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《論文綜述-電泳顯示器用聚苯乙烯二氧化鈦?zhàn)鳛榘咨娪绢w粒的制備》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)論文綜述學(xué)院輕工學(xué)院專業(yè)印刷工程導(dǎo)師學(xué)生學(xué)號(hào)2015年3月25日電子紙用二氧化硅顆粒的表面改性研究一緒論1.1立題目的及意義電子紙是一種超輕薄、可卷曲的顯示屏,類似于紙張可以重復(fù)的變動(dòng),是現(xiàn)代科技和古時(shí)候紙張結(jié)合起來(lái)的一種新發(fā)展,應(yīng)用于生活各各領(lǐng)域,具有閱讀舒適、易于更新、節(jié)約能源、攜帶方便、利于環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。其核心是表面上涂有由許多微米膠囊組成的電子墨水,電子墨水[1]具有視角寬、對(duì)比度高、超輕薄、低能耗等優(yōu)點(diǎn),是包裹了電泳顆粒顯示液的微膠囊。電泳顆粒的性能影響著電子墨水顯示器的響應(yīng)時(shí)間和對(duì)比度[2],為了提高顆粒的分散穩(wěn)定性和荷電特性
2、,可以對(duì)顆粒進(jìn)行表面改性。電泳顆粒的表面改性研究已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外技術(shù)的研究熱點(diǎn)。電子墨水是電子紙的核心[3],作為一種多相的材料,通過(guò)外電場(chǎng)的作用可顯示出雙穩(wěn)態(tài)、可逆以及柔性等特點(diǎn),它是集化學(xué)、物理等各類學(xué)科的一種顯示材料和顯示技術(shù)。它是懸浮在液體中的許多微膠囊組成的懸浮體系[4],而微膠囊由染料溶液和白色固體顆粒組成,白色固體顆粒在電場(chǎng)作用下向人們所設(shè)定的方向運(yùn)動(dòng),從而顯示出文字和圖像。因此,其具有視角寬、對(duì)比度高、超輕薄、廉價(jià)、沒有電磁輻射以及耗能低等優(yōu)點(diǎn)。在電子墨水顯示里,電泳顆粒對(duì)圖像呈色起到一定的作用從而構(gòu)成整個(gè)圖像[5]。電泳顆粒的平均直徑是200
3、-500nm之間,當(dāng)直徑太小時(shí),電泳顆粒就會(huì)將可見光的折射和反射變?yōu)檠苌?,從而使光不?jīng)過(guò)顆粒傳播,影響了顯示的效果;當(dāng)直徑太大時(shí),一個(gè)電子墨水微膠囊里的電泳顆粒就會(huì)減少,從而使顯示的密度降低。因此,顆粒的分布要窄些[6],否則會(huì)使顯示效果不理想。電泳顆粒在顯示體系里有著很重要的作用,它決定著電子紙的響應(yīng)時(shí)間、對(duì)比度和圖像質(zhì)量。作為電泳顆粒應(yīng)有以下幾點(diǎn)特征:光學(xué)性能好,不透明性,明亮度高,有色彩;荷質(zhì)比高,這為響應(yīng)快速的必要條件;和分散液之間的密度差小,最理想的范圍是0-0.5g/cm3之間;在不是水的溶劑里其溶解度要低、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,從而利于聚合物鏈段伸展;
4、球形且與微膠囊的囊壁之間不粘聯(lián)[7]。球形的SiO2顆粒適合當(dāng)作電子墨水中的白色電泳顆粒[8],和二氧化鈦相比,其白度比較高,化學(xué)的性質(zhì)穩(wěn)定,在有機(jī)溶劑里SiO2顆粒有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和光學(xué)特性,較易得到納米級(jí)別的球形顆粒,并且它的多孔表面容易吸附改性。但是SiO2顆粒的密度較大(2.87g/cm3),超過(guò)了有機(jī)分散介質(zhì)密度,像四氯乙烯密度(1.62g/cm3),因此導(dǎo)致沉降。并且在有機(jī)分散介質(zhì)里表面的Zeta電位很低,從而使電泳去驅(qū)動(dòng)的電壓很高,響應(yīng)的速度很慢,無(wú)法達(dá)到電子墨水對(duì)顆粒電泳性能的要求。所以,將SiO2顆粒的表面進(jìn)行處理,減少顆粒的平均密度、減
5、少團(tuán)聚、提高表面荷電性以及改善親油性,是非常有必要的。1.2電子墨水用二氧化硅顆粒表面改性的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀SiO2顆粒是一種無(wú)定型白色粉末的無(wú)機(jī)非金屬材料,分子為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),具有無(wú)味、無(wú)毒、無(wú)污染等特點(diǎn)[9]。溶膠-凝膠法是一種制備球形SiO2顆粒的重要方法,它是以有機(jī)醇鹽為原料,經(jīng)過(guò)聚合、水解和縮合反應(yīng)。溶膠經(jīng)過(guò)聚合后形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)被灌滿沒有流動(dòng)性的溶劑時(shí),就得到凝膠,在經(jīng)過(guò)干燥得出SiO2顆粒[10]。將制備出的SiO2顆粒進(jìn)行表面改性,用化學(xué)物和SiO2顆粒的表面羥基反應(yīng),通過(guò)減少羥基的數(shù)量來(lái)使其從親水性變?yōu)橛H油性。通過(guò)改性可以增加聚合物和填
6、料的交互作用[11],還能提高聚合物與顆粒之間的相容性。通常能與SiO2顆粒表面上的羥基反應(yīng)的易揮發(fā)掉的物質(zhì)就能作為作為改性劑,常用的改性劑硅烷偶聯(lián)劑、有機(jī)氯硅烷等。硅烷偶聯(lián)劑是一種單體硅化合物,具有雙向反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì),能夠使填料與聚合物之間的界面形成化學(xué)鍵結(jié)合,并且分子式中的水解基團(tuán)易與填料顆粒上的羥基結(jié)合,親油基可以和聚合物中分子鏈接觸反應(yīng)[12]。1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀電子紙中用SiO2顆粒的表面改性正不斷地成為國(guó)內(nèi)學(xué)者研究的熱點(diǎn),許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)的研究,以硅烷偶聯(lián)劑、胺類化合物等為改性劑進(jìn)行改性,從而減少SiO2顆粒的平均密度、減少團(tuán)聚、提高表
7、面荷電性。伍媛婷等[13]采用化學(xué)鍵合法研究了丁二酸對(duì)納米二氧化硅表面改性,實(shí)驗(yàn)將丁二酸當(dāng)作電荷控制劑,讓丁二酸的一邊梭基在四氯乙烯溶液里發(fā)生離子化,而丁二酸另一邊的梭基和納米二氧化硅表面上的羥基進(jìn)行酯化反應(yīng),從而化學(xué)鍵合在其表面上。經(jīng)FTIR、Zeta電位粒度儀和XPS分析結(jié)果表明,納米二氧化硅表面上的羥基數(shù)量降低,同時(shí)生成酯基,并且其表面上荷電和在四氯乙烯溶液里的電泳性增高,經(jīng)過(guò)改性的納米二氧化硅在四氯乙烯里的電位比未改性前提升大概5.5倍,從而減少團(tuán)聚。吳海艷等[14]研究用硬脂酸、鈦酸酯偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑分別對(duì)二氧化硅進(jìn)行表面處理,分析結(jié)果表明,硅烷
8、偶聯(lián)劑對(duì)二氧化硅的改性最好,硬脂酸對(duì)二氧化硅的改性效