[發明專利]球形鋁粉/聚苯胺核-殼結構復合電流變液

有效

• 申請號: 201310466294.2
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103468348A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 張國防;龔舉浩;李子美;張偉強;高子偉;崔丹;朱序陽;南寶江
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: C10M161/00
• 分類號: C10M161/00;C10M169/04
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

技術領域

本發明屬于電流變材料技術領域，具體涉及用聚苯胺對鋁粉表面進行改性后得到的核殼結構復合材料為分散相的電流變液。

背景技術

電流變液是一種新型智能材料，在減震、機械傳動、自控、機電一體化等領域具有巨大的應用情景。在國防工業中，由于金屬鋁粉能提高燃燒熱和燃燒密度、抑制不穩定燃燒等作用，因此，許多含能材料、特別是高能固體火箭推進劑中通常需要加入大量的鋁粉，以提高推進劑的燃燒性能以及對火箭的推動力，加之由于原材料豐富，成本較低，被廣泛應用于固體推進劑配方中。然而，鋁粉由于易團聚、與有機溶劑不兼容、以及在空氣、酸、堿性介質中易發生腐蝕等缺點，使其應用受到了一定的限制。因此，為了提高鋁粉的分散性、耐熱性以及耐酸堿性，對其進行表面改性已成為當前研究的熱點之一。專利公開號為EP0396237的歐洲專利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，但存在力學性能偏低，抗沉降穩定性差、對設備磨損大等缺點；后來多采用有機高分子聚合物材料為電流變的分散相（如H.Block?and?J.P.Kelly，U.K.Patent，2170510（1985）），但其制備工藝復雜，成本高，有的毒性大，難以實現工業化且其力學值難以達到實際應用。

作為一種新型的有機高分子導電材料，聚苯胺具有金屬不可比擬的優點，還具有獨特的摻雜機制和可相互轉換的不同電子結構態，物理化學性能優良，對光、熱穩定性好，其化學可變性大，原料來源廣泛易得，價格低廉，尤其是獨特的氧化-還原、催化性、質子交換性和光電轉換性，在許多領域顯示出廣泛的應用前景。基于聚苯胺有較高的熱穩定性，且密度又小，特別是聚苯胺的介電常數和電導率均可按需調整，對聚苯胺電流變活性的研究已引起了人們的廣泛關注。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種具有較高的屈服應力值、良好的抗沉降性的以球形鋁粉/聚苯胺核-殼結構復合粒子為分散相的電流變液。

解決上述技術問題所采用的技術方案是：該電流變液的分散相為球形鋁粉/聚苯胺核-殼結構復合粒子，球形鋁核的直徑為1～3μm，聚苯胺殼層的厚度為80～170nm，連續相為二甲基硅油。

上述的球形鋁粉/聚苯胺核-殼結構復合粒子的制備方法是：以蒸餾水為溶劑，在酸性條件下，將聚乙烯吡咯烷酮與球形鋁粉、過硫酸銨、十二烷基硫酸鈉、苯胺按質量比為1:0.25～0.75:0.15～0.35:0.05～0.15:2～3混合均勻，室溫反應24～48小時，產物用質量分數為25%～28%的氨水溶液浸泡6～36小時，得到球形鋁粉/聚苯胺核-殼結構復合粒子，所述的球形鋁粉的粒徑為1～3μm，由河南省遠洋鋁業有限公司提供。

上述的聚乙烯吡咯烷酮與球形鋁粉、過硫酸銨、十二烷基硫酸鈉、苯胺的質量比最佳為1:0.5:0.25:0.1:2.5，產物最佳用質量分數為25%～28%的氨水溶液浸泡24小時。

本發明的電流變液中球形鋁粉/聚苯胺核-殼結構復合粒子的質量與二甲基硅油的體積比為0.8～1.4g:5mL，最佳為1.2g:5mL。

本發明采用原位乳液聚合法制備成以球形鋁粉為核、聚苯胺為殼的核-殼結構復合粒子，該核-殼結構復合粒子用氨水浸泡后作為分散相得到的電流變液具有較高的屈服應力值、良好的抗沉降性能。

附圖說明

圖1是球形鋁粉的掃描電鏡照片。

圖2是實施例1制備的球形鋁粉/聚苯胺核-殼結構復合粒子的掃描電鏡照片。

圖3是球形鋁粉的透射電鏡照片。

圖4是實施例1制備的球形鋁粉/聚苯胺核-殼結構復合粒子的透射電鏡照片。

圖5是球形鋁粉、聚苯胺、實例1制備的球形鋁粉/聚苯胺核-殼結構復合粒子的熱重分析圖。

圖6是實施例1制備的球形鋁粉/聚苯胺核-殼結構復合粒子（a）和球形鋁粉（b）的XRD圖。

圖7是實施例1以及對比實施例1、2和3的電流變液的屈服應力與電場強度關系曲線圖。

圖8是實施例1以及對比實施例2電流變液的沉降性能圖。

圖9是實施例1～6電流變液在不同電場強度下屈服應力與氨水浸泡處理時間的關系曲線圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步詳細說明，但本發明不限于這些實施例。

實施例1