[發明專利]一種輕質剪切增稠凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201710756467.2
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107474544B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 陳卓;羅世彬;張正
• 申請（專利權）人: 湖南御邦華安新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K7/24;C08K3/36;C08K3/38
• 代理公司: 長沙智路知識產權代理事務所(普通合伙) 43244
• 代理人: 曲超

本發明涉及一種輕質剪切增稠凝膠，所述剪切增稠凝膠的原料包括如下重量份：聚二甲基硅氧烷800～1500份、空心微球50～200份、硼酸60～150份、二氧化硅粉末30～120份。本發明還公開了制備所述剪切增稠凝膠的方法，具體為：在所述聚二甲基硅氧烷中加入所述硼酸、所述二氧化硅粉末及所述空心微球，攪拌，混合制成基料；將所述基料溶于有機溶劑中，即得。本發明所述的輕質剪切增稠凝膠采用空心微球改性傳統剪切增稠凝膠，使得剪切增稠凝膠整體質量輕盈，粘度降低。同質量的剪切增稠凝膠應用至樣品中，添加了空心微球的防護效果明顯增強。本發明采用的制備方法，操作簡單，可大規模推廣于工業應用。

技術領域

本發明涉及屬于高分子材料領域，具體涉及一種基于空心微球的輕質剪切增稠凝膠及其的制備方法。

背景技術

剪切增稠凝膠是一種新型的智能抗撞擊材料，在常態下呈流體狀態，當受到高速剪切或外力沖擊時，材料的粘度及強度會立即提高，由流態轉變為類固態，達到抗沖擊防護的效果。美國N.J.Wagner等人首先提出利用這種剪切增稠體系制備防護裝甲的構想，并且研究了不同粒徑的納米二氧化硅分散在聚乙二醇體系的剪切流變性。2005年英國D3O公司開發了一種具有剪切增稠能力的膨脹性泡沫，并且將其應用于運動服裝護具，如滑雪服、摩托車服、自行車騎行服、水上運動服等，以及警用、軍用防護裝備等等。

目前的現有技術，剪切增稠體系大多分為兩種，一種由納米二氧化硅分散在聚乙二醇的體系中，在高速剪切速率下，二氧化硅納米顆粒與聚乙二醇之間因氫鍵作用形成粒子簇，導致整個體系在高的剪切速率下具有類固態行為，從而具有良好的防護效果。另一種是利用硼化物改性聚硅氧烷或端羥基聚硅氧烷，均是一種具有剪切增稠效應的膠泥態硅系高分子材料，具有明顯的抗沖擊和防穿刺性能。但是兩種方法制備的剪切增稠凝膠均存在較為厚重的缺陷，這樣就導致了如果應用于產品，會加重產品的切身重量，同時也會提高產品的成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種輕質的剪切增稠凝膠，按重量份計，制備所述剪切增稠凝膠的原料包括如下組分：

本發明通過加入輕質的空心微球，與甲基硅油和硼酸高速混合制備的一種剪切增稠凝膠，具有質量輕盈，能夠有效提高產品的減震、抗沖擊性能。

所述聚二甲基硅氧烷為100cs聚二甲基硅氧烷、10cs聚二甲基硅氧烷中的一種或兩種；當所述聚二甲基硅氧烷為100cs聚二甲基硅氧烷和10cs聚二甲基硅氧烷的兩種組合時，制得的剪切增稠凝膠性能較好。

優選地，當所述100cs聚二甲基硅氧烷與所述10cs聚二甲基硅氧烷的質量比為1:0.2～1.2時，效果更優；進一步優選為1:0.4～0.9；當100cs聚二甲基硅氧烷與10cs聚二甲基硅氧烷的質量比為7:6時，效果最優。

其中，100cs聚二甲基硅氧烷與所述10cs聚二甲基硅氧烷中100cs、100cs具體指粘度，這兩種原料可直接采購獲得。

所述空心微球為3M空心微球；所述空心微球選自陶瓷微球和玻璃微球中的一種或兩種；本發明優選采用玻璃微球。

所述二氧化硅的粒徑為50-800nm，優選為100-500nm。

作為本發明的優選方案，提供一種剪切增稠凝膠，按重量份計，制備所述剪切增稠凝膠的原料包括如下組分：

本發明的又一目的在于，提供一種制備上述任一剪切增稠凝膠的方法，在所述聚二甲基硅氧烷中加入所述硼酸、所述二氧化硅粉末及所述空心微球，攪拌，混合制成基料；將所述基料溶于有機溶劑中，即得。

所述攪拌在120～200℃的溫度條件下，以60-80r/min的速率，攪拌2～5h。