專利名稱：極性液體/高嶺土插層復(fù)合顆粒電流變液材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種極性液體/高嶺土插層復(fù)合顆粒電流變液材料，特別涉及二甲基亞砜/高嶺土插層復(fù)合顆粒電流變液材料。
電流變液(Electrorheological Fluid簡(jiǎn)稱ER流體)是一種新型智能材料，在減振、機(jī)械傳動(dòng)、自控、機(jī)電一體化等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。目前，電流變液的性能還未達(dá)到實(shí)用化要求，其中最主要的制約因素是電場(chǎng)激勵(lì)下的力學(xué)值不高以及抗沉降性較差。關(guān)于電流變液分散相材料的研究大多集中在無(wú)機(jī)氧化物和有機(jī)高分子聚合物材料兩個(gè)領(lǐng)域內(nèi)。無(wú)機(jī)類材料曾經(jīng)是電流變液的主要研究對(duì)象，歐洲專利EP0396237利用硅鋁酸鹽作為電流變液的分散相顆粒，其成分為(Al2O3)b(SiO2)c，b∶c在1∶1～1∶9范圍內(nèi)，但存在力學(xué)性能偏低，抗沉降穩(wěn)定性差、對(duì)設(shè)備磨損大等缺點(diǎn)；后來(lái)多采用有機(jī)高分子聚合物材料為電流變液的分散相(如H.Block and J.P.Kelly，U.K.Patent，2170510(1985))，盡管其力學(xué)值通常比無(wú)機(jī)材料高且抗沉降性較好，但制備工藝復(fù)雜，有的毒性大，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。為解決上述問(wèn)題，已有研究者嘗試用有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合材料作為電流變液的分散相，以充分發(fā)揮有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料的不同特長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，進(jìn)而獲得綜合性能良好的電流變材料。日本專利JP10121084采用核殼型電流變液顆粒，其核為有機(jī)聚合物，表面包覆電導(dǎo)率為103～10-11Omega-1/cm的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料及酞菁染料。日本專利JP10140171公告了一種無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化顆粒作為電流變液的分散相，該分散相顆粒是一骨骼狀的無(wú)機(jī)聚合物由M-O-M與O-[Si-(R)2-O-]n基團(tuán)鍵合而成，將金屬的醇鹽和具有末端羥基的聚硅氧烷溶解在有機(jī)溶劑中，加水使其水解得到無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合顆粒。該電流變液具有較低的密度，可防止顆粒的沉降。利用有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合材料作為電流變液的分散相具有抗沉降性好、力學(xué)值高等優(yōu)點(diǎn)，但仍存在適用材料范圍窄，制備工藝較復(fù)雜、成本高等問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是提供一種極性液體與高嶺土相互作用的新型電流變液材料，其分散相與包覆的復(fù)合顆粒不同，極性液體(如二甲基亞砜)直接插入高嶺土層間，與高嶺土層間羥基和氧形成氫鍵而形成均相的有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合物。這種化學(xué)性質(zhì)均一的復(fù)合材料既具有粘土礦物特有的吸附性、分散性、流變性、多孔性、表面酸性，又具有有機(jī)化合物比重小，抗沉降穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。
本發(fā)明目的具體實(shí)施如下采用直接插層法制備復(fù)合微粒。用化學(xué)純以上等級(jí)原料，高嶺土作無(wú)機(jī)基體，極性液體(如二甲基亞砜)作有機(jī)原料。首先，將高嶺土在150℃下干燥2h，去除水份，加入一定量的極性液體到高嶺土中，80℃下攪拌反應(yīng)20小時(shí)。再將反應(yīng)后的復(fù)合微粒置于烘箱60℃下干燥，達(dá)所要求的極性液體/高嶺土的質(zhì)量比后停止干燥，用研缽研成細(xì)粉，最后將得到的復(fù)合微粒以顆粒/甲基硅油重量比為30％混合均勻，配制成極性液體/高嶺土復(fù)合顆粒電流變液材料。
本發(fā)明通過(guò)二甲基亞砜插入高嶺土層間制得了一種性能價(jià)格比高、抗沉降性能和溫度穩(wěn)定性優(yōu)異的無(wú)水電流變液材料，原料價(jià)格低廉，制備工藝簡(jiǎn)單易行，反應(yīng)過(guò)程易于控制，對(duì)設(shè)備無(wú)特殊要求。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過(guò)程和材料性能由以下實(shí)施例和附圖詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施例一(純高嶺土電流變液)將150℃下干燥2h后的高嶺土與甲基硅油按顆粒/硅油重量比30％配制成純高嶺土電流變液，測(cè)量其剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系如

圖1所示。
實(shí)施例二(二甲基亞砜/高嶺土復(fù)合物電流變液)首先，將高嶺土在150℃下干燥2h，去除水份。再把一定量的二甲基亞砜加入到高嶺土中，80℃下攪拌反應(yīng)20小時(shí)。再將反應(yīng)后的復(fù)合微粒置于烘箱中60℃干燥，達(dá)到一定二甲基亞砜的含量(如2％，6％，10％，14％)后停止干燥。用研缽將復(fù)合微粒研成細(xì)粉，最后將得到的復(fù)合微粒以顆粒/甲基硅油重量比為30％混合均勻，配制成二甲基亞砜/高嶺土復(fù)合顆粒電流變液材料。測(cè)量其剪切應(yīng)力與剪切速率間的關(guān)系如圖1所示，表觀粘度與剪切速率間的關(guān)系如圖2所示。
實(shí)施例三(丙三醇/高嶺土復(fù)合物電流變液)按實(shí)施例二的制備工藝過(guò)程，極性液體采用丙三醇，重復(fù)上述工藝過(guò)程制備丙三醇百分含量分別為2％，6％，10％的丙三醇/高嶺土復(fù)合顆粒，并按顆粒/硅油重量比30％配制成電流變液。測(cè)量其剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系如圖3所示。
權(quán)利要求
1.一種極性液體/高嶺土復(fù)合顆粒電流變液材料。其特征是材料的分散相為二甲基亞砜/高嶺土復(fù)合微粒，連續(xù)相基液為甲基硅油；制備該電流變液分散相材料選用直接插層法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述極性液體/高嶺土復(fù)合顆粒電流變液材料，其特征是分散相顆粒是由二甲基亞砜直接插入高嶺土層間，形成有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合物，分散相材料中二甲基亞砜/高嶺土的質(zhì)量比為2～14％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述極性液體/高嶺土復(fù)合顆粒電流變液材料，其特征是制備過(guò)程包括以下步驟(1)選用高嶺土、二甲基亞砜、甲基硅油作為原料；(2)將高嶺土在150℃下干燥2h，去除水份；(3)將二甲基亞砜加入高嶺土中，80℃下攪拌反應(yīng)20小時(shí)；(4)將復(fù)合微粒置于60℃烘箱內(nèi)干燥，達(dá)所要求之二甲基亞砜/高嶺土的質(zhì)量比后停止，用研缽研成一定細(xì)度；(5)將所制微粒與甲基硅油按顆粒/硅油重量比為30％混合均勻，配制成二甲基亞砜/高嶺土復(fù)合顆粒電流變液材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種極性液體/高嶺土插層復(fù)合顆粒電流變液材料，特別涉及二甲基亞砜/高嶺土插層復(fù)合顆粒電流變液材料。與傳統(tǒng)的包覆式或共聚型有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合顆粒不同，本電流變液的分散相是二甲亞砜和高嶺土兩種組份在分子尺度上的均一相材料，它兼有無(wú)機(jī)化合物制備簡(jiǎn)便、成本低廉及有機(jī)物抗沉降性好、力學(xué)值高的特點(diǎn)，強(qiáng)電場(chǎng)下的力學(xué)值較高，另外抗沉降性比純高嶺土電流變液有所改善。本發(fā)明的材料制備工藝十分簡(jiǎn)單，成本低廉，反應(yīng)過(guò)程易于控制。
文檔編號(hào)C10M125/26GK1434105SQ02114420
公開(kāi)日2003年8月6日 申請(qǐng)日期2002年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月23日
發(fā)明者趙曉鵬, 王寶祥 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)