显示屏液晶支撑用微球及其制备方法与流程

本发明涉及高分子微球材料制备领域，特别涉及一种显示屏液晶支撑用微球及其制备方法。

背景技术：

高分子微球属于高分子材料或高分子复合材料，由于其具有特殊尺寸和多种形貌，便具备了其他材料所不具备的特殊功能。高分子微球无毒无害，生产设备较为简单，生产方法多样，原料廉价易得，且本身的物理和化学性质均较为稳定，因此，高分子微球材料的研究和应用发展十分迅速。

随着计算机技术的普及，现在家家户户都进入了互联网时代，信息技术产业的发展超乎人们的想象。高分子微球在电子信息产业的应用逐渐引起人们的广泛关注，在信息技术高速发展的今天，有些关键设备还必须利用高分子微球的良好性能来稳定工作。例如，在液晶显示器中需要填充一些透明的物质来保证屏幕的透光度，现在通常使用高分子微球作为间隔材料，原因在于它作为球体有较好的透光性能的同时还能保证屏幕的平整性，填充材料的透光性能关系到显示器的显示效果，所以本发明提供了一种能够制备出粒径均一且成本低廉的微球制备方法。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种显示屏液晶支撑用的微球及其制备方法，能够制备粒径均一度高且成本低廉的显示屏液晶支撑用微球。

技术方案：本发明提供了一种显示屏液晶支撑用微球，包括以下重量份的原料：聚乙烯50-70份；硫化钠8-12份；聚乙烯醇20-25份；聚乙烯吡咯酮5-7份；偶氮二异丁腈3~7份；过氧化苯甲酰10-15份；对苯二酚10-15份；十六烷5-7份；十二烷基硫酸钠15~20份。

本发明还提供了一种显示屏支撑用微球的制备方法，包括以下步骤：s1：将聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、对苯二酚、硫化钠、去离子水放入反应容器中搅拌均匀，得水相；将装有所述水相的反应容器加热至50~60℃；s2：将苯乙烯单体、过氧化苯甲酰、十六烷、聚乙烯吡咯酮、偶氮二异丁腈充分混合均匀，得油相；s3：将所述油相投入到所述反应容器内，并升温至70~80℃；s4：将溶有偶氮二异丁腈（aibn）的苯乙烯单体加入膜乳化器中，用氮气压力将所述溶有偶氮二异丁腈（aibn）的苯乙烯单体压过膜进入所述反应容器内，乳化形成具有尺寸均一液滴的乳液；s5：边搅拌所述乳液边向其中通入氮气置换0.5~1.5h后降温至70℃，聚合20~30h后得聚苯乙烯微球；s6：聚合反应结束后用去离子水、无水乙醇对所述聚苯乙烯微球反复清洗4-6次，风干后得所述显示屏液晶支撑用微球。

优选地，在所述膜乳化器中使用的陶瓷膜的孔径为0.1μm至18μm。

优选地，所述十六烷的质量占所述油相总质量的5％-10％。为使油滴更加稳定，需要在油相内添加5％-10％的十六烷等疏水性物质。

有益效果：本发明的显示屏液晶支撑用微球中，聚乙烯醇和聚乙烯吡咯酮作为稳定剂，偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰作为引发剂，对苯二酚作为水溶性阻聚剂，十二烷基硫酸钠作为乳化剂，十六烷作为疏水性物质或致孔剂。通过施加适当的氮气压力，溶有引发剂的苯乙烯通过陶瓷膜均一的孔道得到苯乙烯单体油滴。紧接着转移到容器内进行反应，最初四口烧瓶里的苯乙烯单体、引发剂、水溶性阻聚剂以及稳定剂都溶解于去离子水中，进行氮气置换并升温后，引发剂分解并在溶剂中与单体聚合，聚合物链长超过临界长度后，便从溶剂中沉析出来形成核。接着，多个核以及通过陶瓷膜乳化的苯乙烯单体油滴互相聚集形成稳定的成长微球，并吸附稳定剂于微球表面使微球稳定，成长微球连续吸收单体和引发剂并在微球内聚合，最终形成聚合物微球。由于溶有引发剂的苯乙烯单体在通过陶瓷膜均一的孔道时受到适当的氮气压力，则可以得到尺寸均一的苯乙烯单体油滴。紧接着转移到容器内进行分散聚合就可制备出粒径均一且批次重复性好的的聚苯乙烯微球。该类聚合物微球可作为高效离子交换、螯合以及高效亲和等适合不同色谱使用的分离材料，是一类优良的功能性微球。

苯乙烯单体在引发剂、稳定剂的存在下，以水相为连续相进行分散聚合，反应并分离得到聚苯乙烯微球。本发明在聚合过程中对温度、空气以及ph等条件不敏感，反应过程能耗低，可控性强，适于大规模生产，反应过程安全环保。本发明所得微球的平均粒径在1-20μm之间，形貌规整，大小可控，在信息存储材料、液晶显示屏等领域的应用前景广阔。

附图说明

图1为通过本发明的制备方法制备出的显示屏液晶支撑用微球的倒置荧光显微镜图片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的介绍。

实施方式1：

本实施方式提供了一种显示屏液晶支撑用微球，包括以下重量份的原料：聚乙烯60份；硫化钠10份；聚乙烯醇20份；聚乙烯吡咯酮5份；偶氮二异丁腈3份；过氧化苯甲酰10份；对苯二酚15份；十六烷5份；十二烷基硫酸钠15份。

上述显示屏液晶支撑用微球的制备方法包括以下生产步骤：

1.苯乙烯单体的精制：

（1）碱洗：称取25g的固体氢氧化钠，量取475ml的去离子水，将去离子水加入到盛有固体氢氧化钠的容器中，用干净的玻璃棒搅拌至固体使之完全溶解，配制成质量浓度约为5%的氢氧化钠溶液，待用。将100ml的苯乙烯单体与100ml的氢氧化钠溶液一并加入到分液漏斗中，然后缓慢地上下振荡使苯乙烯与氢氧根离子充分接触以除去苯乙烯单体中的阻聚剂，最后从分液漏斗下方放去氢氧化钠溶液，再加入100ml氢氧化钠溶液，重复步骤2～3次，最后从分液漏斗上方倒出苯乙烯单体。

（2）水洗：将100ml碱洗过的苯乙烯单体和100ml去离子水一并加入到分液漏斗中，然后缓慢地上下振荡使苯乙烯和水充分接触以除去苯乙烯单体中碱洗过程中残留的na⁺和oh^-离子，最后从分液漏斗下方放去去离子水，重复以上步骤2～3次。

（3）干燥：称取20g无水氯化钙固体放入干净的烧杯中，将水洗后的苯乙烯单体倒入装有无水氯化钙的烧杯中，以吸收水洗过程中残留在苯乙烯单体中的水分，然后滤掉氯化钙，最终得到无阻聚剂的苯乙烯单体，收集在棕色瓶中，保存在冰柜里待用。

2.偶氮二异丁腈（aibn）的精制：

（1）称取20g偶氮二异丁腈固体和200ml的无水乙醇，保持二者质量比约为1：10；

（2）将量取的200ml无水乙醇加入到250ml的烧杯中，水浴加热到60℃左右，同时将抽滤瓶和布氏漏斗放入恒温干燥箱中进行预热；

（3）将称量好的偶氮二异丁腈固体加入到烧杯中，迅速搅拌使之完全溶解，必要时可采用超声分散的方法；

（4）迅速用真空泵抽滤热溶液以除去不溶于乙醇的固体物质；

（5）把抽滤后得到的滤液放入冰水浴中冷却，立即会结出大量白色针状的偶氮二异丁腈晶体，充分冷却后再次抽滤；

（6）将抽滤停留在滤纸上的白色针状偶氮二异丁腈晶体放入真空干燥箱中，设定40℃烘干多余的无水乙醇；

（7）最后将干燥后偶氮二异丁腈粉末装入样品瓶内，在冰柜中待用。

3.聚苯乙烯(ps)微球的制备：

（1）搭建实验装置：将250ml的四口玻璃烧瓶固定到铁架台上，中间插入聚四氟乙烯搅拌桨，将数显电动搅拌器固定在适当位置并固定好搅拌桨，调节搅拌速度为300rpm并保持装置无明显抖动，打开集热式恒温磁力搅拌器设置温度为50℃进行预热。将膜乳化装置固定在四口烧瓶斜上方，用两根聚四氟乙烯管分别连接在膜乳化器两端，并将其中一根管穿过蠕动泵插入四口烧瓶的左口，另一根管直接插入四口烧瓶的右口。

（2）准确称取聚乙烯醇20份、十二烷基硫酸钠15份、水溶性阻聚剂对苯二酚15份、硫化钠10份、去离子水100份放入四口烧瓶中，用搅拌机以200rpm的转速充分搅拌均匀，得水相，将四口烧瓶放置于油浴锅中加热至55℃。

（3）准确称取苯乙烯单体30份、过氧化苯甲酰10份、十六烷5份，聚乙烯吡咯酮5份，偶氮二异丁腈3份于容器中，用搅拌机以200rpm的转速充分搅拌均匀，得油相，然后将油相投入上述四口烧瓶内，并升温至75℃。

（4）将溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯单体加入膜乳化器中，连接好气路，调节氮气输出压力为0.03mpa左右，用氮气压力将所述溶有偶氮二异丁腈（aibn）的苯乙烯单体压过陶瓷膜进入反应容器内（苯乙烯单体受到氮气的压强透过陶瓷膜形成尺寸均一的苯乙烯单体油滴，然后通过连接的管路通到四口烧瓶里与四口烧瓶内的聚苯乙烯单体发生聚合反应形成ps微球），进行膜乳化过程。

（5）10min后停止膜乳化过程，移除膜乳化装置。

（6）在四口烧瓶上，左边用三通阀接通小型氮气钢瓶，右边用冷凝管接通冷凝水，测试整个反应装置的稳定性和密封性，将冷凝管上方的氮气出口通入水内检查，3-5秒一个气泡即可。

（7）升高升降台，使上述反应容器完全浸没在油浴锅液面以下，保持搅拌速度为300rpm，同时向四口烧瓶内通入氮气置换0.5~1.5h后温度降至70℃，聚合反应24h，得到聚苯乙烯微球，随后将聚苯乙烯微球转移到样品瓶中贴标签保存。

采用倒置荧光显微镜对上述制备出的聚苯乙烯微球的宏观形貌进行表征，如图1。可见通过上述制备方法制备出的聚苯乙烯微球的粒径均一。

（8）此时聚合制备出的聚苯乙烯微球中通常还残留有许多杂乱的聚合物以及未反应的苯乙烯单体等杂质，这些杂质会影响表征结果，因此通常要清洗聚苯乙烯微球。步骤如下：

取一定量的去离子水加入到50ml的塑料离心管中，再加入一定量的聚苯乙烯微球，盖上离心管盖立即置于超声清洗机内进行超声分散，然后置于离心机内离心，离心结束后移除上层清液，再次加入无水乙醇或去离子水超声分散后再次离心，重复以上步骤4-6次，最后一次清洗应使用无水乙醇超声分散离心清洗，得到显示屏液晶支撑用微球。

实施方式2：

本实施方式提供了一种显示屏液晶支撑用微球，包括以下重量份的原料：聚乙烯55份；硫化钠12份；聚乙烯醇25份；聚乙烯吡咯酮6份；偶氮二异丁腈5份；过氧化苯甲酰15份；对苯二酚10份；十六烷6份；十二烷基硫酸钠20份。

上述显示屏液晶支撑用微球的制备方法与实施方式1完全相同，此处不做赘述。

实施方式3：

本实施方式提供了一种显示屏液晶支撑用微球，包括以下重量份的原料：聚乙烯70份；硫化钠8份；聚乙烯醇23份；聚乙烯吡咯酮7份；偶氮二异丁腈7份；过氧化苯甲酰12份；对苯二酚13份；十六烷7份；十二烷基硫酸钠17份。

上述显示屏液晶支撑用微球的制备方法与实施方式1完全相同，此处不做赘述。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。