可帶電荷的包覆型顆粒的制作方法
【專利說(shuō)明】可帶電荷的包覆型顆粒
[0001 ] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年7月31日，申請(qǐng)?zhí)枮?00980160622.8，發(fā)明名稱為“可帶電荷的包覆型顆?！钡陌l(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【背景技術(shù)】
[0002]顏料被用在多種應(yīng)用中。當(dāng)用在電子應(yīng)用，如顯示裝置和打印系統(tǒng)中時(shí)，由于很多顏料呈現(xiàn)出半導(dǎo)體性能，電接觸點(diǎn)和電極上顏料顆粒的積聚會(huì)引起電短路或其它問(wèn)題。
[0003]由于以上原因，以及在本領(lǐng)域的技術(shù)人員閱讀和理解本說(shuō)明書(shū)時(shí)將變得明顯的其它原因，用于電子和其它應(yīng)用中的替代顆粒結(jié)構(gòu)以及它們的制備方法是人們想要的。
【附圖說(shuō)明】
[0004]圖1為根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式形成包覆型顆粒的方法的流程圖。
[0005]圖2A?2C表示圖2方法的不同階段的工藝混合物。
[0006]圖3A?3C表示根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式具有一個(gè)或多個(gè)包覆材料層的包覆型顆粒。
[0007]圖4A?4D為根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式制備的包覆型顆粒的電子透射顯微鏡(TEM)照片。
[0008]圖5A?5C為表示對(duì)根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式制備的包覆型顆粒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)想示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]在本實(shí)施方式的以下詳細(xì)描述中，對(duì)附圖進(jìn)行介紹，這種介紹形成本公開(kāi)的一部分，且在這些介紹中本公開(kāi)可實(shí)施的【具體實(shí)施方式】以說(shuō)明的方式示出。足夠詳細(xì)地描述這些實(shí)施方式以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實(shí)施本公開(kāi)的主題，并且應(yīng)理解的是在不背離本公開(kāi)范圍下，可利用其它實(shí)施方式且可作出工藝、化學(xué)或機(jī)械變化。因此，以下詳細(xì)說(shuō)明不是以限制的方式進(jìn)行，且本公開(kāi)的范圍由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物限定。
[0010]多種實(shí)施方式包括在電場(chǎng)存在時(shí)能可逆地帶電荷的聚合物包覆型顆粒的合成。這種顆粒能在干燥狀態(tài)或在適當(dāng)電介質(zhì)內(nèi)帶電荷(以及物理控制以移動(dòng))。
[0011]多種實(shí)施方式在連續(xù)工藝中采用高壓高剪切均質(zhì)化技術(shù)，如微流化，以形成均質(zhì)穩(wěn)定的乳液。乳液包括含水的連續(xù)相以及含包覆在一種或多種可聚合單體和一種或多種電荷產(chǎn)生組分內(nèi)的顆粒的不連續(xù)相。乳液可進(jìn)一步包括表面活性劑、助表面活性劑、反應(yīng)引發(fā)劑、聚合物、增稠劑、交聯(lián)劑等，以有助于乳液的形成和聚合。通過(guò)可聚合單體的反應(yīng)形成聚合物包覆體。對(duì)于一些實(shí)施方式，上述顆粒具有小于I微米的尺寸，這種顆粒有時(shí)稱為納米顆粒。本文說(shuō)明的實(shí)施方式提供直接但可計(jì)量的方法以通過(guò)聚合物包覆鈍化顆粒并在聚合物內(nèi)引入離子物質(zhì)(1nic species)提供E-場(chǎng)荷電能力。
[0012]顏料，如和稠合的芳族的或廣泛P-共軛的顏料通常是有半導(dǎo)體特性的，因此它們?cè)陔姌O(如顯示裝置和打印系統(tǒng)內(nèi)的導(dǎo)電電極)上的積聚會(huì)引起短路和其它不理想的效果。通過(guò)用聚合物鈍化顏料表面，可通過(guò)預(yù)防短路問(wèn)題改善裝置的壽命和性能。另外，離子物質(zhì)如有機(jī)酸的各種鹽的引入，能對(duì)任何包覆型顆粒導(dǎo)入和/或改善顆粒荷電能力和均勻性，因此促進(jìn)由于增強(qiáng)的吸引/推斥而引起的穿越電場(chǎng)顆粒的移動(dòng)。
[0013]多種實(shí)施方式包括在可帶電荷的聚合物包覆物中包覆顆粒，如納米顆粒的方法。這些方法包括在一種或多種可聚合單體和一種或多種電荷產(chǎn)生組分存在時(shí)混合各顆粒。這種混合用于用最少的單體浸潤(rùn)顆粒的表面。顆粒可包括一種或多種著色劑，例如有機(jī)顏料，如CuPc類(銅酞菁類)和碳黑顏料，以及無(wú)機(jī)顏料，如二氧化鈦類或二氧化硅類顏料。這些包含著色劑的實(shí)施方式可用于噴墨印刷系統(tǒng)用標(biāo)記流體制劑、液體靜電復(fù)印系統(tǒng)用調(diào)色劑，或用于顯示裝置中。這些顆?？蛇M(jìn)一步包括用于多種其它應(yīng)用的其它固體，如量子點(diǎn)、金屬氧化物、膠體、藥物等。對(duì)于多種實(shí)施方式，上述顆?？稍诳删酆系膯误w混合物、電荷產(chǎn)生組分和一種或多種有助于后來(lái)的乳液形成和聚合或使最終產(chǎn)品性質(zhì)改性的其它試劑如反應(yīng)引發(fā)劑、聚合物、增稠劑、交聯(lián)劑等存在下混合。
[0014]該方法進(jìn)一步包括向上述固體/單體/電荷產(chǎn)生組分的混合物內(nèi)加入水性分散介質(zhì)，如水和表面活性劑，以及對(duì)所得不均勻的混合物進(jìn)行微流化或其它均質(zhì)化直至獲得穩(wěn)定亞微米乳液?？烧{(diào)整微流化和材料擔(dān)載的工藝條件以在水性連續(xù)相內(nèi)固體/單體混合物中獲得具有特定著色劑-單體比的特定顆粒尺寸。然后對(duì)該乳液進(jìn)行反應(yīng)引發(fā)。對(duì)于一些實(shí)施方式，該反應(yīng)由最初的乳液內(nèi)不足的反應(yīng)引發(fā)劑引發(fā)，以完成可用單體的聚合，從而生成聚合物“種子”顆粒并提供聚合反應(yīng)的控制。然后加入其它反應(yīng)引發(fā)劑以完成聚合。這種引發(fā)劑的進(jìn)一步添加可在一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，同時(shí)可加入或不加入其它單體混合物。利用單體缺乏的條件，可以可控的方式增大聚合物包覆物的厚度。也就是說(shuō)，上述反應(yīng)可開(kāi)始以將顆粒包覆在聚合物內(nèi)，然后可加入其它的單體繼續(xù)供給反應(yīng)，引起聚合物包覆物進(jìn)一步生長(zhǎng)。另外，通過(guò)隨時(shí)間改變單體組合物，反應(yīng)時(shí)所得聚合物包覆物的組合物響應(yīng)單體組合物可改變。
[0015]為了在電介質(zhì)內(nèi)帶電，該方法可進(jìn)一步包括從反應(yīng)產(chǎn)物內(nèi)移除水以分離包覆型顆粒，如冷凍干燥、蒸發(fā)或溶劑交換，以及用帶電試劑將包覆型顆粒分散在電介質(zhì)內(nèi)。電介質(zhì)可為任何介電流體。例如，電介質(zhì)可為呈現(xiàn)17至19 Ω/cm2的流體。電介質(zhì)的一些實(shí)例包括長(zhǎng)鏈脂族化合物、硅油、豆油和檸檬烯。帶電試劑可為在電介質(zhì)內(nèi)可溶的能夠承載電荷的任何材料。一些帶電試劑的實(shí)例包括卵磷脂、形成帶電膠粒的有機(jī)物質(zhì)、表面活性劑和超分散劑。由于它們的空間位阻，超分散劑將助于顏料的潤(rùn)濕和穩(wěn)定，并有助于減少沉降。
[0016]圖1為根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施方式形成包覆型顆粒的方法的流程圖。在110進(jìn)行至少上述顆粒、一種或多種可聚合單體以及用量通常為單體的0.1至25wt.%的一種或多種電荷產(chǎn)生組分的機(jī)械混合，以至少用上述單體潤(rùn)濕顆粒，形成懸浮液。這種混合可進(jìn)一步與剪切如研磨、磨碎或其它誘導(dǎo)剪切(inducing shear)組合進(jìn)行，從而引起顆粒平均粒徑減小并助于顆粒表面的表面潤(rùn)濕。圖2A表示在單體265和電荷產(chǎn)生組分270內(nèi)潤(rùn)濕的顆粒260。應(yīng)注意的是，用于單體265和電荷產(chǎn)生組分270的附圖標(biāo)記各自是指體相，因?yàn)檫@些材料是混合的。
[0017]上述顆?？砂ㄒ环N或多種材料。例如，顆粒可代表單種材料，或兩種或更多種不同材料的混合物。顆粒材料包括，例如有機(jī)或無(wú)機(jī)顏料或其它著色劑、量子點(diǎn)、金屬氧化物、膠體等。該顆粒通常為干燥形式?？杉尤胝澈蟿┮杂兄跐?rùn)濕顆粒表面。例如，如果顆粒和單體不相容，可加入鹵代芳族溶劑以改善它們表面的潤(rùn)濕性。
[0018]—種或多種可聚合的單體可包括任何可自由基聚合的單體，這種選擇取決于所得聚合物包覆物所期望的特性。自由基聚合為聚合物鏈的反應(yīng)中心由自由基組成的一種聚合。單體的一些實(shí)例可包括可自由基聚合的丙烯酸類單體和甲基丙烯酸類單體，如直鏈、支鏈環(huán)狀飽和或不飽和脂族丙烯酸酯類，該脂族丙烯酸酯類單體包括但不限于，丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸十二烷酯、丙烯酸十八烷酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸環(huán)己酯、叔丁基環(huán)己基丙烯酸酯和苯乙烯。這些單體和含雜原子的官能單體的共混物也可用于影響和調(diào)整期望的乳膠性能。這些單體可包括實(shí)例如丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、丙烯酸-2-羥基丁酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸丁二醇酯、丙烯酸-2-羧基乙酯、丙烯酸-2-乙氧基乙酯、二(乙二醇甲基醚)丙烯酸酯、乙二醇甲基醚丙烯酸酯、乙二醇苯基醚丙烯酸酯、2-(4-苯甲酰基-3-羥基苯氧基)乙基丙烯酸酯、2-( 二烷氨基)乙基丙烯酸酯、2-( 二烷氨基)丙基丙烯酸酯、2-[[( 丁氨基)羰基]-氧]乙基丙烯酸酯、2-羥基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯、3，5，5_三甲基己基丙烯酸酯、3_(三甲氧基甲硅烷基)丙基丙烯酸酯、3-磺基丙基丙烯酸酯、二(乙二醇)-2-乙基己基醚丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯/六丙烯酸酯、乙基-2-(三甲基甲硅烷基甲基)丙烯酸酯、乙基-2-(三甲基甲硅烷基甲基)丙烯酸酯、烷基氰基丙烯酸酯、乙二醇二環(huán)戊烯基醚丙烯酸酯。
[0019]—種或多種電荷產(chǎn)生組分可包括能產(chǎn)生電荷的多種材料。電荷產(chǎn)生組分的一些實(shí)例可包括含烷基銨鹽、質(zhì)子化胺、一元酸/多元酸的金屬(過(guò)渡金屬、堿金屬、復(fù)合金屬)鹽的化合物，該一元酸/多元酸包含但不限于羧酸類、磷酸類、磺酸、亞磺酸、硫酸、氨基磺酸、硝酸、硼酸、高氯酸，和芳族酸如苯甲酸、萘二甲酸、苯酚類、甲苯磺酸、苯磷酸和苯磺酸。
[0020]通過(guò)研磨或其它剪切顏料(可為經(jīng)表面處理的、經(jīng)化學(xué)處理的、或未處理的)和單體/電荷產(chǎn)生組分共混物，可使每個(gè)離散顏料顆粒至少與單體物理接觸。由于包括但不限于范德瓦爾斯相互作用、氫鍵相互作用、酸-堿相互作用、兩性離子相互作用和靜電相互作用的非共價(jià)相互作用而產(chǎn)生的顏料顆粒表面和單體相似表面能的結(jié)合，單體能包覆顏料顆粒表面。伴隨這種單體包覆的方法有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一，它作為顏料和所選表面活性劑的組裝媒介以形成最終穩(wěn)定的乳液。第二，它利于