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电子纸用低密度二氧化钛/聚甲基丙烯酸甲酯复合颗粒的制备与表征

作　者: 柳军明
导　师: 曹立新
学　校: 中国海洋大学
专　业: 材料学
关键词: 电子纸 TiO2/PMMA复合颗粒水溶液聚合法无皂乳液聚合法
分类号: TS727
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在科学技术迅猛发展的今天,大量信息以电子文档的形式通过计算机网络进行传播。目前,在电子报纸、电子书和户内外广告等诸多领域,质轻、柔性、便携的显示器已成为各国科研人员的研究热点。电子纸（Electronic Paper,简称E-paper）,是一种新型的显示器,其最大特色在于能自由弯曲,与纸的十分相似,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电子纸产品大多采用电子墨水技术,电子墨水是一种多相功能材料,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方面。电泳颗粒是电子墨水的重要组成部分之一,它稳定分散在悬浮液中,本身带有电荷或在电荷控制剂的作用下带电,并在外加电场作用下发生电泳以实现显示。电泳颗粒的选择具有比较大的灵活性,可以是任何一种带有或容易获得电荷的颗粒。TiO₂颗粒以其完美的折射效果以及优异的白度通常被用作电泳颗粒;然而,由于其具有较高的密度（锐钛矿,3.90 g/cm³）,其与电泳分散介质（1.60 g/cm³左右）之间的密度差异又常常致使其沉积于分散介质之中,从而影响显示器件的使用。为了降低TiO₂颗粒与分散介质之间存在的密度差异,众多科研人员致力于以密度较小的聚合物来包覆TiO₂颗粒以到达制备密度适宜的复合电泳颗粒的目的。然而,他们的方法尚有些许不足之处,如上述以聚合物包覆TiO₂制备低密度复合颗粒的实验大多都在诸如甲醇、氯仿等有毒溶剂中进行。论文以水为聚合介质分别利用水溶液聚合法和无皂乳液聚合法制备了电子纸用低密度二氧化钛/聚甲基丙烯酸甲酯（TiO₂/PMMA）复合颗粒;主要研究了一定的聚合条件下,单体MMA的用量对所得样品的化学组成、形貌、分散性质和样品热失重估算密度等方面的影响;此处,总结论文相关工作如下:1.通过文献调研,初步确认了目前以聚合物包覆TiO₂制备低密度复合颗粒方面的实验大多在诸如甲醇、氯仿等有毒溶剂中进行。经过相关实验方案的论证以及实验的可行性分析,论文创造性的以水作为聚合介质,分别通过水溶液聚合和无皂乳液聚合两种方法制备低密度TiO₂/PMMA复合颗粒。2.论文采用水溶液聚合法,以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为分散剂或乳化剂,成功地在水溶液中制备了平均粒径为189 nm,热失重估算密度为1.55 g/cm³且具有良好分散性能的低密度TiO₂/PMMA复合颗粒。3.论文在使用硅烷偶联剂3-（异丁烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（MPS）对TiO₂颗粒进行改性处理之后,又通过无皂乳液聚合法,以改性后的颗粒为原料成功地在水溶液中制备了平均粒径为302 nm,热失重估算密度为1.39 g/cm³且与具有良好分散效果的低密度TiO₂/PMMA复合颗粒。4.论文创造性的以水作为反应介质,在PVP的物理桥联和MPS的化学桥联作用下,分别通过水溶液聚合法和无皂乳液聚合法在锐钛矿型TiO₂颗粒表面成功地包覆PMMA壳层从而制得了TiO₂/PMMA复合颗粒。上述方法的采用,避免了有毒有机溶剂在制备无机/聚合物复合材料过程中的使用,同时也为致力于相关复合颗粒研究工作的科研人员提供了一种新的思路。与此同时,论文中的相关实验方案无论从节约成本考虑还是从环境保护方面考虑均具有十分重要的现实意义。

电子纸用低密度二氧化钛/聚甲基丙烯酸甲酯复合颗粒的制备与表征

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