專利名稱：分子篩/功能性預(yù)聚物復(fù)合懸浮分散電流變液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非均相的電流變液材料，特別涉及分子篩與功能預(yù)聚物復(fù)合非均相電流變液的制備方法。
背景技術(shù)：
電流變液(Electrorheological Fluids，簡(jiǎn)稱ERF)是一種極具發(fā)展前景和工程應(yīng)用價(jià)值的智能材料。由于電流變液具有響應(yīng)速度極快、黏度可調(diào)、液固轉(zhuǎn)變、所需能耗低、可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控等特點(diǎn)，因而為新一代電-機(jī)耦合系統(tǒng)提供了良好的接口，并有可能在諸如汽車工業(yè)、液壓工業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、傳感器技術(shù)等許多部門引起革命性的變化。因而電流變液研究已成為當(dāng)前智能材料與結(jié)構(gòu)領(lǐng)域研究的重要課題。在電流變液的廣泛應(yīng)用中，人們發(fā)現(xiàn)已有的電流變液材料在性能上很難達(dá)到工程上特殊功能的應(yīng)用要求，復(fù)合分散相電流變液正是在這種情況下迅速發(fā)展起來(lái)的。所謂復(fù)合顆粒就是對(duì)一些固相顆粒進(jìn)行表面改性或者包覆其他材料，使顆粒體性能和表面性能有很大的差別。這類復(fù)合顆?？梢愿奖愕剡M(jìn)行固相顆粒的性能裁剪設(shè)計(jì)從而得到更好性能的電流變液，包括調(diào)節(jié)顆粒本身的密度以改善沉降性能，負(fù)載柔性鏈以調(diào)節(jié)粒子的表面硬度等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了提供一種性能穩(wěn)定的懸浮分散電流變液材料，從改善分散相性質(zhì)的角度，建立一個(gè)極性單體聚合的疏松多孔的載體，合成的復(fù)合電流變材料孔內(nèi)孔外相互貫通，為提高ERF的穩(wěn)定性提供很好的條件。
本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，分子篩/功能性預(yù)聚物復(fù)合懸浮分散電流變液的制備方法，以分子篩作為多孔基體材料，利用分子篩的疏松多孔結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)極性預(yù)聚物在多孔基體上進(jìn)行原位聚合，得到分子篩/功能性預(yù)聚物復(fù)合材料，把復(fù)合材料分散到分散介質(zhì)材料中得到電流變液。
所述的分子篩包括單一孔徑的介孔硅酸鹽分子篩，如MCM-41、MCM-48、MCM-50等；雜原子取代介孔硅酸鹽分子篩，如Al-MCM-41、TS-1、Ti-MSU等。
所述的功能性預(yù)聚物包括丙烯腈、丙烯酸酯類、乙烯基酯類、酰胺類不飽和單體等。
所述的分散介質(zhì)材料包括硅油、液體石蠟油、氯化石蠟油、植物油、礦物油、潤(rùn)滑材料。
所述的復(fù)合材料占電流變液體的5-30％(質(zhì)量比)。
本發(fā)明工藝先進(jìn)，制備方法簡(jiǎn)單，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及效果1.分子篩的多孔結(jié)構(gòu)給功能預(yù)聚物提供了一個(gè)聚合模板，利用原位聚合得到一種分子篩/功能預(yù)聚物復(fù)合材料，由于分子篩的多孔性，加上高分子密度較無(wú)機(jī)物小得多，使復(fù)合材料在分散介質(zhì)中的穩(wěn)定性大大提高。
2.本發(fā)明的ERF不需要水等活化劑活化即可產(chǎn)生ER效應(yīng)，且可以在電場(chǎng)作用下完成從液態(tài)到固態(tài)的相轉(zhuǎn)變。這可以克服含水ERF易腐蝕、工作溫度范圍窄、ER效應(yīng)與溫度及含水量依賴性大的缺陷。
3.本發(fā)明制備ERF還具有漏電流密度很小的特點(diǎn)，可明顯降低功率消耗。經(jīng)試驗(yàn)，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)4kV/mm時(shí)，漏電流為零。


圖1是本發(fā)明的分子篩/功能性預(yù)聚物復(fù)合電流變液的穩(wěn)定性能圖；圖2是本發(fā)明的分子篩/功能性預(yù)聚物復(fù)合電流變液的應(yīng)力掃描曲線圖；具體實(shí)施方式
實(shí)施例一在強(qiáng)堿性低溫常壓條件下，以正硅酸四乙酯為硅源，十二胺為模板劑合成出純硅Si-HMS分子篩。將0.5g分子篩加入到75ml 5％的醋酸溶液中，在46℃下攪拌0.5h，超聲0.5h，使分子篩充分分散到醋酸溶液中，然后加入9.5ml丙烯腈，充分混合后加入10ml的過硫酸鉀(6.24g)水溶液，最后滴入10ml亞硫酸氫鈉(3.12g)的水溶液，在45℃下繼續(xù)攪拌數(shù)小時(shí)，結(jié)束反應(yīng)。用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)生成物的pH值，呈中性，然后抽濾，并先后用水、乙醇、DMF、乙醇洗滌，最后樣品于75℃下真空干燥，研磨、過篩后按一定的質(zhì)量比(5-30％)分散到分散介質(zhì)中配成電流變液，測(cè)試該了電流變液的穩(wěn)態(tài)流變性能和動(dòng)態(tài)流變性能。
實(shí)施例二在強(qiáng)堿性低溫常壓條件下，以正硅酸四乙酯為硅源，硫酸鋁為鋁源，十二胺為模板劑合成出Al-HMS分子篩。將0.5g分子篩加入到75ml 5％的醋酸溶液中，在46℃下攪拌0.5h，超聲0.5h，使分子篩充分分散到醋酸溶液中，然后加入9.5g丙烯腈，充分混合后加入10ml的過硫酸鉀(6.24g)水溶液，最后滴入10ml亞硫酸氫鈉(3.12g)的水溶液，在46℃下繼續(xù)攪拌5h，結(jié)束反應(yīng)。用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)生成物的pH值，呈中性，然后抽濾，并先后用水、乙醇、DMF、乙醇洗滌，最后樣品于75℃下真空干燥，研磨、過篩后按一定的質(zhì)量比(5-30％)分散到分散介質(zhì)中配成電流變液，測(cè)試了該電流變液的穩(wěn)態(tài)流變和動(dòng)態(tài)流變性能。
實(shí)施例三以正硅酸四乙酯為硅源、聚乙二醇辛基苯基醚OP-10和十六烷基三甲基溴化胺為模板劑、氫氧化鈉為堿源合成了分子篩(MCM-41)。將0.25g分子篩加入到20ml丙烯酰胺(3.5g)的四氫呋喃溶液中，在70℃下攪拌1h，使分子篩充分浸潤(rùn)在THF溶液中，超聲分散0.5h，然后加入適量的0.05g偶氮二異丁腈，降溫至65℃，繼續(xù)攪拌2小時(shí)，結(jié)束反應(yīng)，得到一種穩(wěn)定的懸浮液。在上述的反應(yīng)物中加入50g的二甲基硅油攪拌均勻后，減壓蒸餾除去溶劑四氫呋喃，得到穩(wěn)定的分子篩/PAM-硅油懸浮液。改變加入的硅油量，得到不同濃度的電流變液，測(cè)試了該電流變液的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)和蠕變及其蠕變回復(fù)性能。
權(quán)利要求
1.分子篩/功能性預(yù)聚物復(fù)合懸浮分散電流變液的制備方法，其特征是以分子篩作為多孔基體材料，利用分子篩的疏松多孔結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)極性預(yù)聚物在多孔基體上進(jìn)行原位聚合，得到分子篩/功能性預(yù)聚物復(fù)合材料，把復(fù)合材料分散到分散介質(zhì)中得到電流變液。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的分子篩/功能性預(yù)聚物復(fù)合懸浮分散電流變液的制備方法，其特征是所述的分子篩包括單一孔徑的介孔硅酸鹽分子篩MCM-41、MCM-48、MCM-50；雜原子取代介孔硅酸鹽分子篩Al-MCM-41、TS-1、Ti-MSU。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的分子篩/功能性預(yù)聚物復(fù)合懸浮分散電流變液的制備方法，其特征是所述的功能性預(yù)聚物包括丙烯腈、丙烯酸酯類、乙烯基酯類、酰胺類不飽和單體。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的分子篩/功能性預(yù)聚物復(fù)合懸浮分散電流變液的制備方法，其特征是所述的分散介質(zhì)包括硅油、液體石蠟油、氯化石蠟油、植物油、礦物油、潤(rùn)滑材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的分子篩/功能性預(yù)聚物復(fù)合懸浮分散電流變液的制備方法，其特征是所述的復(fù)合材料占電流變液的質(zhì)量百分比為5-30％。
全文摘要
本發(fā)明公開了分子篩/功能性預(yù)聚物復(fù)合懸浮分散電流變液的制備方法，以分子篩作為多孔基體材料，利用分子篩的疏松多孔結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)極性預(yù)聚物在多孔基體上進(jìn)行原位聚合，得到分子篩/功能性預(yù)聚物復(fù)合材料，把復(fù)合材料分散到分散介質(zhì)中得到電流變液。與傳統(tǒng)的物理懸浮型電流變液不同，它利用分子篩的疏松多孔結(jié)構(gòu)，能吸附大量小分子單體，并在適當(dāng)?shù)臈l件下使其在孔內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)。這樣分子篩孔內(nèi)聚合生成的分子鏈與基體聚合物分子鏈發(fā)生纏結(jié)，孔內(nèi)生成的分子鏈亦能形成聚合物網(wǎng)絡(luò)與分子篩的無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生纏結(jié)，從而增加了聚合物基體與分子篩兩相的界面結(jié)合力。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有穩(wěn)定性能好、響應(yīng)效果優(yōu)異、低機(jī)械磨損性、低漏電流密度等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C10M149/00GK101058764SQ20071002265
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月21日
發(fā)明者嚴(yán)長(zhǎng)浩, 武莉萍, 魯萍, 代少俊, 潘生林, 張明 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)