[發(fā)明專利]一種交聯(lián)淀粉增強(qiáng)復(fù)合剪切增稠彈性體

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110339505.0
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113072810B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐進(jìn);周家星;袁久剛;范雪榮;高衛(wèi)東
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08L3/04;C08K3/38;C08J3/24;D06M15/11;D06M15/643;D06M11/82;B32B27/28;B32B27/20;B32B27/18;B32B27/12;B32B5/02;B32B33/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發(fā)明公開了一種交聯(lián)淀粉增強(qiáng)復(fù)合剪切增稠彈性體，屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過采用交聯(lián)淀粉與剪切增稠膠進(jìn)行復(fù)合，形成了高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，解決了原有剪切增稠材料的冷流性問題，同時(shí)又具有更好的可加工性、初始彈性模量與彈性恢復(fù)能力，有利于在長時(shí)間使用過程中保持整體的防護(hù)性能而不至于衰減。本發(fā)明制備得到的剪切增稠彈性體不僅保持了良好的抗沖擊性能，還具有優(yōu)異的穩(wěn)定性能(即無冷流性)。在實(shí)際應(yīng)用過程中作為芯材易于封裝，在面材破損時(shí)失去密封性時(shí)，剪切增稠彈性體不會像剪切增稠膠泄露。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種交聯(lián)淀粉增強(qiáng)復(fù)合剪切增稠彈性體，屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著人們安全意識的提高，防護(hù)緩沖材料市場日益擴(kuò)大，基于剪切增稠液(Shearthickening Fluid,STF)與剪切增稠膠(Shear thickening Gel,STG)的各種防護(hù)材料由于其質(zhì)量輕、防護(hù)性能好的特性愈加受到研究者的關(guān)注；剪切增稠增強(qiáng)材料在低剪切速率下呈現(xiàn)類液態(tài)，在高動(dòng)載下粘度急劇增大呈類固態(tài)性質(zhì)，其抗沖擊與阻尼性能極具增加。目前應(yīng)用與研究最為廣泛的是剪切增稠液，但其存在著先天缺陷，使用中封裝較為困難且分散相易沉降，連續(xù)相易揮發(fā)，從而影響整體性能。剪切增稠膠是由硅油與硼酸共混后加熱制備的，其在加熱過程中硅油封端的羥基與硼酸脫水縮合，硼酸帶來的B元素將具有空的p軌道，而O原子上具有多余的電子，兩者具有微弱的吸引力，通過共用電子對產(chǎn)生類似于氫鍵的B-O瞬時(shí)交聯(lián)鍵。該交聯(lián)鍵的產(chǎn)生和斷裂具有可逆性，且強(qiáng)度低于普通化學(xué)鍵又高于分子間作用力。在一般情況下剪切增稠膠內(nèi)部大分子長鏈會發(fā)生纏結(jié)；當(dāng)受到較小外力載荷時(shí)，剪切增稠膠間大分子會發(fā)生相對滑移，體系會有足夠的時(shí)間打開B-O鍵與纏結(jié)；外力載荷較大時(shí)，由于作用時(shí)間較短，B-O鍵與大分子間的纏結(jié)來不及打開，導(dǎo)致整體粘度急劇上升。然而純剪切增稠膠的初始粘度、儲能模量和屈服應(yīng)力較低，在長期使用過程中具有一定冷流性，于是解決剪切增稠材料的這些固有缺陷便成為新的研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

【技術(shù)問題】

本發(fā)明實(shí)際要解決的技術(shù)問題是提供了一種性能穩(wěn)定無冷流性、具有良好的能量耗散能力和抗沖擊性能的剪切增稠彈性體。

【技術(shù)方案】

針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問題，本發(fā)明通過采用交聯(lián)淀粉與剪切增稠膠進(jìn)行復(fù)合，形成了高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，解決了原有剪切增稠材料的冷流性問題，同時(shí)又具有更好的可加工性、初始彈性模量與彈性恢復(fù)能力，有利于在長時(shí)間使用過程中保持整體的防護(hù)性能而不至于衰減。本發(fā)明制備得到的剪切增稠彈性體不僅保持了良好的抗沖擊性能，還具有優(yōu)異的穩(wěn)定性能(即無冷流性)。在實(shí)際應(yīng)用過程中作為芯材易于封裝，在面材破損時(shí)失去密封性時(shí)，剪切增稠彈性體不會像剪切增稠膠泄露。

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種交聯(lián)淀粉增強(qiáng)復(fù)合剪切增稠膠，所述交聯(lián)淀粉增強(qiáng)復(fù)合剪切增稠膠包括交聯(lián)淀粉和剪切增稠膠；所述交聯(lián)淀粉和剪切增稠膠的質(zhì)量比為(1-6)：(4-9)。其中，交聯(lián)淀粉作為填充劑。

優(yōu)選地，所述交聯(lián)淀粉和剪切增稠膠的質(zhì)量比為(4-6)：(4-6)。淀粉含量過高，在受到外力時(shí)，淀粉與剪切增稠膠之間的作用過小，會產(chǎn)生分離，防護(hù)性能反而降低。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述交聯(lián)淀粉包括戊二醛交聯(lián)淀粉、三氯氧磷交聯(lián)淀粉、三偏磷酸鈉交聯(lián)淀粉、己二酸交聯(lián)淀粉或六偏磷酸鹽交聯(lián)淀粉。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述剪切增稠膠(STG)是一種由聚二甲基硅氧烷和硼酸在高溫下反應(yīng)合成的防護(hù)材料。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，聚二甲基硅氧烷和硼酸的質(zhì)量比為(10-100):1。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種改善剪切增稠彈性體冷流性的方法，所述方法是采用交聯(lián)淀粉作為填充劑，添加到剪切增稠彈性體中，以改善剪切增稠彈性體的冷流性。