[發明專利]一種MOF-Ti/聚苯胺納米復合材料電流變液及其制備方法

在審

• 申請號: 201810810106.6
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN108774562A
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 王寶祥;溫晴錕;王成偉;于壽山;郝春成;陳克正
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C10M159/18
• 分類號: C10M159/18;C10M157/10;C10M171/00;C10N40/16
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 郝團代

本發明涉及一種電流變液材料及其制備方法，特別涉及一種MOF?Ti/聚苯胺納米復合顆粒的電流變液材料。該電流變液的分散相是由MOF?Ti納米粒子與生長于其上的聚苯胺納米顆粒復合而成的包覆型納米復合顆粒，連續相為二甲基硅油；其制備工藝是先采用溶劑熱法制備出MOF?Ti納米粒子作為前驅體，再利用改性的原位聚合法在MOF?Ti納米粒子前驅體上生長出聚苯胺，制備出MOF?Ti/聚苯胺納米復合材料。所制備的MOF?Ti/聚苯胺納米復合材料形貌獨特，近似為柱狀。MOF?Ti納米粒子在與聚苯胺結合后改善了材料的性能，從而使材料的綜合性能，特別是電流變性能得到了很大的優化。附圖中顯示了MOF?Ti/聚苯胺納米復合材料電流變液剪切應力與電場強度的關系。

技術領域

本發明涉及一種電流變液材料及其制備方法，具體涉及一種MOF-Ti/聚苯胺納米復合材料電流變液及其制備方法。

背景技術

電流變液(Electrorheological Fluids簡稱ERF)是一種新型的智能材料，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。該膠體的黏度會隨著電場強度的增強而顯著增大，當電場增大到一個閾值，該膠體的流變特性就會發生改變。這一過程十分迅速，通常發生在幾毫秒的過程內，并且轉變過程具有可逆性。這也就意味著電流變液的流變特性會隨著電場的變化而發生變化。在不加外加電場時，流體呈現出牛頓流體的特性，但是在外電場強度足夠高時，能夠轉變成“彈性固體”，對外呈現出賓漢流體的性質。電流變液在機械工程、汽車工程、控制工程等領域的應用范圍非常廣泛。通常情況下，固體粒子的性質決定電流變液性能的好壞，是電流變液的關鍵。因此研究具有高電流變效應的分散相材料成為電流變領域的關鍵問題。近年來的相關研究集中在具有高電流變性能的分散相的制備方面，并且取得了一定的成果。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，所得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。

由金屬離子和有機配體構成的金屬有機骨架(MOF)是一種新型的結晶微孔材料，具有比表面積大、結構可調等優點，由于其固有的孔隙率，可調的骨架和可調節的孔徑，在許多領域表現出巨大的潛力，因此受到越來越多的關注.另外，在制備MOFs時通過選擇不同的金屬配位中心和有機配體，不僅可以獲得大量不同類型的質子源，而且還可以構建有效的氫鍵傳遞網絡結構，大幅度提高質子傳導性能。MIL-125(一種形成Ti的MOF)作為一種新型的多孔材料，具有可調節的孔隙率，大的比表面積，表現出優異的催化和儲氫等特性。

聚苯胺(PANI)具有優異的物理化學性能、獨特摻雜機制和良好的環境穩定性，而且具有原料廉價易得、合成工藝簡便等優點，成為眾多科學家們研究最多的一類導電高分子材料和最有可能實現工業化應用的導電高分子，其電導率可以通過摻雜-去摻雜進行調節。本發明的目的提供一種納米/納米核殼結構材料，配制的電流變液具有較高剪切應力值，優良的抗沉淀性能，性能比微米顆粒及納米顆粒電流變液都有較大提高。采用有機無機納米復合的方式，既發揮了有機物密度小抗沉淀性好的特點，又利用了無機物極性大，電場響應能力強的特點，充分體現了有機無機納米復合的優點。制備過程采用溶劑熱法和改性的原位聚合法相結合，制備過程簡單，易操作。

發明目的和內容

本發明的目的是提供一種新穎的MOF-Ti/聚苯胺包覆型納米復合顆粒電流變液材料，其分散相是類似柱狀的MOF-Ti納米粒子與生長于其上的聚苯胺納米顆粒復合而成的包覆型納米復合顆粒，連續相為二甲基硅油。