專利名稱：聚苯胺/蒙脫土納米復合材料電流變液及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種聚合物/粘土納米復合材料電流變液及其制備技術，特別涉及聚苯胺/蒙脫土納米復合材料電流變液。
電流變液是由高介電常數、低電導的易極化電介質顆粒分散于低介電常數的絕緣油中形成的懸浮體系。目前，電流變液的性能還未達到實用化要求，其中最主要的制約因素是電場激勵下的力學值不高以及抗沉降性較差。關于分散相材料的研究大多集中在無機氧化物和有機高分子聚合物材料兩個領域內。無機類材料曾是電流變液的主要研究對象，但普遍存在力學性能偏低，抗沉降穩(wěn)定性差等缺點；后來多采用有機聚合物作為電流變液的分散相，有機聚合物作為電流變液由于其具有較高的熱穩(wěn)定性、較低的密度及易于控制而受到人們的極大重視，其中聚苯胺(PANI)被認為是最有希望的電流變液材料之一。盡管其力學值比無機材料有一定的提高且抗沉降性較好，但距工業(yè)化應用仍有一定的距離。近年來，有機/無機混雜材料由于其獨特的性能引起了人們的廣泛關注，尤其是有機聚合物/層狀蒙脫土嵌入混雜材料因其制備簡單、物理機械性能優(yōu)越、來源廣泛，被認為是最有應用前景的復合材料。已有研究者嘗試用有機/無機復合材料作為電流變液的分散相，以充分發(fā)揮有機材料和無機材料的不同特長，實現優(yōu)勢互補，進而獲得綜合性能良好的電流變材料。
本發(fā)明的目的是提供一種有機聚合物與蒙脫土相互混雜的新型電流變液材料，其分散相與傳統(tǒng)的核殼結構式復合顆粒具有很大的不同，表現在兩種組份在納米尺度上相互交錯，這種混雜材料兼有無機材料極性大、制備過程簡便及有機材料比重小質地軟、抗沉降穩(wěn)定性好的優(yōu)點。
本發(fā)明的目的具體實施如下采用乳液共混插層法制備反應工藝。用化學純以上等級原料蒙脫土(MMT)作無機基體原料，苯胺作有機原料，過硫酸銨((NH4)2S2O8)為引發(fā)劑，室溫聚合，以一定pH值的氨水(NH3·H2O)浸泡控制電導率。
首先，將鈉基蒙脫土分散到一定量的二次去離子水中，攪拌成乳濁液；加入一定量的苯胺和鹽酸，繼續(xù)攪拌分散后，用大量去離子水洗滌，HCl調節(jié)pH值，以過硫酸銨((NH4)2S2O8)為引發(fā)劑，室溫聚合數小時，抽濾，洗滌，在一定pH值的NH3·H2O中浸泡數小時后抽濾、干燥得墨綠色粉末。用研缽研成細粉，最后將得到的粉料以顆粒/甲基硅油質量比為30％混合均勻，配制聚苯胺/蒙脫土納米復合材料電流變液。
本發(fā)明通過聚苯胺插入蒙脫土層間制得了一種力學性能較高、抗沉降性能優(yōu)異的無水電流變材料，制備工藝簡單易行，成本低廉，操作時采用的乳液共混插層法能在常溫下進行，對設備亦無特殊要求，產物的分離及后處理過程均易實現。
本發(fā)明的實現過程和材料性能由以下實施例和附圖詳細說明實施例一(純MMT電流變液)將干燥過的蒙脫土(MMT)與甲基硅油按粉末/硅油質量比30％配制成無機純MMT電流變液。測量其剪切應力與電場強度的關系如

圖1所示。實施例二(純PANI電流變液)10克苯胺和一定量的鹽酸分散到大量去離子水中，以過硫酸銨((NH4)2S2O8)為引發(fā)劑，室溫聚合12小時，抽濾，洗滌，在pH＝10的NH3·H2O中浸泡6小時后抽濾、干燥得墨綠色粉末。用研缽研成細粉，最后將得到的粉料以顆粒/甲基硅油質量比為30％混合均勻，配制純PANI電流變液。測量其剪切應力與電場強度的關系如圖1所示。實施例三(機械共混的PANI+MMT電流變液)2克聚苯胺和2克蒙脫土機械混合后用研缽研成細粉，并將所得粉末與甲基硅油按粉末/甲基硅油質量比30％混合均勻配成電流變液。測量其剪切應力與電場強度間的關系如圖1所示。
附圖及說明圖1純MMT、純PANI、機械共混的PANI+MMT以及PANI-MMT納米復合材料電流變液靜態(tài)剪切應力與電場強度(直流)間的關系曲線(20℃，剪切速率為5S-1)圖2一種PANI-MMT納米復合材料電流變液的剪切強度與剪切速率間的關系曲線(20℃)圖3一種PANI-MMT納米復合材料電流變液的表觀粘度與剪切速率的關系曲線(20℃)圖4一種PANI-MMT納米復合材料電流變液的沉降性示意圖
權利要求
1.一種聚苯胺/蒙脫土納米復合材料電流變液及其制備方法，其主要特征是電流變液由分散相聚苯胺/蒙脫土顆粒和連續(xù)相甲基硅油組成；該電流變液通過分散相材料乳液共混插層法制備及與連續(xù)相混合組成。
2.如權利要求1所述聚苯胺/蒙脫土納米復合材料電流變液及其制備方法，其特征是分散相顆粒是由苯胺單體插入蒙脫土層間，原位聚合在納米尺度上形成的微粒；分散相材料中聚苯胺/蒙脫土的質量比為5-7％。
3.一種如權利要求1所述聚苯胺/蒙脫土納米復合材料電流變液及其制備方法，其特征是制備工藝方法包括以下步驟(1)選用鈉基蒙脫土(MMT)、苯胺作為原料；過硫酸銨((NH4)2S2O8)為引發(fā)劑，二次去離子水作溶劑；鹽酸和氨水作pH值調節(jié)劑。(2)將鈉基蒙脫土分散到一定量的二次去離子水中，攪拌成乳濁液；加入一定量的苯胺和鹽酸，繼續(xù)攪拌分散后，用大量去離子水洗滌，HCl調節(jié)pH值，以過硫酸銨((NH4)2S2O8)為引發(fā)劑，室溫聚合數小時，抽濾，洗滌，在一定pH值的NH3·H2O中浸泡數小時后抽濾、干燥得墨綠色粉末。(3)將得到的墨綠色粉末用研缽研成一定細度后與甲基硅油按粉末/硅油質量比30％混合均勻，即制得聚苯胺/蒙脫土納米復合材料電流變液。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種聚苯胺/蒙脫土(PANI－MMT)納米復合材料電流變液及其制備技術,其分散相與傳統(tǒng)的核殼結構式復合顆粒有很大的不同,表現在兩種組份在納米尺度上相互交錯,這種混雜材料兼有無機材料極性大、制備過程簡便及有機材料比重小質地軟、抗沉降穩(wěn)定性好的優(yōu)點。PANI－MMT納米復合材料的電流變效應較聚苯胺、蒙脫土以及機械共混的聚苯胺/蒙脫土電流變液有較大改善,在3kV/mm(DC)時,靜態(tài)屈服應力達9.1kPa(5S
文檔編號C08L79/00GK1376768SQ0110679
公開日2002年10月30日 申請日期2001年3月26日 優(yōu)先權日2001年3月26日
發(fā)明者趙曉鵬, 路軍 申請人:西北工業(yè)大學