【正文】 水銀溫度計(jì)（0~100℃）河北省黃驊器廠XSZH型相稱顯微鏡日本日立公司JSM6301F掃描電鏡荷蘭菲利普儀器有限公司60SXB型紅外光譜儀美國(guó)NICLET公司AL104電子天平梅特勒－托利多儀器有限公司PHS－3C型精密PH計(jì)上海精密儀器科學(xué)有限公司HW－10型遠(yuǎn)紅外線干燥箱北京興爭(zhēng)儀器設(shè)備廠KQ－200 DB型數(shù)控超聲清洗器昆山市超聲儀器有限公司3000HSA型粒度儀英國(guó)Malvern公司 實(shí)驗(yàn)過程 藍(lán)色電泳液的制備％準(zhǔn)確量取Span85溶解在油性藍(lán)染色的四氯乙烯中，按四氯乙烯的重量的10％準(zhǔn)確稱量二氧化鈦納米顆粒超聲分散在上述油性藍(lán)染色的四氯乙烯中，制得電泳顯示液。 藍(lán)色電泳微膠囊的制備取一定量的脲甲醛預(yù)聚體，用適量的蒸餾水稀釋，在快速攪拌下先加入一定量的食鹽，待食鹽完全溶解后，加入制得的電泳液，分散一定時(shí)間后，用鹽酸/氯化鉀緩沖溶液調(diào)pH值為3左右，在30℃緩慢攪拌下，反應(yīng)1h,再在60℃緩慢攪拌條件下，得到包覆電泳液的微膠囊懸浮液，用布氏漏斗過濾，用乙醇洗滌濾餅，室溫下真空干燥24h，得到微膠囊樣品。 藍(lán)色電泳微膠囊的表征用光學(xué)顯微鏡監(jiān)測(cè)微膠囊化全過程，用相襯顯微鏡及掃描電鏡（SEM）觀測(cè)微膠囊產(chǎn)品表面形態(tài)、囊壁厚、粒徑大小及分布，用紅外光譜儀對(duì)微膠囊壁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。 結(jié)果與討論 電泳液的制備 電泳液是由二氧化鈦納米粒子懸浮在油溶藍(lán)染色的四氯乙烯溶液中形成，二氧化鈦為白色粒子，在外加電場(chǎng)的作用下，二氧化鈦在脲醛樹脂微膠囊內(nèi)做定向運(yùn)動(dòng)，從而使微膠囊的表面呈現(xiàn)不同的光學(xué)形態(tài)。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[30]，微膠囊內(nèi)部的顏料粒子的分散性直接影響電泳顯示圖像的顯示效果，粒子越小，分辨率越高；二氧化鈦粒子對(duì)電場(chǎng)的響應(yīng)時(shí)間也主要取決于二氧化鈦納米粒子的粒徑，粒徑相對(duì)較小二氧化鈦對(duì)外加電場(chǎng)的響應(yīng)時(shí)間將會(huì)縮短，響應(yīng)時(shí)間短的微膠囊更適合用于制備電子紙。實(shí)驗(yàn)中我們選用的二氧化鈦納米粒子粒徑分布在92nm～113nm之間。 二氧化鈦納米粒子的粒徑分布我們將這種二氧化鈦納米粒子超聲分散于四氯乙烯溶液中，外加電場(chǎng)的電壓為120V/mm,在大約5sec的時(shí)間內(nèi)，二氧化鈦納米粒子全部吸附在正極上，這說明這種納米粒子在外加電場(chǎng)的作用下有很好的電場(chǎng)響應(yīng)速度，這對(duì)于作為電子紙的電泳微室而言，可以大大提高電子紙的對(duì)比度。 藍(lán)色電泳微膠囊形成過程分析影響藍(lán)色電子墨水微膠囊制備過程的參數(shù)大體上同制備脲醛樹脂微膠囊的相同，需要指出的是電泳顯示液中所包含的二氧化鈦納米粒子本質(zhì)上是親水的，,大于四氯乙烯的密度()，因此在攪拌過程中二氧化鈦納米粒子有進(jìn)入水相的趨勢(shì)。一旦有較多數(shù)量的二氧化鈦納米粒子進(jìn)入水相，根據(jù)成核反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，凝結(jié)總是在曲率較大的表面上首先進(jìn)行，脲醛樹脂就會(huì)以從四氯乙烯中分離出來(lái)的二氧化鈦納米粒子為凝結(jié)核，附著在二氧化鈦納米顆粒上沉積出來(lái)。這一過程會(huì)嚴(yán)重影響電泳微膠囊的形成，使二氧化鈦納米顆粒有更多的機(jī)會(huì)進(jìn)入水相。所以制備電子墨水微膠囊的關(guān)鍵要加快反應(yīng)速度，在二氧化鈦顆粒還沒來(lái)得及進(jìn)入水相以前就要形成膠囊壁，這一點(diǎn)是不容易把握的，攪拌時(shí)間過長(zhǎng)，藍(lán)色染料也會(huì)從油相中分離出來(lái)，這一方面會(huì)影響到藍(lán)色電泳微膠囊的對(duì)比度，另一方面析出的藍(lán)色染料也會(huì)作為成核中心，脲醛樹脂粒子沉積到染料上，影響到微膠囊的形成。針對(duì)這兩個(gè)問題我們通過以下方法解決這一問題：使用5ml的注射器將電泳顯示液注入到水相中，從注射器出來(lái)的四氯乙烯液滴的粒徑很小，這可以大大縮短攪拌的時(shí)間和強(qiáng)度，減少二氧化鈦納米粒子從水相中析出的幾率。在加入電泳顯示液之前，當(dāng)用注射器加入四氯乙烯時(shí)，攪拌片刻，預(yù)聚體縮聚反應(yīng)就會(huì)迅速發(fā)生，減少了二氧化鈦從水相中析出的幾率。雖然實(shí)驗(yàn)條件較難控制，但是經(jīng)過精細(xì)地操作還是能夠得到令人滿意的產(chǎn)品。 藍(lán)色電泳微膠囊的表征藍(lán)色電泳微膠囊紅外光譜。 藍(lán)色電泳微膠囊的紅外光譜圖 電泳液的紅外光譜圖從藍(lán)色電泳微膠囊的紅外光譜圖我們可以看出藍(lán)色電泳微膠囊的紅外吸收峰與脲醛樹脂微膠囊的紅外吸收峰基本上一致，也有C=O(1640cm1) 、CN(1550cm1)、CH（2972cm1）和NH（3400cm1）四個(gè)特征吸收峰，從這四個(gè)特征吸收峰我們可以斷定藍(lán)色電泳微膠囊的囊壁也是由脲醛樹脂構(gòu)成。從電泳液的紅外吸收光譜我們可以看出，電泳液共有776 cm913 cm1388 cm2925 cm1四個(gè)特征吸收峰。從電泳微膠囊的紅外光譜圖還可以看出電泳微膠囊的特征峰中中沒有出現(xiàn)電泳液的特征吸收峰，這說明脲醛樹脂已經(jīng)將電泳液包覆在脲醛樹脂微膠囊內(nèi)。藍(lán)色電泳微膠囊形態(tài)(a)為藍(lán)色電泳微膠囊的相襯顯微鏡照片，從相稱顯微鏡照片中我們可以看到，我們制備的藍(lán)色電泳微膠囊具有很好的表面形態(tài)、對(duì)比度、膠囊外壁光滑透明有著很好的光學(xué)形態(tài),且制備的電泳微膠囊之間無(wú)粘聯(lián)具有很好的分散性，微膠囊中也沒有脲醛樹脂塊，這些特點(diǎn)可以確保電泳微膠囊在電子紙制備中作為電泳微室使用。圖中包裹在微膠囊里的黑色顆粒是二氧化鈦。為了更好地觀察到微膠囊表面的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，我們對(duì)制備的電泳微膠囊做掃描電鏡分析，(b)為單個(gè)微膠囊的SEM圖，從SEM圖中我們可以看出，我們制備的電泳微膠囊球形度很好，外表面也很光滑致密。為了觀察到電泳微膠囊的內(nèi)壁結(jié)構(gòu)和形態(tài)以及壁厚，我們將干燥后的電泳微膠囊樣品置于研缽中研磨片刻置于SEM下觀察，(c)為研磨后部分破碎的電泳微膠囊掃描電鏡照片，從掃描電鏡照片中可以看出，微膠囊囊壁厚約為5μm左右，內(nèi)外壁光滑，5μm的厚度可以確保微膠囊具有一定的強(qiáng)度，光滑的內(nèi)壁可以確保藍(lán)色染料和二氧化鈦納米粒子不吸附在微膠囊的內(nèi)壁上均勻地分散在四氯乙烯中。藍(lán)色電泳微膠囊的粒徑分布 。從藍(lán)色電泳微膠囊的粒徑分布圖我們可以看出，微膠囊的平均粒徑集中分布在7090μm之間，這樣的粒徑分布有利于下一步的粒徑分級(jí)。藍(lán)色電泳微膠囊抗?jié)B透性能分析（a）光學(xué)顯微鏡照片 （b）單個(gè)微膠囊SEM照片 (c)破碎微膠囊SEM照片 藍(lán)色電泳微膠囊的照片F(xiàn)(%)Dv(μm) 藍(lán)色電泳微膠囊的粒徑分布圖根據(jù)文獻(xiàn)[31,32]報(bào)道，脲醛樹脂微膠囊常用高濃度的乙醇溶液作為滲透劑來(lái)測(cè)試脲醛樹脂微膠囊的抗?jié)B透性能?？?jié)B透性能對(duì)于電泳微膠囊來(lái)說是很重要的一個(gè)參數(shù)，抗?jié)B透性能好將有望延長(zhǎng)電子紙的使用壽命。電泳微膠囊的抗?jié)B透性能主要取決于脲醛樹脂囊壁的結(jié)構(gòu)，形成脲醛樹脂囊壁的分子既有線型的也有交聯(lián)的，抗?jié)B透性能的好壞主要取決于線型結(jié)構(gòu)和交聯(lián)結(jié)構(gòu)的多少，線型結(jié)構(gòu)多一些，囊壁的結(jié)晶度會(huì)高一些，囊壁分子將會(huì)排得更緊密，這樣的微膠囊囊壁將會(huì)有更好的耐滲透性。我們制定的試驗(yàn)方案是將干燥后的藍(lán)色電泳微膠囊浸泡到乙醇溶液中隔一段時(shí)間將微膠囊樣品過濾干燥后取一定量的微膠囊置于相稱顯微鏡下觀測(cè)，觀察藍(lán)色電泳顯示液是否從脲醛樹脂微膠囊內(nèi)滲透出來(lái)，判斷的方法是觀察藍(lán)色電泳微膠囊的藍(lán)色是否消失或藍(lán)色是否變淡，如有這兩個(gè)現(xiàn)象就可以斷定藍(lán)色電泳顯示液有滲出。，從照片中我們可以看出，電泳微膠囊的藍(lán)色沒有消失或變淡，這就說明藍(lán)色電泳微膠囊具有很好的抗?jié)B透性，可以滿足作為電子紙電泳微室的需要。 浸泡一周電泳微膠囊的光學(xué)顯微鏡照片 本章小結(jié)經(jīng)過精細(xì)的操作我們已經(jīng)成功地制備出了具有復(fù)合囊芯的藍(lán)色電泳微膠囊，在制備過程中我們解決了使用原位聚合法制備脲醛樹脂微膠囊常有的結(jié)塊、表面粗糙透明度差、易粘聯(lián)分散性不好的問題，制備出了具有很好的內(nèi)外表面形態(tài)、透明、分散性好的電泳微膠囊。我們制備的電泳微膠囊與文獻(xiàn)中報(bào)道的相比具有更好的表面形態(tài)。我們分析了制備兩相芯材脲醛樹脂微膠囊中所存在的難點(diǎn)，解決了制備復(fù)合芯材微膠囊存在的相分離的問題。對(duì)藍(lán)色電泳微膠囊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，分析表明制備的藍(lán)色電泳微膠囊與只包覆四氯乙烯的脲醛樹脂微膠囊的囊壁結(jié)構(gòu)是一樣的，通過紅外分析我們也得出了染料和四氯乙烯都被包在微膠囊內(nèi)的結(jié)論。我們制備的藍(lán)色電泳微膠囊具有很好的耐滲透性。我們制備的電泳微膠囊的平均粒徑集中分布在7090μm之間。結(jié)論由于電子紙是近幾年新興的柔性顯示材料 ，在顯示材料領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景，因此電子紙的制備技術(shù)研究已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。其中微膠囊化電泳顯示技術(shù)作為電子紙的實(shí)現(xiàn)形式是最有希望的，因此電泳微膠囊的制備與性能研究已經(jīng)引起廣大科研工作者的興趣。本論文以脲醛樹脂微膠囊為研究對(duì)象，論述了脲醛預(yù)聚體的制備條件以及預(yù)聚體的縮聚條件對(duì)脲醛樹脂微膠囊形成的影響，制備出了內(nèi)外表面光滑透明、形態(tài)完整、分散性好無(wú)粘連具有很好光學(xué)性能的脲醛樹脂微膠囊。同時(shí)還研究了藍(lán)色電泳微膠囊制備過程中的影響因素,制備出了形態(tài)完好的具有很好密封性的電泳微膠囊。通過以上研究，得到如下結(jié)論：利用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)脲醛預(yù)聚體的制備條件進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明脲醛預(yù)聚體的最佳制備條件為即脲醛比（mol），1：；反應(yīng)溫度，75℃；pH值，；反應(yīng)時(shí)間，1h。我們以優(yōu)化的制備條件制備出的預(yù)聚體為原料進(jìn)行縮聚反應(yīng)制得的微膠囊表面光滑、透明光學(xué)性質(zhì)好、微膠囊之間無(wú)粘連，壁厚5μm，直徑分布在8090μm之間，有很好的機(jī)械強(qiáng)度。提出原位聚合反應(yīng)制備脲醛樹脂微膠囊時(shí)使用Span85作為分散劑，并得出微膠囊的強(qiáng)度與分散劑的HLB值有關(guān)的結(jié)論。同時(shí)指出了用水溶性分散劑制備不出微膠囊的原因，這一分析對(duì)原位聚合法制備微膠囊有很好的指導(dǎo)意義。實(shí)驗(yàn)中以直徑為92nm～113nm的二氧化鈦分散在油性藍(lán)染色的四氯乙烯中為電泳液，通過原位聚合反應(yīng)制備了直徑分布在7090μm之間藍(lán)色電泳微膠囊。我們制備的電泳微膠囊的表面形態(tài)和抗?jié)B透性明顯優(yōu)于文獻(xiàn)中報(bào)道的結(jié)果。參考文獻(xiàn)[1] Comiskey B, Albert J D, Yoshizawa H, et al. 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