.2原位聚合法 </b></p><p>　　2.2.1原位聚合法原理</p><p>

58、　　該法的原理是需先將聚合物單體溶解在含有乳化劑的水溶液中，然后加入不溶于水的電泳顆粒，經(jīng)過(guò)劇烈攪拌使單體較好的分散在溶液中，單體在電泳顆粒表面定向排列，經(jīng)過(guò)加熱單體交聯(lián)從而形成微膠囊。</p><p>　　但需要值得注意的是在反應(yīng)開始時(shí),要將單體先進(jìn)行預(yù)聚合，然后再使預(yù)聚體進(jìn)行再聚合，當(dāng)聚合的尺寸漸漸增大后，就會(huì)沉淀于芯材物質(zhì)的表面。過(guò)程中交聯(lián)和聚合的交替進(jìn)行，最終形成由芯材物質(zhì)組成的微膠囊外殼[17]，具體過(guò)

59、程如圖2-1所示。早在1997年BComiskey[1]就已經(jīng)開始用尿素和甲醛為原料運(yùn)用原位聚合法制備電子墨水微膠囊。</p><p>　　圖2-1 原位聚合法原理圖</p><p>　　實(shí)現(xiàn)原位聚合法的必要條件是:單體是可溶的,而聚合物是不可溶的。該方法可采用水溶性或油溶性的單體或單體的混合物，也可采用相對(duì)分子質(zhì)量較低的聚合物或預(yù)聚物來(lái)代替單體。因此，微膠囊囊壁材料的選擇范圍很廣，常見

60、的單體有苯酚、甲醛樹脂、蜜胺、尿素等。</p><p>　　2.2.2原位聚合法優(yōu)缺點(diǎn)的分析</p><p>　　利用這種方法制備的微膠囊的優(yōu)點(diǎn)是該法的單體很廣，如氣溶膠、液體、水溶性的或油溶性的單體或單體的混合物，低分子量的聚合物或預(yù)聚等，等種各樣的材料均能用來(lái)構(gòu)成囊壁。</p><p>　　但利用原位聚合法制出的微膠囊表面比較粗糙，成膜的平滑度低，膠囊壁不透明、

61、呈現(xiàn)出的形態(tài)不規(guī)則以及膠囊光散射率高等。利用此方法所得到的微膠囊或多或少存在著受力易破裂、柔韌性較差等缺點(diǎn)。所以為了克服這些缺點(diǎn)，Y TWang等[37]將預(yù)聚體替換為低相對(duì)分子質(zhì)量的水溶性脲甲醛樹脂來(lái)作為反應(yīng)單體，得到的電子墨水微膠囊產(chǎn)率高、表面光潔。楊毅等[38-39]則省略了制備預(yù)聚體的過(guò)程，采用一步法制備脲醛樹脂微膠囊，提高了實(shí)際操作性，改變了預(yù)聚體制備的不穩(wěn)定問(wèn)題。</p><p><b>　

62、　2.3復(fù)凝聚法</b></p><p>　　2.3.1復(fù)凝聚法原理</p><p>　　復(fù)凝聚法是指將兩種或兩種以上帶有相反電荷的線形高分子材料作為微膠囊壁材，將電泳顆粒均勻分散在壁材溶液中，在適合的條件下(例如改變pH值、溫度、加入無(wú)機(jī)鹽電解質(zhì)等)，將帶有相反電荷的聚合物之間發(fā)生靜電作用。帶有相反電荷的高分子材料之間互相作用后，溶解度降低并且產(chǎn)生相分離，凝聚形成微膠囊。早在

63、1998年，Nakamura等[40]就以明膠/阿拉伯膠為微膠囊壁材，運(yùn)用復(fù)凝聚法制備微膠囊。然后左朝陽(yáng)[11]則是先通過(guò)加水，使明膠/阿拉伯膠形成凝聚相稀釋，從而包覆在芯材周圍，然后再通過(guò)調(diào)節(jié)pH值，使溶液中的明膠和阿拉伯膠進(jìn)一步反應(yīng)，從而制得白色和黃色電子墨水微膠囊并研究分析了表面活性劑、pH值、溫度、固化劑、攪拌速度、稀釋的水量等對(duì)微膠囊制備的影響。</p><p>　　2.3.2復(fù)凝聚法優(yōu)缺點(diǎn)分析<

64、/p><p>　　復(fù)凝聚法是經(jīng)典的微膠囊化方法，操作簡(jiǎn)單，具有可以不使用有機(jī)溶劑和化學(xué)交聯(lián)劑的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)該法可以將電泳顆粒微膠囊化，且高效率和高產(chǎn)率。壁材表面性質(zhì)也較好，具有很好的保護(hù)性能且熱穩(wěn)定性良好并通過(guò)低電壓試驗(yàn)證明產(chǎn)品在電泳領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　但利用復(fù)凝聚法制備的微膠囊有關(guān)的兩種聚合物離子的電荷需相反，且離子所帶電荷數(shù)要恰好相等[41]。此外，還必須調(diào)節(jié)體系的溫

65、度和鹽的含量，這就增加了微膠囊包裹電泳顆粒的難度。</p><p><b>　　2.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　界面聚合法的原位聚合法的區(qū)別</p><p>　　因?yàn)榻缑婢酆戏ê驮痪酆戏ǘ紝儆诶没瘜W(xué)法來(lái)制備微膠囊的方法，并且這兩種方法還較為接近，所以將這兩種方法進(jìn)行比較。</p><p>　　與原位聚合

66、法相比，界面聚合法的反應(yīng)速率較快；反應(yīng)條件溫和，在室溫下即可進(jìn)行，而且聚合物相對(duì)分子質(zhì)量高；對(duì)單體純度和配比要求不嚴(yán)格；無(wú)抽提、脫揮工序，縮聚反應(yīng)可達(dá)到不可逆。</p><p>　　因?yàn)樵痪酆戏ǖ谋貍錀l件是單體可溶，聚合物不可溶。所以與界面聚合法相比，可用于該法的單體應(yīng)用范圍很廣，如液體、氣溶膠、水溶性或油溶性單體或單體的混合物或者低相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物或預(yù)聚物等都適用。因此，可用以構(gòu)成囊壁的材料多種多樣。&l

67、t;/p><p>　　根據(jù)本章內(nèi)容，對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的主要方法進(jìn)行總結(jié)，得出以下圖表，如表2-4。</p><p>　　表2-1 微膠囊包裹電泳顆粒方法</p><p>　　3 微膠囊制備中的影響因素</p><p>　　在微膠囊制備中不同的影響因素對(duì)微膠囊的制備產(chǎn)生不同的結(jié)果，本章主要從電泳顆粒的改性狀態(tài)、聚合溫度、乳化劑、明膠與阿拉伯膠

68、用量比、攪拌速度、PH值和交聯(lián)固化過(guò)程方面討論并分析了對(duì)微膠囊制備所產(chǎn)生的影響。</p><p>　　3.1電泳顆粒的改性狀態(tài)對(duì)微膠囊的影響</p><p>　　因?yàn)殡娪绢w粒是電泳液中的最重要的組成部分，所以說(shuō)如果提高電泳顆粒的自身性能，就能夠更好的提高微膠囊的狀態(tài)。提高電泳顆粒性能最主要的因素就是對(duì)電泳顆粒進(jìn)行表面改性，改性后就能夠大大提高微膠囊對(duì)電泳顆粒的包裹狀態(tài)[16]。</p

69、><p>　　在電泳顆粒未進(jìn)行改性前：電泳顆粒在電泳液中會(huì)有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象，分散比較寬，顆粒大大。</p><p>　　在電泳顆粒進(jìn)行改性后：電泳顆粒分散均一，分布窄，顆粒較小使得包裹后的微膠囊熱穩(wěn)定性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，有良好的光學(xué)性能。</p><p>　　國(guó)內(nèi)就電泳顆粒來(lái)講，種類少，改性效果不好，與國(guó)外差距較大。因此不斷研究開發(fā)新的電泳顆粒，采用新的表面改性方法及選

70、擇新的改性物，才能改善電泳顆粒性能，進(jìn)而提高微膠囊的制備。 </p><p>　　3.2聚合溫度對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的影響</p><p>　　聚合溫度會(huì)影響微膠囊囊壁分子量的分布及變化，還能影響乳液的穩(wěn)定性,進(jìn)而影響微膠囊產(chǎn)品性能，所以說(shuō)聚合溫度對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒也具有一定的影響。張?zhí)煊繹42]實(shí)驗(yàn)研究出當(dāng)聚合物溫度為20℃-25℃、40℃-45℃時(shí)，聚合物分子量低，粒徑大小為1.29

71、μm、1.16μm，分散性為21％、30％，外觀發(fā)粘；當(dāng)聚合物溫度為60℃-65℃,、70℃-75℃時(shí)，聚合物分子量增長(zhǎng)，粒徑大小為0.75μm、0.66μm，分散性為50.3％、58％，外觀不粘，呈粉狀；當(dāng)聚合物溫度為90℃-95℃時(shí)，聚合物分子量受影響，粒徑大小為0.87μm，分散性為40.2％，外觀呈現(xiàn)大顆粒，不均勻。所以得到以下結(jié)論：</p><p>　　3.2.1聚合溫度對(duì)聚合物分子量的影響</p

72、><p>　　提高聚合溫度,可以提高聚合速度及聚合物分子量。當(dāng)聚合溫度太低時(shí)，聚合物分子量較低，常溫下呈一定粘性，粒徑較大，流動(dòng)性較大。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，聚合物分子量得到適當(dāng)增長(zhǎng)，粒徑較小，流動(dòng)性較低，著色力較高。若溫度太高，則乳液不穩(wěn)定，但當(dāng)溫度高于濁點(diǎn)溫度時(shí)，氫鍵會(huì)由于溫度過(guò)高而遭到破壞，聚合物分子量受到影響，乳化劑溶解度下降，部分乳化劑析出，會(huì)破壞了整個(gè)乳液體系的穩(wěn)定性，結(jié)果得到的微膠囊粒徑不均勻，致使流動(dòng)性

73、增大，著色力下降。所以要調(diào)節(jié)出適當(dāng)?shù)木酆蠝囟?，以保證聚和速度和聚合物分子量。</p><p>　　3.2.2聚合溫度對(duì)微膠囊粒徑大小的影響</p><p>　　聚合溫度變化會(huì)引起的微膠囊粒徑變化，聚合溫度太低或太高粒徑均較大，而當(dāng)溫度在60℃-65℃，70℃-75℃時(shí)粒徑較小，以聚合溫度70℃-75℃時(shí)，得到的微膠囊粒徑最小。</p><p>　　3.2.3聚合溫度

74、對(duì)微膠囊分散性的影響</p><p>　　聚合溫度引起聚合物分子量變化以及微膠囊粒徑的變化導(dǎo)致微膠囊的分散性發(fā)生變化。隨著溫度的升高，水中分散性提高，但溫度太高如90-95℃時(shí)，分散性反而下降，其原因?yàn)榫酆衔锓肿恿刻咭约拔⒛z囊粒徑變大，但總的看，分散性比未處理的高。甲苯中分散性比未處理的低，雖然隨著聚合溫度升高，分散性有所增加，但溫度過(guò)高(90-95℃)分散性也下降。</p><p>　

75、　3.3乳化劑對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的影響</p><p>　　3.3.1界面聚合反應(yīng)中乳化劑的影響</p><p>　　乳化劑在乳液界面聚合反應(yīng)中起關(guān)鍵的作用。常見的乳化劑有：聚丙烯酸鈉（PAA），亞甲基雙(甲基萘磺酸鈉/MF），聚乙烯醇(PVA)，辛基酚聚氧乙烯十醚（OP-10），烷基酚聚氧乙烯醚（7）（OP-7），脂肪醇聚氧乙烯醚(OS-15)等[42]。</p><

76、;p>　　乳化劑不僅要在聚合開始時(shí)形成穩(wěn)定的乳液，而且在聚合過(guò)程中一直要保持乳液粒子的穩(wěn)定，尤其在聚合物分子鏈增長(zhǎng)期間，隨著鏈的增長(zhǎng)，聚合物粘度越大，造成乳膠粒之間要粘連，破壞乳液聚合，當(dāng)然也會(huì)影響微膠囊產(chǎn)品的性能，所以在反應(yīng)中加入乳化劑是必要的。</p><p>　　在上述提到了乳化劑都易于溶于水，但乳化效果明顯不同。張?zhí)煊腊l(fā)現(xiàn)出單獨(dú)用PAA或MF時(shí),得到的微膠囊產(chǎn)品，顆粒不均勻，有較大顆粒，流動(dòng)性較大，

77、著色力較低。使用干燥產(chǎn)品結(jié)塊堅(jiān)硬。當(dāng)用OP-7與MF或PAA混合乳化時(shí)，顆粒度稍均勻，流動(dòng)性下降，混合使用時(shí)，得到產(chǎn)品均勻，產(chǎn)品著色力仍不高。當(dāng)單獨(dú)用OP-7，OS-15時(shí)，流動(dòng)性低，著色力較高，0S-15分子中聚氧乙烯醚數(shù)較多，分子鏈長(zhǎng)，水溶性較好，乳化體系較穩(wěn)定，形成微囊的粒徑較小。</p><p>　　3.3.2復(fù)凝聚法反應(yīng)中乳化劑的影響</p><p>　　將油跟水混合在一起得到的

78、 O/W型乳狀液是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，分散相液滴總有自發(fā)聚結(jié)、減少表面積，從而降低體系能量的傾向。由于乳化劑可以在油水界面吸附形成界面膜，阻止了液滴間的聚結(jié)，所以對(duì)分散液滴具有保護(hù)作用。除此之外，乳化劑還能能降低油水界面張力，使油相容易分散，且粒度變小，分布變窄[43]。因此，乳化劑起著非常重要的作用，常見的乳化劑有：十二烷基硫酸鈉（SDS）和苯乙烯－馬來(lái)酸酐共聚物（SMA）等。但是在采用十二烷基硫酸鈉作為乳化劑時(shí)常需要加入助乳化劑（聚乙

79、烯醇）來(lái)提高乳液的穩(wěn)定性。</p><p>　　乳化劑以SDS為例：我們?cè)诜磻?yīng)體系中加入SDS后，可以發(fā)現(xiàn)微膠囊的粒徑明顯變得均勻，這是因?yàn)镾DS吸附在分散油滴表面，其疏水鏈段插入電泳液滴內(nèi)部，而親水基-SO32-在液滴表面時(shí)與水相接觸形成穩(wěn)定、結(jié)實(shí)的界面膜。當(dāng)復(fù)凝聚析出的壁材微粒在油滴表面沉積時(shí)，因?yàn)榻缑婺さ谋Ｗo(hù)作用才使得油滴不易破乳從而形成粒徑較小的油滴，由此制備出的微膠囊粒徑相對(duì)均勻。沒有加入SDS的分散油

80、滴不能夠得到界面膜的保護(hù)，很容易破乳，使得微膠囊粒徑不均勻。</p><p>　　SDS的濃度與微膠囊平均粒徑與產(chǎn)率之間也有影響。張靜[43]研究出隨著 SDS 濃度的上升，微膠囊的平均粒徑變小，當(dāng)濃度大于0.001 g·mL-1后，微膠囊的平均粒徑穩(wěn)定在50μm左右；微膠囊的產(chǎn)率隨著SDS濃度的上升出現(xiàn)先增大后減小的現(xiàn)象。也可以認(rèn)為，當(dāng) SDS 濃度達(dá)到 0.001 g·mL-1時(shí)，在油滴表

81、面形成了致密的SDS單分子界面膜，從而使油滴得到了很好的保護(hù)。隨著濃度繼續(xù)上升，油滴表面沒有多余的空間來(lái)容納更多的SDS分子，多余的SDS分子在水溶液中產(chǎn)生起到了泡劑的作用，從而導(dǎo)致生成大量空氣，微膠囊的產(chǎn)率降低，所以控制好SDS的濃度也是關(guān)鍵。</p><p>　　3.4阿拉伯膠和明膠的用量比例對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的影響</p><p>　　因?yàn)槊髂z-阿拉伯膠是制備微膠囊包裹電泳顆粒的壁

82、材，所以對(duì)制備出的微膠囊具有直接影響。</p><p>　　在利用復(fù)凝聚法制備微膠囊包裹電泳顆粒時(shí)，張靜[43]在酸性條件下（pH=5.0），由于明膠和阿拉伯膠發(fā)生復(fù)凝聚，產(chǎn)生凝膠化現(xiàn)象，使得兩種物質(zhì)在水中溶解度下降，從溶液中析出形成凝膠，這種現(xiàn)象會(huì)降低光在溶液中的透過(guò)率。所以光透過(guò)率越低，形成的凝膠越多，復(fù)凝聚反應(yīng)則越充分，制備出的微膠囊效果更好。</p><p>　　圖3-1 明膠、阿

83、拉伯膠用量比例曲線</p><p>　　張靜[43]研究發(fā)現(xiàn)出明膠、阿拉伯膠用量比例圖，如圖可知，隨著明膠與阿拉伯膠溶液體積比的增大。光透過(guò)率先減小后增大。所以當(dāng)兩種膠溶液的體積比為 1:1時(shí)，透光率最低，復(fù)凝聚反應(yīng)發(fā)生的最完全，說(shuō)明此時(shí)最有利于凝聚相的形成，此時(shí)制備出的微膠囊效果最好。</p><p>　　3.5攪拌速度對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的影響</p><p>

84、　　攪拌速率主要影響微膠囊平均粒徑和粒徑分布以及平均壁厚。因此在本小節(jié)，詳細(xì)研究了攪拌速率對(duì)微膠囊的物理屬性包括粒徑分布和平均粒徑以及平均壁厚的影響。當(dāng)攪拌速度小于400prm時(shí)得到的微膠囊顆粒太大，膠囊內(nèi)囊心液體對(duì)膠囊壁產(chǎn)生的壓力大，微膠囊易破裂；大于1200prm時(shí)，表面部分凹陷且發(fā)生少量團(tuán)聚。</p><p>　　3.5.1對(duì)粒徑分布和平均粒徑的影響</p><p>　　胡宏林[44

85、]針對(duì)了不同攪拌速率條件下微膠囊的粒徑分布和平均粒徑的影響做出了如下分析：隨著攪拌速率降低，微膠囊的粒徑分布存在著明顯的變寬，微膠囊平均粒徑也變大。其中，膠體小球尺寸隨著攪拌速率的降低而增大。這是因?yàn)楫?dāng)攪拌速率減少時(shí)，小油滴受到了攪拌過(guò)程中產(chǎn)生的剪切應(yīng)力變小而導(dǎo)致其尺寸變大的影響。最終導(dǎo)致微膠囊平均粒徑變大，粒徑分布變寬。此外，在靠近攪拌子附近的乳液受到剪切力的程度影響非常大，所以粒徑較大一些的微膠囊產(chǎn)生于遠(yuǎn)離攪拌子的區(qū)域，粒徑較小一些

86、的微膠囊產(chǎn)生于攪拌子附近。國(guó)外的課題組的研究與這個(gè)結(jié)果相一致[45]。</p><p>　　3.5.2對(duì)平均壁厚的影響</p><p>　　此外，平均壁厚隨著攪拌速率的增加而變小。胡宏林[44]說(shuō)出主要原因?yàn)椋喝橐褐械男∮偷纬叽珉S著攪拌速率的增加而減小，導(dǎo)致了芯材相的比表面積增大。其相當(dāng)于在其他工藝參數(shù)不變的情況下，減少壁材單體的化學(xué)計(jì)量比，最終導(dǎo)致微膠囊的平均壁厚減小。</p>

87、;<p>　　3.6 pH值對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的影響</p><p>　　在復(fù)凝聚法中，隨著酸的加入，體系的pH降低，存在式（3-1）的反應(yīng)平衡[43]。當(dāng)pH值在低于明膠的等電點(diǎn)之后，明膠帶有正電荷，這時(shí)就會(huì)與帶有負(fù)電荷的阿拉伯膠產(chǎn)生靜電吸引作用，從而引發(fā)復(fù)凝聚反應(yīng)形成凝膠，然后會(huì)在油滴表面聚集并析出形成囊壁，最后將油滴包裹在其中，形成微膠囊。如果壁材析出比較迅速，碰撞在一起的液滴也沒有及時(shí)分離

88、，這樣大量凝膠包裹在一起，導(dǎo)致發(fā)生粘連；如果凝膠析出較緩慢，較長(zhǎng)的成囊時(shí)間會(huì)降低微膠囊球形弧度。所以復(fù)凝聚反應(yīng)發(fā)生的速度，會(huì)影響微膠囊的形成。由此可知通過(guò)控制復(fù)凝聚體系pH的變化速度，來(lái)控制凝膠的生成速率。</p><p><b>　　式（3-1） </b></p><p>　　其中對(duì)于pH值得影響還分為兩個(gè)方面：滴酸速度和醋酸濃度。</p><

89、;p>　　3.6.1滴酸速度的影響</p><p>　　為了能夠使囊壁迅速的形成并且均勻、透明，所以滴加酸的速度也是關(guān)鍵影響因素。王登武[3]等說(shuō)明當(dāng)?shù)嗡崴俣葹?0 s/滴時(shí)：微膠囊?guī)缀跽尺B在一起，并且伴有大量明膠-阿拉伯膠自凝聚產(chǎn)生的顆粒存在。當(dāng)?shù)嗡崴俣葹?0 s/滴時(shí)，可以看到微膠囊囊壁的厚度均一、光滑。所以我們?cè)谶x擇滴酸速度方面可以選擇滴酸速度為30 s/滴。</p><p>

90、　　3.6.2醋酸濃度的影響</p><p>　　如果使用2.5%醋酸會(huì)使體系 pH 值降低慢，壁材析出緩慢，成囊時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使得微膠囊的球形弧度不好。如果使用10%醋酸溶液 pH 值降低過(guò)快，則會(huì)導(dǎo)致局部酸度過(guò)低，使得壁材析出過(guò)快，會(huì)發(fā)現(xiàn)微膠囊間產(chǎn)生嚴(yán)重的粘連現(xiàn)象，甚至產(chǎn)生出了多核微膠囊。而5%醋酸溶液使壁材析出速度適中，得到了球形弧度較好的，無(wú)粘連的單核膠囊[46]。所以我們可以在醋酸濃度方面選擇5%的醋酸溶

91、液。</p><p>　　所以綜上所述，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析后得出PH值為3-4時(shí)，制備出微膠囊的效果最好。</p><p>　　3.7交聯(lián)固化過(guò)程對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的影響</p><p>　　在復(fù)凝聚法中，微膠囊囊壁的固化過(guò)程是戊二醛醛基與明膠中氨基的交聯(lián)過(guò)程，由式子（3-7）我們可以看出：一個(gè)氨基可與多個(gè)醛基發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)一個(gè)醛基也可與多個(gè)氨基反應(yīng)，然后通過(guò)氨基與醛基

92、的交錯(cuò)反應(yīng)最終形成網(wǎng)狀的聚合物而實(shí)現(xiàn)囊壁的固化。</p><p><b>　　式（3-2）</b></p><p>　　在交聯(lián)過(guò)程中，醛的濃度如果太低會(huì)使得固化不完全，從而制備出的微膠囊囊壁機(jī)械強(qiáng)度不夠，很容易破裂；如果醛的濃度過(guò)高，就會(huì)產(chǎn)生局部過(guò)量的現(xiàn)象，會(huì)使反應(yīng)不均勻，從而使微膠囊表面很容易出現(xiàn)褶皺凹坑。由此得出的微膠囊雖然韌性強(qiáng)度得到了明顯提高，但是因?yàn)槿肷涔饩€

93、在其表面發(fā)生出反射、折射等現(xiàn)象的影響，會(huì)使得微膠囊的透光度明明顯下降。</p><p>　　張靜等[43]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表面當(dāng)以 10%戊二醛固化的微膠囊的強(qiáng)度和表面光滑程度都是最佳的，當(dāng)用濃度 5%戊二醛制備的微膠囊強(qiáng)度不夠，過(guò)篩后大量破裂；當(dāng)用20%的戊二醛時(shí)，濃度過(guò)高，雖然微膠囊強(qiáng)度增加，但部分微膠囊表面不再光滑。</p><p>　　由明膠性質(zhì)可得出，在酸性的條件下，部分氨基以正離子（-

94、NH3+）的形式存在，不易與醛基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，所以在與戊二醛進(jìn)行交聯(lián)時(shí)，大部分的-NH3+沒有參與反應(yīng)，并且與氧原子發(fā)生靜電吸引，從而使得微膠囊之間很容易彼此成堆，粘連在一起。</p><p>　　所以為了能夠使微膠囊囊壁固化反應(yīng)進(jìn)行的足夠徹底，并且不產(chǎn)生粘連現(xiàn)象，我們可以通過(guò)戊二醛在低溫酸性的條件下，將囊壁固化1 h后，在50℃溫度下繼續(xù)反應(yīng)70 min[43]。此工藝既使得氨基發(fā)生充分反應(yīng)，還利用了明膠自身具

95、有的熱交聯(lián)性質(zhì)，從而最終得到了單個(gè)分散并且高機(jī)械強(qiáng)度的微膠囊。</p><p><b>　　3.8本章小結(jié)</b></p><p>　?。?）根據(jù)本章綜述可以總結(jié)出以下結(jié)論：</p><p>　?、俑男院蟮碾娪绢w粒熱穩(wěn)定性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，有良好的光學(xué)性能</p><p>　　②聚合溫度要適中，不易過(guò)高或過(guò)低</p

96、><p>　?、圻x擇適宜乳化劑能使粒徑變小</p><p>　?、馨⒗z和明膠比例為1：1時(shí)微膠囊包裹效果最好</p><p>　?、輸嚢杷俣仍酱?，粒徑分布變寬，平均粒徑變大，平均厚度變小。</p><p>　?、辮H值為3-4時(shí)效果最好</p><p>　?、呷┑臐舛鹊停袒煌耆?，微膠囊囊壁容易破裂；當(dāng)醛的濃度過(guò)高，

97、反應(yīng)不均勻，微膠囊表面易出現(xiàn)褶皺凹坑。</p><p>　　本章主要介紹了不同的因素對(duì)于微膠囊包裹電泳顆粒提出了改進(jìn)建議，由此可得出一下圖表，如表3-1.</p><p>　　表 3-1 影響微膠囊包裹電泳顆粒的主要因素及改進(jìn)建議</p><p><b>　　4 發(fā)展與展望</b></p><p>　　在音樂信息的數(shù)字化

98、改變后，書籍的數(shù)字化風(fēng)暴也在近年悄然興起。處于風(fēng)暴漩渦中心的就是承擔(dān)著實(shí)現(xiàn)這一重任的電子紙顯示技術(shù)。近年來(lái)關(guān)于電子紙新技術(shù)、新產(chǎn)品的發(fā)布不絕于耳，這一切都顯示著電子紙技術(shù)已經(jīng)走到了人們的生活中。</p><p>　　當(dāng)一個(gè)個(gè)電子顯示器出現(xiàn)在人們的家庭生活中時(shí)，當(dāng)人們?cè)谶\(yùn)用電子書看得酣暢淋漓時(shí)，其實(shí)在這背后少不了的是每一步科技的完善。電泳顆粒就是其中的主體，完善主體就顯得更加必要。所以用微膠囊包裹電泳顆粒正好解決了

99、電泳顆粒的團(tuán)聚、沉降問(wèn)題問(wèn)題，更好的改善了電泳顆粒的不穩(wěn)定性問(wèn)題，所以運(yùn)用微膠囊包裹電泳顆粒就更為突出其重要性。以至于更能夠提高人人對(duì)于電子書的喜愛。</p><p>　　4.1發(fā)展過(guò)程中的主要問(wèn)題</p><p>　　4.1.1目前微膠囊包裹電子墨水中的問(wèn)題</p><p>　　目前用于微膠囊的電子墨水包裹技術(shù)中，脲醛樹脂制備的微膠囊疏水，氣密性好，介電效果理想，

100、涂布后很容易干燥，但是其表面比較粗糙，透明度較差，韌性不夠，在涂布時(shí)就會(huì)很難實(shí)現(xiàn)緊密的堆積，并且膠囊光散射率較高，會(huì)影響顯示對(duì)比度；用明膠-阿拉伯膠體系制備的微膠囊的平滑度和透明度都比較高，具有親水性、滲透性等特點(diǎn)，但膠囊之間比較容易團(tuán)聚，并且難以獲得分散存在的單個(gè)微膠囊產(chǎn)物，另外其強(qiáng)度很低，干燥后很容易坍塌，所以對(duì)于微膠囊包裹電泳顆粒的技術(shù)研究就具有重大的理論意義和廣泛的應(yīng)用價(jià)值。</p><p>　　4.1.

101、2發(fā)展彩色電子墨水微膠囊中的問(wèn)題</p><p>　　社會(huì)是需要發(fā)展的，電視機(jī)也由黑白電視機(jī)發(fā)展成彩色電視機(jī)。所以說(shuō)在黑白電子紙的技術(shù)正在不斷完善的過(guò)程中，研制新型的電子紙顯示技術(shù)也會(huì)理所當(dāng)然的成為成為科研人員關(guān)注的焦點(diǎn)。</p><p>　　當(dāng)前微膠囊電泳技術(shù)存在明顯的缺點(diǎn):</p><p>　　靜態(tài)顯示向動(dòng)態(tài)顯示發(fā)展:只能做雙色顯示，更新頻率過(guò)慢（無(wú)法顯示動(dòng)畫）

102、，無(wú)法方便的輸入內(nèi)容，以及顯示品質(zhì)尚不及閱讀印刷品的感覺,所以就必需要提高其響應(yīng)時(shí)間，方可提高電子墨水的動(dòng)態(tài)顯示效果。</p><p>　　(2)黑白顯示向彩色顯示發(fā)展:大多數(shù)采用了彩色濾光板技術(shù)，真正實(shí)踐彩色電子墨水的還很少；在電泳粒子上多使用無(wú)機(jī)顏料為電泳顆粒，但是無(wú)機(jī)電泳顆粒親油性差，密度大，往往需要表面改性處理，隨之增加了工藝的復(fù)雜程度。實(shí)際上，有機(jī)電泳顆粒密度低，容易選擇懸浮液；色系全，有利于實(shí)現(xiàn)彩色電

103、子墨水；色光色調(diào)好，可以達(dá)到令人滿意的亮度和對(duì)比度。如果能提高響應(yīng)速度，則能支持動(dòng)態(tài)彩色圖像顯示，但現(xiàn)有的技術(shù)水平實(shí)現(xiàn)起來(lái)還比較困難。</p><p>　　硬質(zhì)顯示向柔性顯示發(fā)展。</p><p>　　4.2對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒的展望</p><p>　　雖然微膠囊在包裹電泳顆粒方面還存在著或多或少的不足，所以這就需要我們?nèi)ゲ粩嗵岣吆透倪M(jìn)微膠囊的性能，所以我們可以對(duì)

104、微膠囊包裹電泳顆粒的制備過(guò)程中的影響因素進(jìn)行改善，我們可以根據(jù)以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行開展：</p><p>　　（1）首先對(duì)電泳顆粒的改性是基礎(chǔ)，這就需要我們選擇新的表面改性方法及選擇新的改性物。例如，新的改性物我們可以選擇Al2O3為新的電泳顆粒，因?yàn)锳l2O3在改性后，分布很均勻，顆粒細(xì)小彌散，體積分?jǐn)?shù)較高。</p><p>　?。?）選擇更加合適的方法來(lái)制備微膠囊的囊壁并且應(yīng)盡量選擇價(jià)格

105、低廉的壁材在現(xiàn)在的國(guó)內(nèi)外研究中使用最多的就是采用復(fù)凝聚法制備微膠囊，將明膠-阿拉伯膠作為壁材制備出囊壁。</p><p>　?。?）選擇更加適合的乳化劑，固化劑。在復(fù)凝聚法中常用SDS作為乳化劑，戊二醛作為固化劑。如果要使乳化劑的乳化效果提高，我們可以選擇將兩種或者幾種乳化劑進(jìn)行混合乳化。固化劑則就要嚴(yán)格控制其濃度，爭(zhēng)取達(dá)到最理想濃度狀態(tài)。</p><p>　　盡管我國(guó)微膠囊化的發(fā)展還不是

106、很完善，但隨著各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展和國(guó)家科研人員的攝入研究,電泳顆粒的微膠囊化必將具有美好的明天。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　隨著電子、信息科學(xué)的飛速發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)電腦的廣泛傳播和普及，越來(lái)越多的人得上了所謂的電腦病。所以這就為新型的技術(shù)——電子紙?zhí)峁┝藦?qiáng)有力的發(fā)展空間。為了能夠使電子紙?jiān)谌嗣裆钪羞\(yùn)用的更加廣泛，更加生活化，我們就要對(duì)其

107、進(jìn)行性能上的提升。本文主要針對(duì)電子墨水中的主體——電泳顆粒進(jìn)行了微膠囊化的研究，能夠改善電泳顆粒團(tuán)聚、沉降的特點(diǎn)，從而使電子墨水能夠更穩(wěn)定的存在。本文較全面系統(tǒng)的綜述了微膠囊包裹電泳顆粒的方法，并且對(duì)微膠囊包裹電泳顆粒過(guò)程中的主要影響因素進(jìn)行了闡述。主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：</p><p>　　在國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展中大多數(shù)是以復(fù)凝聚法制備微膠囊，主要對(duì)電泳顆粒的粒徑均勻分布、改性后的表面形貌進(jìn)行處理，使電子墨水