一种剪切增稠液、涂料及其制备方法及涂料的用途技术

本发明专利技术公开了一种剪切增稠液、涂料及其制备方法及涂料的用途，该剪切增稠液包括：改性的纳米氧化物粉末和季铵盐；所述季铵盐是将咪唑类试剂与卤代醇或卤代烷烃进行季铵化反应得到的；所述改性的纳米氧化物粉末是通过将纳米氧化物粉末与氨基硅氧烷偶联剂进行偶联接枝反应得到的。本发明专利技术上述实施方式提供的本实施例提供的剪切增稠液中，改性的纳米氧化物粒子和季铵盐二者的协同作用，使改性的纳米氧化物粉末/室温下的液态的季铵盐基的剪切增稠更容易发生，剪切增稠更显著。剪切增稠更显著。剪切增稠更显著。

【技术实现步骤摘要】
一种剪切增稠液、涂料及其制备方法及涂料的用途


[0001]本专利技术涉及防护领域、涂层领域，尤其是涉及一种剪切增稠液、涂料及 其制备方法及涂料的用途。

技术介绍

[0002]为了降低和防止爆炸所产生的爆轰产物对目标的破坏，提高材料的抗爆 性能，通常情况下是采用增加防护介质的厚度、采用复合结构和开发新材料 等方法，其中增加介质厚度会影响机动性反而对生存能力产生影响，复合结 构的复杂性也限制了部分技术的应用。因此，引入新材料提高介质的抗冲击、 防爆性能成为了一种有效的手段。
[0003][0004]目前在防护领域中引入的新材料主要包括合金化合物、织物纤维以及一 些高分子材料，由于高分子材料中的剪切增稠液(Shear thickening fluid， STF)具有吸能特性优异、与涂层的相容性好、抗菌及耐腐蚀效果好等特点， 将其加入聚氨酯涂层中，能够满足现代军事地面及临时防护的要求，可以在 防护领域中广泛应用。
[0005]STF主要是由纳米分散相和高分子量分散介质组成。在遭受能量冲击时，STF可以通过纳米粒子的团聚来吸收能量，减少冲击能量。但由于纳米分散 相中的纳米粒子本身的粒径比较小，纳米粒子在未受到外界作用力时也会产 生自团聚的现象，导致剪切增稠液的吸能效果降低，从而影响到涂层的防护 保护效果。

技术实现思路

[0006](一)专利技术目的
[0007]本专利技术的目的是提供一种剪切增稠液的制备方法，该剪切增稠液的制备 方法中，通过采用氨基硅氧烷偶联剂对纳米氧化物粒子的表面进行改性，使 得纳米氧化物粒子表面接枝有氨基硅氧烷基团，使得改性的纳米氧化物粒子 具有较强的疏水性，能够降低剪切增稠液中的纳米粒子的自聚团现象，此外 该方法将季铵盐(离子液体)作为分散介质，利用纳米粒子表面基团与离子 液体之间的范德华力或者氢键的相互作用，能使剪切分散的更均匀，提高剪 切增稠液的防爆效果。
[0008](二)技术方案
[0009]为解决上述问题，本专利技术的第一方面提供了一种剪切增稠液，包括：改 性的纳米氧化物粉末和季铵盐；所述季铵盐是将咪唑类试剂与卤代醇或卤代 烷烃进行季铵化反应得到的；所述改性的纳米氧化物粉末是通过将纳米氧化 物粉末与氨基硅氧烷偶联剂进行偶联接枝反应得到的。
[0010]在一些实施例中，改性的纳米氧化物粉末占季铵盐质量的23％～43％。
[0011]根据本专利技术的第二方面，提供了一种剪切增稠液的制备方法，包括：将 纳米氧化物粉末与氨基硅氧烷偶联剂进行偶联接枝反应，得到改性的纳米氧 化物粉末；将咪唑类试剂与卤代醇或卤代烷烃进行季铵化反应，得到相应的 季铵盐；将所述改性的纳米氧化物粉
末分散在所述季铵盐中，得到剪切增稠 液。
[0012]在一些实施例中，所述将纳米氧化物粉末与氨基硅氧烷偶联剂进行偶联 接枝反应，得到改性的纳米氧化物粉末，包括：将纳米氧化物粉末与乙醇的 水溶液混合均匀得到第一混合液；将氨基硅氧烷偶联剂放入纯净水中，并超 声分散均匀，得到水解的偶联剂；将水解的偶联剂与所述第二混合液混合均 匀，并调节溶液的PH值在所述纳米氧化物粉末对应的PH值范围内，并在 70
‑
90℃温度环境下搅拌至反应完全后得到混合物；提取所述混合物中的沉淀 并干燥得到所述改性的纳米氧化物粉末。
[0013]在一些实施例中，纳米氧化物粉末为纳米Nano
‑
TiO2粉末、纳米Nano
‑
SiO2粉末、纳米Nano
‑
ZnO粉末或纳米Nano
‑
Al2O3粉末中的一种；所述氨基硅氧烷 偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷。
[0014]在一些实施例中，将咪唑类试剂与卤代醇或卤代烷烃进行季铵化反应， 得到季铵盐，包括：将咪唑类试剂与卤代醇或卤代烷混合，磁力搅拌至反应 完全，得到粗产物；当粗产物为液体粗产物，将所述液体粗产物并进行干燥， 得到液态的所述季铵盐；或者当所述粗产物为固体粗产物，将所述季铵盐在 有机溶剂中与一价钠盐进行置换反应，得到含有卤化钠的第一混合液；将所 述第一混合液过滤得到滤液，并对所述滤液中的有机溶剂去除，得到液态的 所述季铵盐。
[0015]在一些实施例中，在所述当粗产物为液体粗产物，将所述液体粗产物并 进行干燥，得到液体状态的所述季铵盐之后，还包括：将所述液体状态的季 铵盐在有机溶剂中与一价钠盐进行置换反应，得到含有卤化钠的第一混合液； 将所述第一混合液过滤得到滤液，并对所述滤液中的有机溶剂去除，得到所 述季铵盐。
[0016]在一些实施例中，咪唑类试剂为1
‑
乙烯基咪唑；所述卤代醇为2
‑
溴乙醇、 溴丙醇、溴丁醇、3
‑
溴
‑1‑
丙醇、4
‑
溴
‑1‑
丁醇或12
‑
溴
‑1‑
十二烷醇；所述卤 代烷烃为溴乙烷、溴丙烷。一价钠盐为NaBF4、NaHSO3或NaSCN。
[0017]根据本专利技术的第三方面，还提供了一种涂料，包括聚醚多元醇、助剂和 异氰酸酯和第一方面提供的方法制备的剪切增稠液。
[0018]在一些实施例中，剪切增稠液的质量占多元醇和异氰酸酯质量和的1％
‑
5％；所述异氰酸酯与所述聚醚多元醇的质量比为1：1。
[0019]根据本专利技术的第四方面，提供了第三方面的涂料的用途，用于涂覆于衣 物、建筑物、盾牌或防护用具上。
[0020]根据本专利技术的第五方面，提供了一种涂料的制备方法，包括：按照第二 方面的方法制备剪切增稠液；将所述剪切增稠液与聚醚多元醇和助剂混合， 得到混合材料；剪切增稠液的质量占多元醇和异氰酸酯质量和的1％
‑
5％；所 述异氰酸酯与所述聚醚多元醇的质量比为1：1；将所述混合材料与异氰酸酯 混合，得到涂料。
[0021](三)有益效果
[0022]本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0023]本专利技术上述实施方式提供的剪切增稠液的制备方法，采用氨基硅氧烷偶 联剂对氧化物纳米粒子进行表面改性，使得纳米氧化物粒子表面接枝有氨基 硅氧烷基团，使得改性后的纳米氧化物粒子具有较强的疏水性，能够有效降 低纳米粒子的自团聚现象，另外本专利技术实施方式将咪唑类试剂与卤代醇或卤 代烷发生季铵化反应，得到季铵盐，可以使得季
铵盐中的有机阳离子引入羟 基，一方面使季铵盐的粘度增加，以其为分散介质时，在剪切作用下产生的 流体力增加，可能有利于改性的纳米氧化物粒子簇在季铵盐中的生成。另一 方面，阳离子上引入羟基以后，其也可以与改性的纳米粒子表面的硅羟基形 成氢键作用，改性的纳米粒子表面的氢键相互作用增多，可能使纳米粒子的 分散性更好，粒子间平均距离减小，这也利于粒子簇的生成。综上所述，本 实施例提供的剪切增稠液中，改性的纳米氧化物粒子和季铵盐二者的协同作 用，使改性的纳米氧化物粉末/室温下的液态的季铵盐基的剪切增稠更容易发 生，剪切本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种剪切增稠液，其特征在于，包括：改性的纳米氧化物粉末和季铵盐；所述季铵盐是将咪唑类试剂与卤代醇或卤代烷烃进行季铵化反应得到的；所述改性的纳米氧化物粉末是通过将纳米氧化物粉末与氨基硅氧烷偶联剂进行偶联接枝反应得到的。2.根据权利要求1所述的剪切增稠液，其特征在于，所述改性的纳米氧化物粉末占所述季铵盐质量的23％～43％。3.一种剪切增稠液的制备方法，其特征在于，包括：将纳米氧化物粉末与氨基硅氧烷偶联剂进行偶联接枝反应，得到改性的纳米氧化物粉末；将咪唑类试剂与卤代醇或卤代烷烃进行季铵化反应，得到相应的季铵盐；将所述改性的纳米氧化物粉末分散在所述季铵盐中，得到剪切增稠液。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将纳米氧化物粉末与氨基硅氧烷偶联剂进行偶联接枝反应，得到改性的纳米氧化物粉末，包括：将纳米氧化物粉末与乙醇的水溶液混合均匀得到第一混合液；将氨基硅氧烷偶联剂放入纯净水中，并超声分散均匀，得到水解的偶联剂；将水解的偶联剂与所述第二混合液混合均匀，并调节溶液的PH值在所述纳米氧化物粉末对应的PH值范围内，并在70
‑
90℃温度环境下搅拌至反应完全后得到混合物；提取所述混合物中的沉淀并干燥得到所述改性的纳米氧化物粉末。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述纳米氧化物粉末为纳米Nano
‑
TiO2粉末、纳米Nano
‑
SiO2粉末、纳米Nano
‑
ZnO粉末或纳米Nano
‑
Al2O3粉末中的一种；所述氨基硅氧烷偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷。6.根据权利要求3
‑
5任一项所述的方法，其特征在于，所述将咪唑类试剂与卤代醇或卤代烷烃进行季铵化反应，得到相应的季铵盐，包括：将咪唑类试剂与卤代醇或卤代烷混合，磁力搅拌至反应完全，得到粗产物；当粗产物为液体粗产物，将所述液体粗产物进行干燥，得到液态的所述季铵盐；或者当所述粗产物为固体粗产物，将所述季...

【专利技术属性】
技术研发人员：亓锋，向泽辉，亓峰，胡帆，欧阳晓平，齐福刚，赵镍，曹红帅，
申请(专利权)人：青岛格林沃德新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：