一种强电荷感应性复合介电弹性体的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种强电荷感应性复合介电弹性体的制备方法，属于介电弹性体制备技术领域。针对现有制备的硅橡胶复合介电弹性体，由于硅橡胶为非极性分子，导致复合介电弹性体介电常数低，对电荷感应较弱的问题，通过制备磁性水凝胶颗粒，对腐殖酸溶液进行吸附并干燥，制备富含腐殖酸的凝胶颗粒，由于腐殖酸在反应中提供带负电的配体，以与带正电荷的金属离子络合，可直接起配体作用，因此可以影响电性，继而影响硅橡胶介电复合弹性体对电荷的响应速率，本发明专利技术制备的强电荷感应性复合介电弹性体通过腐殖酸吸附凝胶颗粒进行填充，提髙了复合材料力学性能，使复合材料在低电压下能够获得高的电致形变，且制备步骤简单，绿色安全无污染。

Method for preparing strong charge induction composite dielectric elastomer

The invention relates to a preparation method of a strong charge induction composite dielectric elastomer, belonging to the technical field of dielectric elastic preparation. Aiming at the preparation of silicone rubber composite dielectric elastomer, the silicone rubber as a nonpolar molecule, the resulting composite dielectric elastomer low dielectric constant, the charge induction is weak, the preparation of magnetic hydrogel particles through the system, the adsorption of humic acid solution and drying, preparation of gel particles rich in humic acid and because of the negatively charged ligands provide humic acid in the reaction, the complex with metal ions with positive charge, can directly act as a ligand can thus affect the electricity, thereby affecting the response rate of silicone rubber composite dielectric elastomer on the charge, the preparation of strong charge induction composite dielectric elastic body by adsorption of humic acid gel particles, improving the mechanical properties of composite materials, the composite material can obtain high electric deformation under low voltage, and the preparation procedure is simple, green safe Pollute.

【技术实现步骤摘要】
一种强电荷感应性复合介电弹性体的制备方法
本专利技术涉及一种强电荷感应性复合介电弹性体的制备方法，属于介电弹性体制备

技术介绍
随着高新技术的不断发展，新材料技术已经成为科学家们热点探索和研究的前沿领域，是现代科技发展的支柱。材料技术是制约所有工程领域发展的关键，新材料的创新引领着革命性新技术的出现和发展。其中，电介质材料是诸多新材料中非常重要的一类材料，是人们生活和生产中必须的物质基础。电介质材料从广义上来讲泛指在电场作用下能建立极化的一切物质。超纯半导体材料的发现和化合物半导体材料的研究应用，引发了电子技术的腾飞和集成电路的变革，带领人们进入信息社会，这是典型的电介质发展应用的结果。介电弹性体在电场作用下可以产生很大的应变。目前，介电弹性体是科学家最为关注的电子型EAP驱动材料。基于介电弹性体的柔性驱动器有着较大的作用力和形变量、较高的效率和较快的响应速度等特点，且质轻、价廉、噪音小、可塑性强。良好的综合性能决定了介电弹性体广泛的应用前景。硅橡胶是一种常用的介电弹性体基体，具有柔性好、弹性模量低、机电响应快、力学性能稳定、生物相容性好等优点，是一种比较理想的介电弹性体基体，但因硅橡胶是非极性分子，存在介电常数低，对电荷感应较弱、力学强度不足等缺点。所以制备一种响应较快，电荷感应性能较强的硅橡胶复合介电弹性体很有必要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对现有制备的硅橡胶复合介电弹性体，由于硅橡胶为非极性分子，导致复合介电弹性体介电常数低，对电荷感应较弱的问题，提供了一种通过制备磁性水凝胶颗粒，对腐殖酸溶液进行吸附并干燥，制备富含腐殖酸的凝胶颗粒，由于腐殖酸在反应中提供带负电的配体，以与带正电荷的金属离子络合，可直接起配体作用，因此可以影响电性，继而影响硅橡胶介电复合弹性体对电荷的响应速率，有效改善复合介电弹性体介电常数低，对电荷感应较弱的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）称取0.3～0.5gN,N’-亚甲基双丙烯酰胺、22～25g（3-丙烯酰胺丙基）三甲基氯化铵和8～10mL去离子水置于三口烧瓶中，搅拌混合25～30min后，对三口烧瓶中添加2～3g纳米四氧化三铁颗粒和1～2g过硫酸钾，在65～70℃下水浴加热25～30min后，制备得磁性凝胶液；（2）将上述制备的磁性凝胶液冷冻干燥并碾磨，收集得磁性凝胶颗粒，随后按质量比1:500，将腐殖酸粉末置于去离子水中，搅拌混合并用0.45μm的微孔滤膜过滤，收集滤液制备得腐殖酸溶液，随后按质量比1:10，将磁性凝胶颗粒与腐殖酸溶液搅拌混合，在室温下静置陈化20～24h，随后过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥制备得腐殖酸吸附凝胶颗粒；（3）称取5～8g硅橡胶置于80～100mL四氢呋喃中，搅拌混合并置于烧杯中，对烧杯中添加8～10g上述制备的腐殖酸吸附凝胶颗粒，在200～300W下超声分散10～15min，制备得基体分散液；（4）按重量份数计，分别称量10～15份四氢呋喃、10～15份聚二甲基硅氧烷、35～40份基体分散液和1～2份二月桂酸二丁基锡置于三口烧瓶中，搅拌混合10～15min后，并将其浇注至不锈钢模具中，在室温下静置固化1～2h后，再在175～180℃、3～5MPa条件下，热压处理1～2h，随后静置冷却至室温，脱模即可制备得强电荷感应性复合介电弹性体。本专利技术制备的强电荷感应性复合介电弹性体介电常数稳定性较好，在100Hz下，介电常数可达25.32，且在高频状态下，介电损耗为0.2杨氏模量为0.95MPa，拉伸强度为1.58MPa，断裂伸长率为250.5%。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术制备的强电荷感应性复合介电弹性体通过腐殖酸吸附凝胶颗粒进行填充，有效提髙了复合材料力学性能，保证了复合材料良好的柔韧性，同时使复合材料在低电压下能够获得高的电致形变；（2）本专利技术制备步骤简单，绿色安全无污染。具体实施方式首先称取0.3～0.5gN,N’-亚甲基双丙烯酰胺、22～25g（3-丙烯酰胺丙基）三甲基氯化铵和8～10mL去离子水置于三口烧瓶中，搅拌混合25～30min后，对三口烧瓶中添加2～3g纳米四氧化三铁颗粒和1～2g过硫酸钾，在65～70℃下水浴加热25～30min后，制备得磁性凝胶液；将上述制备的磁性凝胶液冷冻干燥并碾磨，收集得磁性凝胶颗粒，随后按质量比1:500，将腐殖酸粉末置于去离子水中，搅拌混合并用0.45μm的微孔滤膜过滤，收集滤液制备得腐殖酸溶液，随后按质量比1:10，将磁性凝胶颗粒与腐殖酸溶液搅拌混合，在室温下静置陈化20～24h，随后过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥制备得腐殖酸吸附凝胶颗粒；称取5～8g硅橡胶置于80～100mL四氢呋喃中，搅拌混合并置于烧杯中，对烧杯中添加8～10g上述制备的腐殖酸吸附凝胶颗粒，在200～300W下超声分散10～15min，制备得基体分散液；按重量份数计，分别称量10～15份四氢呋喃、10～15份聚二甲基硅氧烷、35～40份基体分散液和1～2份二月桂酸二丁基锡置于三口烧瓶中，搅拌混合10～15min后，并将其浇注至不锈钢模具中，在室温下静置固化1～2h后，再在175～180℃、3～5MPa条件下，热压处理1～2h，随后静置冷却至室温，脱模即可制备得强电荷感应性复合介电弹性体。实例1首先称取0.3gN,N’-亚甲基双丙烯酰胺、22g（3-丙烯酰胺丙基）三甲基氯化铵和8mL去离子水置于三口烧瓶中，搅拌混合25min后，对三口烧瓶中添加2g纳米四氧化三铁颗粒和1g过硫酸钾，在65℃下水浴加热25min后，制备得磁性凝胶液；将上述制备的磁性凝胶液冷冻干燥并碾磨，收集得磁性凝胶颗粒，随后按质量比1:500，将腐殖酸粉末置于去离子水中，搅拌混合并用0.45μm的微孔滤膜过滤，收集滤液制备得腐殖酸溶液，随后按质量比1:10，将磁性凝胶颗粒与腐殖酸溶液搅拌混合，在室温下静置陈化20h，随后过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥制备得腐殖酸吸附凝胶颗粒；称取5g硅橡胶置于80mL四氢呋喃中，搅拌混合并置于烧杯中，对烧杯中添加8g上述制备的腐殖酸吸附凝胶颗粒，在200W下超声分散10min，制备得基体分散液；按重量份数计，分别称量10份四氢呋喃、10份聚二甲基硅氧烷、35份基体分散液和1份二月桂酸二丁基锡置于三口烧瓶中，搅拌混合10min后，并将其浇注至不锈钢模具中，在室温下静置固化1h后，再在175℃、3MPa条件下，热压处理1h，随后静置冷却至室温，脱模即可制备得强电荷感应性复合介电弹性体。实例2首先称取0.4gN,N’-亚甲基双丙烯酰胺、23g（3-丙烯酰胺丙基）三甲基氯化铵和9mL去离子水置于三口烧瓶中，搅拌混合27min后，对三口烧瓶中添加2g纳米四氧化三铁颗粒和2g过硫酸钾，在67℃下水浴加热27min后，制备得磁性凝胶液；将上述制备的磁性凝胶液冷冻干燥并碾磨，收集得磁性凝胶颗粒，随后按质量比1:500，将腐殖酸粉末置于去离子水中，搅拌混合并用0.45μm的微孔滤膜过滤，收集滤液制备得腐殖酸溶液，随后按质量比1:10，将磁性凝胶颗粒与腐殖酸溶液搅拌混合，在室温下静置陈化22h，随后过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥制备得腐殖酸吸附凝胶颗粒；称取7g硅橡胶置于90mL四氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强电荷感应性复合介电弹性体的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取0.3～0.5gN,N’‑亚甲基双丙烯酰胺、22～25g（3‑丙烯酰胺丙基）三甲基氯化铵和8～10mL去离子水置于三口烧瓶中，搅拌混合25～30min后，对三口烧瓶中添加2～3g纳米四氧化三铁颗粒和1～2g过硫酸钾，在65～70℃下水浴加热25～30min后，制备得磁性凝胶液；（2）将上述制备的磁性凝胶液冷冻干燥并碾磨，收集得磁性凝胶颗粒，随后按质量比1:500，将腐殖酸粉末置于去离子水中，搅拌混合并用0.45μm的微孔滤膜过滤，收集滤液制备得腐殖酸溶液，随后按质量比1:10，将磁性凝胶颗粒与腐殖酸溶液搅拌混合，在室温下静置陈化20～24h，随后过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥制备得腐殖酸吸附凝胶颗粒；（3）称取5～8g硅橡胶置于80～100mL四氢呋喃中，搅拌混合并置于烧杯中，对烧杯中添加8～10g上述制备的腐殖酸吸附凝胶颗粒，在200～300W下超声分散10～15min，制备得基体分散液；（4）按重量份数计，分别称量10～15份四氢呋喃、10～15份聚二甲基硅氧烷、35～40份基体分散液和1～2份二月桂酸二丁基锡置于三口烧瓶中，搅拌混合10～15min后，并将其浇注至不锈钢模具中，在室温下静置固化1～2h后，再在175～180℃、3～5MPa条件下，热压处理1～2h，随后静置冷却至室温，脱模即可制备得强电荷感应性复合介电弹性体。...

【技术特征摘要】
1.一种强电荷感应性复合介电弹性体的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取0.3～0.5gN,N’-亚甲基双丙烯酰胺、22～25g（3-丙烯酰胺丙基）三甲基氯化铵和8～10mL去离子水置于三口烧瓶中，搅拌混合25～30min后，对三口烧瓶中添加2～3g纳米四氧化三铁颗粒和1～2g过硫酸钾，在65～70℃下水浴加热25～30min后，制备得磁性凝胶液；（2）将上述制备的磁性凝胶液冷冻干燥并碾磨，收集得磁性凝胶颗粒，随后按质量比1:500，将腐殖酸粉末置于去离子水中，搅拌混合并用0.45μm的微孔滤膜过滤，收集滤液制备得腐殖酸溶液，随后按质量比1:10，将磁性凝胶颗粒与腐殖酸溶液搅拌混合，在室温下静置陈...

【专利技术属性】
技术研发人员：周丽花，蒋玉芳，
申请(专利权)人：常州市鼎日环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32