哈尔滨商业大学本科毕业设计（论文）电子墨水电子纸用微胶囊的制备研究学 生 姓 名： 指 导 教 师： 专 业 班 级： 印刷工程 学 号： 学 院： 轻工学院 二XX年六月八日哈尔滨商业大学毕业设计（论文）摘要微胶囊电子墨水电子纸是一种革新信息显示的新方法，是柔性且有双稳态的显示材料，它是通过反射自然光而发色，所以对人的视觉刺激柔和，且具有较高的反射率和对比度因此成为各国研究的下一代显示器的热点之一。微胶囊电子墨水中最主要组分之一的电泳颗粒需要进行微胶囊化来克服电泳颗粒本身易团聚、沉降等质量问题。本论文将进行电子墨水电子纸用微胶囊的制备研究，主要研究微胶囊囊芯和微胶囊的制备，以明胶阿拉伯树胶为囊壁材料，TEC为分散介质，改性的TiO2颗粒为囊芯，采用微悬浮聚合法制备实现黑白显示的微胶囊电子墨水电子纸。重点研究了明胶阿拉伯树胶配比对微胶囊壁厚的影响，配比小时会形成双球型微胶囊，还研究了滴酸速度，搅拌速度，表面活性剂、固化剂对微胶囊形成的影响，得出的结论是在囊壁材料配比为2.5%，表面活性剂OP10 （0.5%）时，搅拌速度为800r/min，固化剂为戊二醛，制备表面光滑，均一，平均粒径约为50m。关键词：明胶；阿拉伯树胶；微胶囊；电子纸；电子墨水AbstractMicro capsule of e-ink electronic paper is an innovative information shows that the new method, is flexible and bistable display material, it is through the reflection of natural light and color, so the visual stimulating and gentle, and has higher reflectivity and contrast therefore become one of the hot spots in the next generation display of the world. The electrophoretic particles in the electronic ink of microcapsules need to be microencapsulated to overcome the quality problems such as agglomeration, sedimentation, etc.This paper will be of e-ink electronic paper micro capsule preparation of, mainly studies the microcapsule core and micro capsule was prepared, with gelatin and gum arabic as capsule wall material Tec for dispersing medium, change of TiO2 particles as capsule core, by micro suspension polymerization for preparing the black and white display of microcapsules of e-ink electronic paper. Focuses on the gelatin and gum arabic ratio influence on micro capsule wall thickness, the ratio of hours will form double spherical microcapsules, also study the drop rate of acid, stirring speed, the effect of surface active agent and curing agent on the micro capsule formation. The conclusion is in the capsule wall material ratio was 2.5%, surfactant OP 10 (0.5%), stirring speed 800r / min, glutaraldehyde as curing agent and preparation with smooth surface and homogeneous, and the average particle size is 50 microns.Keywords：gelatin，Arabia gum， microcapsule，electronic paper，electronic ink目 录摘要IAbstractII1 绪 论11.1研究的目的意义11.2微胶囊电子墨水在国内的研究现状21.3 微胶囊电子墨水在国外的研究现状31.4 本论文的主要研究内容32 微胶囊制备原理52.1 电子墨水微胶囊的制备52.1.1 界面聚合法52.1.2 原位聚合法52.1.3 复合聚合法63 实验部分83.1 实验试剂与仪器83.2 实验材料83.3 实验步骤93.3.1 TiO2纳米颗粒的硬脂酸改性93.3.2 微胶囊囊芯制备103.3.3 微胶囊的制备104 实验结果与讨论124.1 微胶囊制备的实验现象124.1.1 TiO2改性制备的实验现象124.1.2 囊芯配制的实验现象及分析134.1.3 微胶囊化实验现象及注意事项134.1.4 细节注意事项154.2 结果与讨论174.2.1 XRD表征174.2.2 微胶囊制备过程中温度的影响184.2.3 囊壁材料的配比对微胶囊制备的影响184.3 SEM表征265 结 论27参考文献28致 谢30附 录31 1 绪 论1.1 研究的目的意义电子纸（ELECTRONIC PAPER，简称E-PAPER），它是一种新型的显示器，最大特色在于能自由弯曲，与纸非常相似，色彩的对比高、分辨率高、耗电量小、制造成本低。目前市场上所销售的绝大多数电子纸产品都是采用了电子墨水技术，电子墨水是一种多功能材料，我们其研究重点主要集中在电泳颗粒以及显示微胶囊的制备1等上。书籍、报刊成为重要的信息储存和传播的媒体2, 不管怎样在我们生活中阅读依然占了相当大的比重，在音乐信息、影像信息完成数字化后，印刷的数字化也在近年悄然兴起。 近年来，关于类似纸质印刷品效果的电子纸已进人了实用化、普及化阶段，开始正式走入人们的日常生活。电子纸3是一种新型的显示器，最大特色在于能自由弯曲，与纸的非常相似，且其色彩对比高、分辨率高、耗电量小、制造成本低。目前市场上所销售的绝大多数电子纸产品都是采用了电子墨水技术，电子墨水是一种多功能材料，我们其研究重点主要集中在电泳颗粒以及显示微胶囊的制备等上4。电子纸显示技术依靠太阳光或室内照明或者光的反射实现显示，拥有非常大的存储能力，可存数量达数千册图书资料，并能随时更新显示不同信息。逐渐取代传统纸质承印物，成长为新的绿色信息媒介，是电子纸技术肩负的重大使命。当前的电子纸显示技术已经允许量产黑白显示的电子书，但是彩色电子纸显示技术仍然处于研发阶段4。电子墨水有许多优点，括易读性，柔性显示，对比度好，廉价易制造和低功耗。与其它显示技术相比，电子墨水的反射率，因为电子墨水是柔软的，它可以用到原先显示技术必须要用到刚劲坚硬和平的表面所不能用的地方。电子墨水可以用到纸上，产生柔性书和报纸一样的显示效果。它也可以打印到布上，或者打印到类似手机和其它电器非平面的的曲形表面。20世纪70年代，日本首先研究出电泳显示技术，然而最初研究出的普通电泳由于存在显示寿命短、不稳定、彩色化困难等诸多缺点，实验曾一度中断。早在1969年，PaulFEvans就发明了电泳显示器，但由于颗粒的团聚、结块和侧迁移等不稳定因素，以至于在其后的近二十年里进展十分缓慢。直到上世纪末，麻省理工学院媒体实验室提出了电子墨水(electrophoreticink)的概念，创新性的用微胶囊将颜料颗粒和深色染料溶液进行包裹，克服了电泳颗粒在大尺度范围内易团聚、沉积及器件制备困难的不足，提高了其稳定性，延长了使用寿命，并且在外电场作用下实现了可逆，双稳态的微胶囊化电泳显示，才使得电泳显示技术从众多显示技术中脱颖而出，成为极具发展潜力的电子显示技术之一。直到上世纪90年代中后期，美国麻省理工学院利用电泳技术发明了电泳油墨（又称电子墨水），极大地促进了该技术的发展。电子墨水技术即是利用极其微小的“胶囊”，将带有负电的黑色颗粒与带有正电的白色颗粒封装在“胶囊”之中，形成所谓的“电子墨滴”。因此实现微胶囊化是实现电子墨水显示的必要条件。1.2微胶囊电子墨水在国内的研究现状 王登武15等用一步法制备明胶-阿拉伯树胶电子墨水微胶囊，先用溶有硬脂酸的甲苯溶液对Ti02纳米颗粒进行表面改性处理，以油溶红为背景色，以Span80为电荷控制剂，用TCE作为分散剂配置成红白显示电泳基液，以明胶-阿拉伯树胶为壁材，通过一步复凝聚法制备了白色电子墨水微胶囊。研究分析表明：改性的TiO2颗粒在TCE中有良好的分散性和光学性能。苗茜12等研究红白色电子墨水微胶囊的制备与显示，以Span80为电荷控制剂，四氯乙烯为分散介质，油溶红为背景色，完成电泳液的配置，并以此作为囊芯，以明胶-阿拉伯树胶为壁材，用复合凝聚法制备成红白色电子墨水微胶囊。研究结果表明电荷控制剂Span80浓度为2%时胶囊内颗粒分布良好对电场的响应快，且胶囊的粒径均匀。将微胶囊涂覆在ITO玻璃上，制成电子墨水显示原型器件。在直流电压的驱动下，电了墨水显示原型器件实现了图形的显示。李路海13等在制备明胶/阿拉伯胶微胶囊时，向体系内添加脲醛树脂预聚物，得到团聚相对较少、表面平滑的微胶囊，但是该胶囊在机械性、气密性等仍需改进，否则无法制备出性能优良的电子墨水器件。左朝阳14等首先通过加水稀释使明胶/阿拉伯胶形成凝聚相包裹在芯材周围后，再通过调节pH值，使溶液中明胶和阿拉伯胶进一步反应，制得黄色和白色的电子墨水微胶囊并研究了表面活性剂、温度、pH值、搅拌速度、固化剂、稀释水量等对微胶囊制备的影响。我国电泳显示研究起步较晚，只有近十年的历史，主要以基础理论和模仿实验为主，研究内容主要涉及在电泳粒子的制备，电泳粒子的表面改性，以酚醛树脂和阿拉伯树胶-明胶为壁材的微胶囊包覆等方面。我国主要从事电泳材料研究的单位有西北工业大学15、和天津大学18等。与国外差距较大。因此不断研究开发新的电泳颗粒，采用新的表面改性方法及选择新的改性物，是改善电泳颗粒性能，进提高电子墨水显示器性能的可行方法。1.3 微胶囊电子墨水在国外的研究现状 B. Can iskey16提出用微