可带电荷的包覆型颗粒的制作方法
【专利说明】可带电荷的包覆型颗粒
[0001 ] 本申请是申请日为2009年7月31日，申请号为200980160622.8，发明名称为“可带电荷的包覆型颗粒”的发明专利申请的分案申请。
【背景技术】
[0002]颜料被用在多种应用中。当用在电子应用，如显示装置和打印系统中时，由于很多颜料呈现出半导体性能，电接触点和电极上颜料颗粒的积聚会引起电短路或其它问题。
[0003]由于以上原因，以及在本领域的技术人员阅读和理解本说明书时将变得明显的其它原因，用于电子和其它应用中的替代颗粒结构以及它们的制备方法是人们想要的。
【附图说明】
[0004]图1为根据本公开实施方式形成包覆型颗粒的方法的流程图。
[0005]图2A?2C表示图2方法的不同阶段的工艺混合物。
[0006]图3A?3C表示根据本公开实施方式具有一个或多个包覆材料层的包覆型颗粒。
[0007]图4A?4D为根据本公开实施方式制备的包覆型颗粒的电子透射显微镜(TEM)照片。
[0008]图5A?5C为表示对根据本公开实施方式制备的包覆型颗粒进行实验的设想示意图。
【具体实施方式】
[0009]在本实施方式的以下详细描述中，对附图进行介绍，这种介绍形成本公开的一部分，且在这些介绍中本公开可实施的【具体实施方式】以说明的方式示出。足够详细地描述这些实施方式以使本领域技术人员能实施本公开的主题，并且应理解的是在不背离本公开范围下，可利用其它实施方式且可作出工艺、化学或机械变化。因此，以下详细说明不是以限制的方式进行，且本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。
[0010]多种实施方式包括在电场存在时能可逆地带电荷的聚合物包覆型颗粒的合成。这种颗粒能在干燥状态或在适当电介质内带电荷(以及物理控制以移动)。
[0011]多种实施方式在连续工艺中采用高压高剪切均质化技术，如微流化，以形成均质稳定的乳液。乳液包括含水的连续相以及含包覆在一种或多种可聚合单体和一种或多种电荷产生组分内的颗粒的不连续相。乳液可进一步包括表面活性剂、助表面活性剂、反应引发剂、聚合物、增稠剂、交联剂等，以有助于乳液的形成和聚合。通过可聚合单体的反应形成聚合物包覆体。对于一些实施方式，上述颗粒具有小于I微米的尺寸，这种颗粒有时称为纳米颗粒。本文说明的实施方式提供直接但可计量的方法以通过聚合物包覆钝化颗粒并在聚合物内引入离子物质(1nic species)提供E-场荷电能力。
[0012]颜料，如和稠合的芳族的或广泛P-共轭的颜料通常是有半导体特性的，因此它们在电极(如显示装置和打印系统内的导电电极)上的积聚会引起短路和其它不理想的效果。通过用聚合物钝化颜料表面，可通过预防短路问题改善装置的寿命和性能。另外，离子物质如有机酸的各种盐的引入，能对任何包覆型颗粒导入和/或改善颗粒荷电能力和均匀性，因此促进由于增强的吸引/推斥而引起的穿越电场颗粒的移动。
[0013]多种实施方式包括在可带电荷的聚合物包覆物中包覆颗粒，如纳米颗粒的方法。这些方法包括在一种或多种可聚合单体和一种或多种电荷产生组分存在时混合各颗粒。这种混合用于用最少的单体浸润颗粒的表面。颗粒可包括一种或多种着色剂，例如有机颜料，如CuPc类(铜酞菁类)和碳黑颜料，以及无机颜料，如二氧化钛类或二氧化硅类颜料。这些包含着色剂的实施方式可用于喷墨印刷系统用标记流体制剂、液体静电复印系统用调色剂，或用于显示装置中。这些颗粒可进一步包括用于多种其它应用的其它固体，如量子点、金属氧化物、胶体、药物等。对于多种实施方式，上述颗粒可在可聚合的单体混合物、电荷产生组分和一种或多种有助于后来的乳液形成和聚合或使最终产品性质改性的其它试剂如反应引发剂、聚合物、增稠剂、交联剂等存在下混合。
[0014]该方法进一步包括向上述固体/单体/电荷产生组分的混合物内加入水性分散介质，如水和表面活性剂，以及对所得不均匀的混合物进行微流化或其它均质化直至获得稳定亚微米乳液。可调整微流化和材料担载的工艺条件以在水性连续相内固体/单体混合物中获得具有特定着色剂-单体比的特定颗粒尺寸。然后对该乳液进行反应引发。对于一些实施方式，该反应由最初的乳液内不足的反应引发剂引发，以完成可用单体的聚合，从而生成聚合物“种子”颗粒并提供聚合反应的控制。然后加入其它反应引发剂以完成聚合。这种引发剂的进一步添加可在一段时间内进行，同时可加入或不加入其它单体混合物。利用单体缺乏的条件，可以可控的方式增大聚合物包覆物的厚度。也就是说，上述反应可开始以将颗粒包覆在聚合物内，然后可加入其它的单体继续供给反应，引起聚合物包覆物进一步生长。另外，通过随时间改变单体组合物，反应时所得聚合物包覆物的组合物响应单体组合物可改变。
[0015]为了在电介质内带电，该方法可进一步包括从反应产物内移除水以分离包覆型颗粒，如冷冻干燥、蒸发或溶剂交换，以及用带电试剂将包覆型颗粒分散在电介质内。电介质可为任何介电流体。例如，电介质可为呈现17至19 Ω/cm2的流体。电介质的一些实例包括长链脂族化合物、硅油、豆油和柠檬烯。带电试剂可为在电介质内可溶的能够承载电荷的任何材料。一些带电试剂的实例包括卵磷脂、形成带电胶粒的有机物质、表面活性剂和超分散剂。由于它们的空间位阻，超分散剂将助于颜料的润湿和稳定，并有助于减少沉降。
[0016]图1为根据公开的实施方式形成包覆型颗粒的方法的流程图。在110进行至少上述颗粒、一种或多种可聚合单体以及用量通常为单体的0.1至25wt.%的一种或多种电荷产生组分的机械混合，以至少用上述单体润湿颗粒，形成悬浮液。这种混合可进一步与剪切如研磨、磨碎或其它诱导剪切(inducing shear)组合进行，从而引起颗粒平均粒径减小并助于颗粒表面的表面润湿。图2A表示在单体265和电荷产生组分270内润湿的颗粒260。应注意的是，用于单体265和电荷产生组分270的附图标记各自是指体相，因为这些材料是混合的。
[0017]上述颗粒可包括一种或多种材料。例如，颗粒可代表单种材料，或两种或更多种不同材料的混合物。颗粒材料包括，例如有机或无机颜料或其它着色剂、量子点、金属氧化物、胶体等。该颗粒通常为干燥形式。可加入粘合剂以有助于润湿颗粒表面。例如，如果颗粒和单体不相容，可加入卤代芳族溶剂以改善它们表面的润湿性。
[0018]—种或多种可聚合的单体可包括任何可自由基聚合的单体，这种选择取决于所得聚合物包覆物所期望的特性。自由基聚合为聚合物链的反应中心由自由基组成的一种聚合。单体的一些实例可包括可自由基聚合的丙烯酸类单体和甲基丙烯酸类单体，如直链、支链环状饱和或不饱和脂族丙烯酸酯类，该脂族丙烯酸酯类单体包括但不限于，丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丁酯、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、丙烯酸环己酯、叔丁基环己基丙烯酸酯和苯乙烯。这些单体和含杂原子的官能单体的共混物也可用于影响和调整期望的乳胶性能。这些单体可包括实例如丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、丙烯酸-2-羟基丁酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸缩水甘油酯、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-羟基苯氧基)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-羟基-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、乙二醇二环戊烯基醚丙烯酸酯。
[0019]—种或多种电荷产生组分可包括能产生电荷的多种材料。电荷产生组分的一些实例可包括含烷基铵盐、质子化胺、一元酸/多元酸的金属(过渡金属、碱金属、复合金属)盐的化合物，该一元酸/多元酸包含但不限于羧酸类、磷酸类、磺酸、亚磺酸、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、苯酚类、甲苯磺酸、苯磷酸和苯磺酸。
[0020]通过研磨或其它剪切颜料(可为经表面处理的、经化学处理的、或未处理的)和单体/电荷产生组分共混物，可使每个离散颜料颗粒至少与单体物理接触。由于包括但不限于范德瓦尔斯相互作用、氢键相互作用、酸-碱相互作用、两性离子相互作用和静电相互作用的非共价相互作用而产生的颜料颗粒表面和单体相似表面能的结合，单体能包覆颜料颗粒表面。伴随这种单体包覆的方法有两个优点。第一，它作为颜料和所选表面活性剂的组装媒介以形成最终稳定的乳液。第二，它利于