[發明專利]一種空心球電流變液及其制備方法

在審

• 申請號: 201410187951.4
• 申請日: 2014-04-27
• 公開（公告）號: CN103965993A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 王寶祥;陳克正;宋現芬;田曉莉;馬莉莉;郝春成;雷清泉;劉鵬波;梁兵
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C10M161/00
• 分類號: C10M161/00;C10M171/00;C10M169/04;C10N40/16
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技術領域

本發明涉及一種空心球電流變液材料及其制備方法，具體涉及一種多省并醌類聚合物空心球的電流變液材料及其制備方法。

背景技術

電流變液(Electrorheological Fluids簡稱ERF)是一種重要的智能材料，它通常是由高介電常數、低電導率的固體顆粒分散于低介電常數的絕緣油中而形成的懸浮體系。它具有受控變化的品質，其屈服應力、彈性模量隨外加電場的變化而變化。電流變液在在減振、機械傳動、自控、機電一體化、微驅動等領域具有巨大的應用前景。但是由于在使用過程中存在著一些不足，如顆粒的沉降，屈服應力不高，顆粒對器件的磨損，溫度效應太差導致工作溫區狹窄等問題，限制了它的廣泛應用。電流變顆粒是一種可極化顆粒，按照介電極化模型，具有高介電常數的固體顆粒在加上電場后產生強烈的極化，發生遷移，形成纖維狀鏈，進而排列成柱狀鏈，因而在剪切作用下具有抗剪的性能，類似于固體的性質。顆粒的形狀會對電流變的性能產生巨大的影響。微米顆粒電流變液的最大的應用阻礙來自于其較差的抗沉降性能；而納米顆粒電流變液由于其較高的力學值和良好的抗沉降性能受到了越來越多的關注。因此，在微米結構上修飾的納米結構能夠得到一種微米/納米包覆結構材料，可以同時兼有微米和納米顆粒的雙重優點，配制的電流變液的力學及剪切性能也比微米顆粒電流變液有了較大提高。而空心化不僅可以降低材料的密度，提高電流變液的抗沉降性，而且空心結構可以增加材料的表面和界面面積，大幅改善介電性能，從而根本上提高電流變效應。

導電高分子是指本身或經過摻雜以后具有導電能力的一類聚合物。20世紀60年代，波爾等首先合成了半導體聚合物，但實際引起人們的注意，把有機聚合物作為導電材料的研究是在20世紀70年代，從那時起人們開始關注無序材料和有機材料。導電高分子聚合物是由分子量較高的化合物構成的材料，包括塑料、橡膠、化學纖維等。它們在使用時存在電磁干擾、靜電積聚等危害，例如機器設計生產過程中由導電高分子聚合物摩擦和分離產生的靜電可致使生產停頓。隨著電路尺寸設計越來越精細，所產生的靜電靈敏度會影響器件的精準度，因此限制了導電高分子的發展。基于導電高分子結合了有機導體的優勢，既有優良的物化性質，又有潛在的應用。人們開始把興趣投向研究導電聚合物的納米結構(如納米棒、納米管、納米線、納米管等)，因為它們結合了有機導體的低維系統，具有很好的物化性能，從而具有潛在的實用價值。隨后又陸續發現了聚吡咯、聚對苯撐、聚苯硫醚、聚噻吩、聚苯胺等導電高分子，這些聚合物都有一個較長的共軛主鏈，大多具有半導體性質，進行摻雜可使其電導率接近于金屬電導率。導電高分子主要作為電極使用，在傳感器、分子導線、分子器件、金屬防腐以及電磁屏蔽上有著廣泛應用。

多省并醌類聚合物(PAQR)是一類特殊的結構型導電高分子材料，它是由芳環或者雜芳環與酸酐在路易斯酸的催化下縮聚而成的一種不溶不熔的共軛結構的剛性聚合物。常用的反應單體主要有蒽、蒽醌、紫蒽酮、吡啶、芘、四溴酸酐、四氯酸酐、均苯四甲酸酐等。ＰＡＱＲ本身就具有導電性，不需要經過摻雜等處理，純PAQR聚合物的電導率可以高達100S/m，介電常數高達300,000，這也是它區別于其它介電材料的顯著特點。PAQR聚合物的特殊性在與它既具有半導電的性質，又具有很高的介電常數，在傳感器、天然能源利用方面有重要的應用前景。南京大學專利CN20051821304A利用PAQR聚合物作為高介電常數填料，同高分子基體材料合成了穩定、易加工的高介電常數復合材料，可用于超高容量電容器、仿真器件、天然能源利用等領域。經過大量研究發現，在PAQR聚合物中除了存在電子極化、偶極子極化、離子位移極化、松弛極化外，還存在游動極化形式。游動極化，是在外加電場的作用下自由載流子沿著共軛聚合物中較大的離域長程區域內瞬時定向移動而形成的。PAQR聚合物的介電常數強烈依賴外電場的頻率，因而限制其在高頻時的應用，加之PAQR聚合物具有不溶不熔的缺點，對其應用具有一定的局限性。

發明目的和內容

本發明的目的是提供一種新穎的多省并醌類聚合物空心球電流變液材料，其分散相是多省并醌類聚合物空心球，連續相為二甲基硅油。