[發(fā)明專利]剪切增稠流體用分散相粒子、制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011480135.4
• 申請(qǐng)日: 2020-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN112695518B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 代曉青;張中威;熊自明;孫慜倩;段力群;吳健安;夏一鷺;董璐;王濤;林源;田永良;劉華超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): D06M11/74
• 分類號(hào): D06M11/74;D06M11/46;D06M11/79;D06M15/37;D06M101/20
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 毛燕飛

本發(fā)明公開了一種剪切增稠流體用分散相粒子、制備方法和應(yīng)用，分散相粒子的制備包括A：將氧化石墨烯按比例分散于溶液中，在超聲的條件下進(jìn)行破碎；B：在隔絕光線的條件下，加入納米氧化物粒子，攪拌，直至得到混合均勻的分散液；C：繼續(xù)向步驟二所得到的混合分散液中加入多巴胺鹽酸鹽，并用氨水將PH調(diào)節(jié)至8.5?9.5，在隔絕光線的條件下充分?jǐn)嚢柚辽?0h；之后離心、水洗，得到剪切增稠流體用分散相粒子。本發(fā)明制備的剪切增稠流體用分散相粒子通過利用聚多巴胺自身的黏附性來包裹納米顆粒，增強(qiáng)了氧化石墨烯片層和納米顆粒的連接，同時(shí)在剪切增稠流體中聚多巴胺可通過金屬離子配位間接吸附其他分子，有利于剪切增稠流體的形成，提高剪切增稠流體的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于剪切增稠流體領(lǐng)域，具體涉及一種剪切增稠流體用分散相粒子、制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

剪切增稠流體(Shear Thickening Fluid，STF)，是由分散相粒子和分散介質(zhì)組成的一種非牛頓力學(xué)行為可逆流體，在平衡狀態(tài)下，表現(xiàn)為分散膠體形式；在高速剪切作用時(shí)，其剪切黏度會(huì)隨著剪切速率的增大而增加。絕大多數(shù)分散體系如懸浮液、乳膠、高分子-填料體系等均具有剪切增稠的行為。

在高分子溶液中加入納米粒子，納米粒子具有很高的表面吸附能，可以將高分子不同的鏈單元吸附在一起，起到類似交聯(lián)劑的作用，研究證實(shí)加入納米粒子可以使高分子溶液出現(xiàn)剪切增稠行為。納米粒子的種類較少以及含納米粒子的剪切增稠流體的制備復(fù)雜，制約著其應(yīng)用。

將Kevlar纖維、超高分子量聚乙烯纖維等的紗線浸漬含功能納米粒子的剪切增稠流體形成復(fù)合材料，該復(fù)合材料在受剪切力、沖擊力時(shí)有明顯的剪切增稠反應(yīng)，變得更為強(qiáng)韌的基體可以吸收沖擊能量以及抵抗剪切應(yīng)變?；趯?duì)剪切增稠的研究成果，可以設(shè)計(jì)出質(zhì)量輕、體積小、更多功能、更加人性化的防護(hù)裝備。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出一種剪切增稠流體用分散相粒子、制備方法和應(yīng)用。

實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種制備剪切增稠流體用分散相粒子的方法，包括以下步驟：

A：將氧化石墨烯按比例分散于溶液中，在超聲的條件下進(jìn)行破碎；

B：在隔絕光線的條件下，加入納米氧化物粒子，攪拌，直至得到混合均勻的分散液；

C：繼續(xù)向步驟二所得到的混合分散液中加入多巴胺鹽酸鹽，并用氨水將PH調(diào)節(jié)至8.5-9.5，在隔絕光線的條件下充分?jǐn)嚢柚辽?0h；

以上步驟中，所述氧化石墨烯的加入順序放置在第一步或最后一步，所述納米氧化物粒子和所述多巴胺鹽酸鹽可為無次序加入；

D：待氧化石墨烯、納米氧化物粒子和多巴胺鹽酸鹽混合完全后，離心、水洗，得到剪切增稠流體用分散相粒子。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟A中，氧化石墨烯按1-2g/L的比例加入到溶液中。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟B中，納米氧化物粒子按5-10g/L的比例加入到溶液中。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟C中，多巴胺鹽酸鹽按2-5g/L的量加入到溶液中。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟二，所述納米氧化物粒子為二氧化鈦或二氧化硅，所選用的納米氧化物粒子的直徑分散在5～20nm之間。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括將步驟三得到的所述分散相粒子采用凍干法進(jìn)行干燥得到分散相粒子粉末。

本發(fā)明還提供了一種采用制備方法制作的剪切增稠流體用分散相粒子，其特征在于：由氧化石墨烯、納米氧化物和聚多巴胺組成，所述的聚多巴胺通過極性基團(tuán)與所述氧化石墨烯相連，所述的納米氧化物吸附在所述氧化石墨烯的片層結(jié)構(gòu)上或被所述聚多巴胺包裹住。