极性液体/高岭土插层复合颗粒电流变液材料制造技术

本发明专利技术涉及一种极性液体／高岭土插层复合颗粒电流变液材料，特别涉及二甲基亚砜／高岭土插层复合颗粒电流变液材料。与传统的包覆式或共聚型有机／无机复合颗粒不同，本电流变液的分散相是二甲亚砜和高岭土两种组份在分子尺度上的均一相材料，它兼有无机化合物制备简便、成本低廉及有机物抗沉降性好、力学值高的特点，强电场下的力学值较高，另外抗沉降性比纯高岭土电流变液有所改善。本发明专利技术的材料制备工艺十分简单，成本低廉，反应过程易于控制。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种极性液体/高岭土插层复合颗粒电流变液材料，特别涉及二甲基亚砜/高岭土插层复合颗粒电流变液材料。电流变液(Electrorheological Fluid简称ER流体)是一种新型智能材料，在减振、机械传动、自控、机电一体化等领域具有巨大的应用前景。目前，电流变液的性能还未达到实用化要求，其中最主要的制约因素是电场激励下的力学值不高以及抗沉降性较差。关于电流变液分散相材料的研究大多集中在无机氧化物和有机高分子聚合物材料两个领域内。无机类材料曾经是电流变液的主要研究对象，欧洲专利EP0396237利用硅铝酸盐作为电流变液的分散相颗粒，其成分为(Al2O3)b(SiO2)c，b∶c在1∶1～1∶9范围内，但存在力学性能偏低，抗沉降稳定性差、对设备磨损大等缺点；后来多采用有机高分子聚合物材料为电流变液的分散相(如H.Block and J.P.Kelly，U.K.Patent，2170510(1985))，尽管其力学值通常比无机材料高且抗沉降性较好，但制备工艺复杂，有的毒性大，难以实现工业化。为解决上述问题，已有研究者尝试用有机/无机复合材料作为电流变液的分散相，以充分发挥有机材料和无机材料的不同特长，实现优势互补，进而获得综合性能良好的电流变材料。日本专利JP10121084采用核壳型电流变液颗粒，其核为有机聚合物，表面包覆电导率为103～10-11Omega-1/cm的无机半导体材料及酞菁染料。日本专利JP10140171公告了一种无机-有机杂化颗粒作为电流变液的分散相，该分散相颗粒是一骨骼状的无机聚合物由M-O-M与O-n基团键合而成，将金属的醇盐和具有末端羟基的聚硅氧烷溶解在有机溶剂中，加水使其水解得到无机-有机复合颗粒。该电流变液具有较低的密度，可防止颗粒的沉降。利用有机/无机复合材料作为电流变液的分散相具有抗沉降性好、力学值高等优点，但仍存在适用材料范围窄，制备工艺较复杂、成本高等问题。本专利技术的目的是提供一种极性液体与高岭土相互作用的新型电流变液材料，其分散相与包覆的复合颗粒不同，极性液体(如二甲基亚砜)直接插入高岭土层间，与高岭土层间羟基和氧形成氢键而形成均相的有机/无机复合物。这种化学性质均一的复合材料既具有粘土矿物特有的吸附性、分散性、流变性、多孔性、表面酸性，又具有有机化合物比重小，抗沉降稳定性好的特点。本专利技术目的具体实施如下采用直接插层法制备复合微粒。用化学纯以上等级原料，高岭土作无机基体，极性液体(如二甲基亚砜)作有机原料。首先，将高岭土在150℃下干燥2h，去除水份，加入一定量的极性液体到高岭土中，80℃下搅拌反应20小时。再将反应后的复合微粒置于烘箱60℃下干燥，达所要求的极性液体/高岭土的质量比后停止干燥，用研钵研成细粉，最后将得到的复合微粒以颗粒/甲基硅油重量比为30％混合均匀，配制成极性液体/高岭土复合颗粒电流变液材料。本专利技术通过二甲基亚砜插入高岭土层间制得了一种性能价格比高、抗沉降性能和温度稳定性优异的无水电流变液材料，原料价格低廉，制备工艺简单易行，反应过程易于控制，对设备无特殊要求。本专利技术的实现过程和材料性能由以下实施例和附图详细说明实施例一(纯高岭土电流变液)将150℃下干燥2h后的高岭土与甲基硅油按颗粒/硅油重量比30％配制成纯高岭土电流变液，测量其剪切应力与剪切速率的关系如附图说明图1所示。实施例二(二甲基亚砜/高岭土复合物电流变液)首先，将高岭土在150℃下干燥2h，去除水份。再把一定量的二甲基亚砜加入到高岭土中，80℃下搅拌反应20小时。再将反应后的复合微粒置于烘箱中60℃干燥，达到一定二甲基亚砜的含量(如2％，6％，10％，14％)后停止干燥。用研钵将复合微粒研成细粉，最后将得到的复合微粒以颗粒/甲基硅油重量比为30％混合均匀，配制成二甲基亚砜/高岭土复合颗粒电流变液材料。测量其剪切应力与剪切速率间的关系如图1所示，表观粘度与剪切速率间的关系如图2所示。实施例三(丙三醇/高岭土复合物电流变液)按实施例二的制备工艺过程，极性液体采用丙三醇，重复上述工艺过程制备丙三醇百分含量分别为2％，6％，10％的丙三醇/高岭土复合颗粒，并按颗粒/硅油重量比30％配制成电流变液。测量其剪切应力与剪切速率的关系如图3所示。权利要求1.一种极性液体/高岭土复合颗粒电流变液材料。其特征是材料的分散相为二甲基亚砜/高岭土复合微粒，连续相基液为甲基硅油；制备该电流变液分散相材料选用直接插层法。2.根据权利要求1所述极性液体/高岭土复合颗粒电流变液材料，其特征是分散相颗粒是由二甲基亚砜直接插入高岭土层间，形成有机/无机复合物，分散相材料中二甲基亚砜/高岭土的质量比为2～14％。3.根据权利要求1所述极性液体/高岭土复合颗粒电流变液材料，其特征是制备过程包括以下步骤(1)选用高岭土、二甲基亚砜、甲基硅油作为原料；(2)将高岭土在150℃下干燥2h，去除水份；(3)将二甲基亚砜加入高岭土中，80℃下搅拌反应20小时；(4)将复合微粒置于60℃烘箱内干燥，达所要求之二甲基亚砜/高岭土的质量比后停止，用研钵研成一定细度；(5)将所制微粒与甲基硅油按颗粒/硅油重量比为30％混合均匀，配制成二甲基亚砜/高岭土复合颗粒电流变液材料。全文摘要本专利技术涉及一种极性液体/高岭土插层复合颗粒电流变液材料，特别涉及二甲基亚砜/高岭土插层复合颗粒电流变液材料。与传统的包覆式或共聚型有机/无机复合颗粒不同，本电流变液的分散相是二甲亚砜和高岭土两种组份在分子尺度上的均一相材料，它兼有无机化合物制备简便、成本低廉及有机物抗沉降性好、力学值高的特点，强电场下的力学值较高，另外抗沉降性比纯高岭土电流变液有所改善。本专利技术的材料制备工艺十分简单，成本低廉，反应过程易于控制。文档编号C10M125/26GK1434105SQ02114420公开日2003年8月6日 申请日期2002年1月23日 优先权日2002年1月23日专利技术者赵晓鹏, 王宝祥 申请人:西北工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种极性液体／高岭土复合颗粒电流变液材料。其特征是材料的分散相为二甲基亚砜／高岭土复合微粒，连续相基液为甲基硅油；制备该电流变液分散相材料选用直接插层法。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓鹏，王宝祥，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]