一种功能化二氧化钛复合微球及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种功能化复合二氧化钛微球，其特征在于：所述功能化二氧化钛复合微球包括纳米二氧化钛微球和包覆其上的壳层，所述壳层由选自下述单体聚合而成：６重量份的由二乙烯基苯∶苯乙烯＝６∶０～１∶５组成的混合单体，０．１～２．０重量份的４－乙烯基吡啶或２－乙烯基吡啶；所述纳米二氧化钛微球的重量份为０．１～１．８；所述壳层的重量份是６．１～８．０；所述壳层的表面经过酸进行酸性处理。本发明专利技术的微球具有轻质和抗团聚性能而且在介质中保持稳定的色牢度高。该微球的粒径可达３μｍ，可以用作电泳素。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功能化二氧化钛复合微球及其制备方法，尤其是涉及一种纳米二氧化钛直接参与的沉淀聚合法合成的功能性高分子微球及其制备方法。属于功能化微球的制造

技术介绍
在电泳显示领域，现有的电泳悬浊液中，一般含有电荷控制剂和稳定剂。电荷控制剂使颗粒表面带电，维持体系稳定，如有机硫酸盐、磺酸盐等；稳定剂使微胶囊被有机介质润湿而均匀分散于介质中，同时也为分散体系中悬浮的微胶囊提供空间稳定作用。这两种添加剂决定了整个电泳体系中的各个组分必须要有一定的相容性。同时，电泳素共同的特点是以颜料颗粒(如，微米二氧化钛)或颜料的悬浮液为核，进行聚合物的外包覆，合成出核—壳型颗粒，即微胶囊。这样的微胶囊普遍存在一个共同的问题是，由于颜料的比重较大，包覆后的微胶囊，经过一段时间就要沉淀，缩短电泳显示器的寿命；微球直接染色的方法，可能存在染料渗出微球的现象。以颜料为核合成的微胶囊的重心和形貌，取决于颜料粒子的形貌。形貌不规则的颜料粒子势必给电泳速度带来一定不良影响。另外，电子纸中电泳悬浊液使用的分散介质，大多是毒性较高的溶剂，如甲苯、二甲苯等，将会给环境造成一定的污染。因此，提供一种具有轻质和抗团聚性能而且色牢度很好，且在介质中保持稳定的功能化微球及其制备方法就成为电泳显示
急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是，提供一种具有轻质和抗团聚性能而且在介质中保持稳定的色牢度高的功能化微球。-->本专利技术的上述目的是通过如下技术方案实现的。一种功能化复合二氧化钛微球，其特征在于：所述功能化二氧化钛复合微球包括纳米二氧化钛微球和包覆其上的壳层，所述壳层由选自下述单体聚合而成：6重量份的由二乙烯基苯:苯乙烯＝6:0～1:5组成的混合单体，0.1～2.0重量份的4-乙烯基吡啶或2-乙烯基吡啶；所述纳米二氧化钛微球的重量份为0.1～1.8；所述壳层的重量份是6.1～8.0；所述壳层的表面经过酸进行酸性处理。一种优选技术方案，其特征在于：所述纳米二氧化钛的平均粒径为25nm。一种优选技术方案，其特征在于：所述酸为盐酸或三氟乙酸盐，并且所述酸的用量与所述功能化复合二氧化钛白色微球的重量比为100：5—100：15。一种优选技术方案，其特征在于：所述壳层的分子链是交联的。一种优选技术方案，其特征在于：所述纳米二氧化钛微球的粒径0.5～3微米。本专利技术的另一目的是提供上述功能化复合二氧化钛白色微球的制备方法。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案达到的：一种功能化复合二氧化钛微球的制备方法，其步骤如下：(1)将重量份数为0.1～1.8的纳米二氧化钛，重量份数为6的二乙烯基苯和苯乙烯混合物，所述二乙烯基苯:苯乙烯＝6:0～1:5，重量份数为0.1～1.8的4-乙烯基吡啶或2-乙烯基吡啶，混合，混合后用球磨机分散不低于4小时，得分散液；(2)取重量份数为0.24的偶氮二异丁腈，在300rpm～400rpm的搅拌速度下溶解于重量份数为80的甲醇中，并通入氩气；然后再将在步骤(1)所得分散液加入其中，30分钟后升温至65—75℃；保持体系65—75℃和搅拌转速300rpm～400rpm状态下12小时；最后冷却，得白色二氧化钛复合微-->球的悬浊液；该悬浊液进行过滤或离心沉淀，得到微球固体，用适量的无水乙醇洗涤三次，分离出固体并干燥，得到白色粉末；(3)取步骤(2)所得的白色粉末5重量份～15重量份，用球磨机分散于100重量份浓度为20％的盐酸水溶液或三氟乙酸水溶液中，分散时间不低于4小时，得到悬浊液；或者，白色粉末5重量份～15重量份，在烧瓶中散于100重量份浓度为20％的盐酸水溶液或三氟乙酸水溶液中，加热至65—75℃，保温6小时，之后冷却得到悬浊液；将该悬浊液过滤，并用水反复洗涤、过滤，干燥，得到白色粉末。所述步骤(1)中所述二氧化钛对大多数溶剂具有一定的惰性，所以包覆二氧化钛的微球交联性更好，抗溶剂性能更强。在电泳显示领域中，电泳液的制备过程，主要是表面活性微球在电泳介质中分散和泳动的过程。所以，微球要求密度是轻质的，具有一定的柔韧性和刚性，表面还要有一定的亲水和亲油性，而且要有相当高的色牢度！因此，合成具有合适玻璃化温度和相当交联度的表面活性微球是十分重要的。所以本专利技术中内核选用轻质的纳米二氧化钛，壳层单体选择刚性较强的二乙烯基苯、苯乙烯。本专利技术的沉淀聚合的分散稳定性是依靠4-乙烯基吡啶或2-乙烯基吡啶的吡啶基和甲醇羟基的相互作用。结果，所得功能化白色微球聚合物的某些参数必须要加以控制，比如分子量交联度越大越好、粒径要适当等，它们很有可能对电泳介质的选择和电泳响应速度的快慢带来影响。粒径的大小可以通过改变反应体系中二氧化钛的用量和反应物浓度来实现。本专利技术的白色微球表面的离子化改性，是为了提高电泳素微球在电泳介质中的zeta电位和电泳效果。本专利技术的高交联白色微球合成机理如下式所示：-->功能化前微球表面包覆聚合，和之后的表面阳离子化过程，分别如下式表示：本专利技术的再一个目的是提供一种上述功能化白色微球的应用。电子纸用表面活性微球的应用是通过以下技术方案达到的：电子纸用白色微球的应用，是将本专利技术所得微球和密度相近的电泳介质以1:50～5:50的比例混合，再经4小时球磨机分散；然后将所得分散液注入电泳池，就可以进行电泳试验的过程。一种优选技术方案，其特征在于：所述电泳介质为液体烷烃、叔戊醇、碳原子数不小于7的液体酯类(如：乙酸异戊酯、异丁酸异丁酯、异戊酸异戊酯等)、碳原子不小于4的液体有机酸(如：正丁酸、异戊酸等)、1，4—二氧六环、丙二醇单甲醚醋酸酯、氟代硅烷。电泳介质是微球可以在其中自由运动的海洋。首先，要求介质的密度和微球的密度要十分相近；第二，要求介质对微球不仅要有化学惰性和非-->相容性，而且要有较低的介电常数；第三，要求介质当有外加电场的作用时，保护微球在极板附近不发生电化学反应。本专利技术中电泳介质根据密度的不同可以互相搭配，同时要考虑介质的挥发性问题。本专利技术的有益效果：利用轻质聚合物，降低了电泳微球的密度，且保持了一定的白度，同时配置电泳液时可以不用电荷控制剂和分散剂，进而延长电泳显示器件的使用寿命，更能提高白色微球的色牢度，防止染料污染微球；同时提供了简捷制备白色微球的方法。在电泳液的配制中，选择无毒的溶剂作为电泳介质，着实降低了VOC的用量和污染。总之，简化了制作工艺，达到了绿色环保的目的。下面通过附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明，但并不意味着对本专利技术保护范围的限制。附图说明图1是本专利技术功能化纳米二氧化钛复合微球的扫描电镜照片。图2是本专利技术功能化纳米二氧化钛复合微球的结构示意图。具体实施方式1.纳米二氧化钛复合微球的合成：实施例1：合成纳米二氧化钛用量下限的复合聚合物微球。其配方如表1所列：表1-->将二氧化钛和苯乙烯、二乙烯基苯、4-乙烯基吡啶(2-乙烯基吡啶)相混合，再将该混合物用球磨机分散不低于4小时。在250ml配有搅拌、冷凝管、导气管和温度计的四口烧瓶内，将偶氮二异丁腈溶解于甲醇中，搅拌溶解；再加入上面准备好的分散有二氧化钛的单体混合液，通入氩气。30分钟后升温至65—75℃。保持体系65—75℃和搅拌转速300rpm～400rpm状态下12小时。最后冷却，得二氧化钛白色复合微球的悬浊液。悬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功能化复合二氧化钛微球，其特征在于：所述功能化二氧化钛复合微球包括纳米二氧化钛微球和包覆其上的壳层，所述壳层由选自下述单体聚合而成：６重量份的由二乙烯基苯∶苯乙烯＝６∶０～１∶５组成的混合单体，０．１～２．０重量份的４－乙烯基吡啶或２－乙烯基吡啶；所述纳米二氧化钛微球的重量份为０．１～１．８；所述壳层的重量份是６．１～８．０；所述壳层的表面经过酸进行酸性处理。

【技术特征摘要】
1、一种功能化复合二氧化钛微球，其特征在于：所述功能化二氧化钛复合微球包括纳米二氧化钛微球和包覆其上的壳层，所述壳层由选自下述单体聚合而成：6重量份的由二乙烯基苯:苯乙烯＝6:0～1:5组成的混合单体，0.1～2.0重量份的4-乙烯基吡啶或2-乙烯基吡啶；所述纳米二氧化钛微球的重量份为0.1～1.8；所述壳层的重量份是6.1～8.0；所述壳层的表面经过酸进行酸性处理。2、根据权利要求1所述功能化复合二氧化钛微球，其特征在于：所述纳米二氧化钛的平均粒径为25nm。3、根据权利要求2所述功能化复合二氧化钛微球，其特征在于：所述酸为盐酸或三氟乙酸盐，并且所述酸的用量与所述功能化复合二氧化钛白色微球的重量比为100：5—100：15。4、根据权利要求3所述功能化复合二氧化钛微球，其特征在于：所述壳层的分子链是交联的。5、根据权利要求4所述功能化复合二氧化钛微球，其特征在于：所述纳米二氧化钛微球的粒径0.5～3微米。6、根据权利要求1—5中任一项所述功能化复合二氧化钛微球的制备方法，其步骤如下：(1)将重量份数为0.1～1.8的纳米二氧化钛，重量份数为6的二乙烯基苯和苯乙烯混合物，所述二乙烯基苯:苯乙烯＝6:0～1:5，重量份数为0.1～1.8的4-乙烯基吡啶或2-乙烯基吡啶，混合，混合后用球磨机分散不低于4小时，得分散液；(2)取重量份数为0.24的偶氮二异丁腈，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯宇光，滕枫，黄世华，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]