电泳显示作为一项新兴的显示技术，因其能耗低、反射率和对比度高、超薄柔性、具有类似纸张的显示效果等优点而被广泛研究[1-2]。国内电泳显示研究启动较晚，且主要研究微胶囊显示技术[3]，而微杯显示技术[4]研究较少。微杯显示技术的两大重点是电泳液的制备和微杯型显示器的制作。电泳显示液主要由电泳粒子分散介质、稳定剂和电荷控制剂组成[5]。而电泳液的沉降率、粒子表面zeta电位和响应时间是其性能优异与否的主要指标。目前，电泳显示技术正朝彩色化方向发展。酞菁蓝因其优越的光电性能、热稳定性和化学稳定性、耐光耐晒、着色力高等优点，一直是蓝色电泳粒子的最佳选择[6]。已有用原位聚合法[7]、原位微悬浮法[8]等方法制备蓝色电子墨水微胶囊的报道。其囊芯的电泳液分别采用加热将改性剂十八胺和十六烷基三甲基溴化铵修饰到酞菁蓝粒子表面，将酞菁蓝粒子与荷电剂、分散剂、溶剂一同球磨等方法来制备。这些方法虽然制备出了具有一定稳定性能的酞菁蓝电泳显示液，但均未对电泳液粒子的微观形貌、粒度分布、电泳显示等作详细表征。微杯显示器的制作需解决方法和材料的适用性问题，其封装需重点解决封装材料的耐溶剂问题，以保证电子墨水在显示器里能够长期保存，难度较大。目前，微杯型电泳显示器的封装技术主要采用一段式入液封装技术[9]和二段式封装技术[10]，方法较为复杂。本课题组采用溶剂反溶剂法，以十二烷基硫酸钠为改性剂，制备了超细酞菁蓝电泳液[11]，又进一步以二甲基亚砜为溶剂，得到了性能更佳的酞菁蓝电泳液，并对其机理进行了研究[12]。本文采用回流旋蒸法，以硬脂胺为改性剂，制备出沉降率更低、表面荷电更高、响应时间更短的具有高稳定性和良好显示性能的蓝色电泳液。并使用一种简易方便可行的微杯型电泳器封装方法，采用一种耐溶剂(四氯乙烯)的UV封装胶进行封装，简化微杯型电泳器的封装难度，制作出可长期保存的电泳显示器。

　　1实验部分

　　1.1实验原料四氯乙烯，分析纯，西陇化工股份有限公司;酞菁蓝5380E(CuPc)，α型，日本DIC公司;硬脂胺，分析纯，国药集团化学试剂有限公司;无水乙醇，分析纯，北京化工厂;Span80，化学纯，北京化学试剂公司;TiO2，自制[13];ITO玻璃，珠海凯为电子元器件有限公司;紫外固化胶UV8002，深圳市信意胶业有限公司。

　　1.2实验仪器RE-52型旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂;DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器，郑州长城科工贸有限公司;KQ5200DE型数、控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司;RE-UV300型UV光固机，保定清苑县瑞尔机械厂。

　　1.3蓝色电子墨水的制备和灌封将适量的改性剂硬脂胺加入到20 mL无水乙醇中，超声分散使硬脂胺完全溶解，加入0.2g酞菁蓝于80℃下搅拌回流1h，再于40℃旋蒸干溶剂，加入40 mL四氯乙烯和一定量的分散剂，超声分散后即可得到稳定的酞菁蓝电子墨水。将制备好的蓝色电子墨水与自制的TiO2白色电子墨水以体积比1∶3配制成蓝白双色电子墨水待用。将自行设计的带有刻蚀好需显示图案的ITO玻璃作为显示器的下基板，用紫外固化胶在下基板上黏贴上厚度为0.2mm的塑料薄膜边框，再在其上盖上一片ITO玻璃作为上基板，注射入配制好的蓝白电子墨水后将上基板推盖好，再用紫外固化胶在四周进行固化密封，即完成了微杯显示器的灌封。

　　1.4样品的表征用扫描电子显微镜(JSM-6360LV，日本Hitach公司)观察粒子的形貌及分布;用纳米激光粒度电位分析仪(ZS 90，英国Malvern公司)测试样品的粒度和zeta电位;用红外光谱分析仪(60-SXB，美国Thermo Nicolet公司)对样品进行红外分析。

　　1.5电子墨水稳定性和电场响应行为测试用静态沉降法考察酞菁蓝粒子在四氯乙烯中的稳定性，将制备的电子墨水加入沉降瓶中，静置并记录其沉降率。沉降率为清液层高度与原始高度之比，沉降率越低，说明粒子沉降越少，表明电泳液的稳定性越好。用电泳特性仪(EPD-01，长春联诚仪器有限公司)观察粒子在电场下的响应行为，测试样品的响应时间。

　　2结果与讨论

　　2.1改性剂及分散剂的考察与用量优化

　　2.1.1改性剂用量图1为不同改性剂用量下静置7 d后的酞菁蓝沉降率曲线，由曲线可以看出不加改性剂时酞菁蓝的沉降率高达94.7%，随着改性剂用量的增加，在改性剂用量达到15%(质量分数)之前，颗粒的稳定性随着改性剂用量的增加而提高。这是因为在此用量下，改性剂在CuPc表面发生单分子层吸附，其亲水基吸附于CuPc表面，而疏水基伸向有机介质，提高了CuPc与分散介质的相容性;当用量大于15%时，改性剂在CuPc表面形成胶束，阻碍了疏水基与有机介质的接触，因而降低了CuPc与介质的相容性，所以改性剂的最佳用量为15%。

　　2.1.2分散剂的选择为了进一步降低沉降率，向改性后的电泳液中加入分散剂(荷电剂)，适宜的分散剂，可以提高粒子表面的zeta电位，增加其静电稳定性，降低其沉降率。表1为加入不同分散剂静置30 d后的沉降率表，分别为加入一定量的分散剂CH-6、Dis-710、Dis-655、Tween 20、Span 80和Tween 80下电泳液30 d时的沉降率。由表1可以看出加入分散剂Span80时酞菁蓝的沉降率明显降低，为10.2%，说明Span80所带的—OH能吸附在CuPc表面，提高其表面荷电，并增加其静电稳定性能，所以选择Span80为分散剂效果最佳。

　　2.1.3分散剂用量图2为不同分散剂用量下静置30d后的酞菁蓝沉降率曲线，由曲线可以看出不加分散剂时改性后的酞菁蓝的沉降率为27.8%，随着分散剂用量的增加，在分散剂用量达到46%(质量分数)之前，颗粒的稳定性随着分散剂用量的增加而提高。这是因为在此用量下，分散剂的亲水基端在CuPc表面发生单分子层吸附，而疏水基端伸向有机介质，因此提高了CuPc的稳定性;当用量大于46%时，分散剂在CuPc表面形成胶束，降低了CuPc与介质的相容性所以分散剂的最佳用量为46%。

　　2.2样品的分析和表征

　　2.2.1样品结构分析图3为酞菁蓝粒子改性前后的红外光谱图。从图3可以看出，相对于原样曲线，改性后的酞菁蓝曲线在2917.4 cm-1，2849.3 cm-1处有2个强吸收峰，这是长碳链中—CH3、—CH2—的C—H键伸缩振动峰。由于酞菁蓝分子中并不存在—CH3、—CH2—结构，且样品测试前已经过洗涤，去除了未吸附的残留的游离改性剂硬脂胺对测试结果的影响，所以此C—H键伸缩振动峰只能是经改性吸附在酞菁蓝粒子表面的硬脂胺分子中的长碳链造成的，说明改性剂确实吸附在酞菁蓝粒子表面了，改性成功。

　　2.2.2样品形貌分析图4为改性前后的酞菁蓝粒子的SEM图。由图4可以看出酞菁蓝原样粒径分布较宽、形貌杂乱无章、团聚较为严重;改性后的酞菁蓝粒径明显减

　　2.2.3样品粒度分布图5为改性前后酞菁蓝粒子的粒度分布图。由图5可以看出原样酞菁蓝粒子粒度分布较宽，最可几粒径集中在1100nm;改性后的酞菁蓝粒径明显减小，分布集中，最可几粒径集中在270nm。改性前后的粒度分布与相应的SEM图(图4)中的粒径分布较为吻合。

　　2.2.4样品zeta电位和沉降率表2为改性前后酞菁蓝粒子的zeta电位和沉降率对照表。由表2可看出酞菁蓝原样粒子的表面zeta电位为0.327 mV，荷电很低，几乎不带电荷;改性后酞菁蓝粒子的zeta电位明显升高至38.9 mV。说明改性后能够大大提高酞菁蓝粒子的表面荷电，从而能够提高粒子电泳时的响应速度、缩短其响应时间，改性效果良好。表2中同时给出了将酞菁蓝原样加入分散介质四氯乙烯中和改性后的电泳液分别静置30 d的沉降率。可以看出酞菁蓝原样沉降率高达94.7%，沉降严重;改性后的酞菁蓝电泳液沉降率仅为5.2%，沉降率明显降低。这是因为改性使得酞菁蓝粒子粒径减小、同时较高地表面荷电有利于其均匀分布和稳定性的提高。

　　2.3电泳液的封装及其电泳显示性能将电子墨水按1.3节中所述封装好制作成电泳显示器后接通电源，即可实现蓝白双色显示。图6为封装后的蓝白双色电子墨水显示图片使用30 mV的直流稳压电源。在下基板上事先刻蚀好要显示的图样“北化”，封装完成后，分别向两块基板上接上反向电压。因为墨水中蓝色的酞菁蓝粒子表面带正电荷，白色的二氧化钛粒子表面带负电荷。因此当上基板通正电压、下基板通负电压时，二氧化钛粒子向上基板移动，酞菁蓝粒子向下基板移动，显示出图6(a)的图像;反之则显示出图6(b)的图像。封装后的显示器可保存电泳液30 d而不出现气泡、漏液情况，说明封装可以达到持久保存电泳液的效果。将封装好的显示器放入电泳特性仪中进行测试，计算响应时间。其中测试波形设置为正弦波、振幅50 mV、频率0.5 Hz、波形循环输出。酞菁蓝原样由于粒径大、沉降率高、表面zeta电位低等原因几乎不能实现电泳显示。将改性后的酞菁蓝配成蓝白电泳液进行测试，可以看到反复显示图6中所出现的图像，其响应时间(刷屏时间)平均为224 ms。其刷屏显示50次后的响应时间和对比度没有明显变化说明电泳液具有一定的显示稳定性。将改性后的酞菁蓝电泳液静置30 d后再配成蓝白电泳液进行测试，仍然可以看到反复显示图6中所出现的图像，但其响应时间(刷屏时间)增加至平均311 ms。静置30 d后的电泳液的显示效果虽有一定的下降，但仍达到了较好的稳定性能要求。3结论(1)改性后的酞菁蓝电泳粒子的红外谱图上出现改性剂硬脂胺的长链C—H键的伸缩振动峰，说明改性成功。(2)改性后的酞菁蓝电泳粒子的粒度分布集中，最可几粒径从1100 nm降低至270 nm;zeta电位从0.327 mV升高至38.9 mV;沉降率从94.7%降低至5.2%。(3)将制备出的酞菁蓝电子墨水和自制二氧化钛电子墨水配制成蓝白电子墨水，可以实现蓝白双色显示，其响应时间平均为224 ms，且电泳液的稳定性和重复性良好。(4)本文采用的封装材料和方法解决了耐溶剂问题，封装后可保存30 d不出现气泡、漏液的现象。