[發明專利]一種高性能巨電流變彈性體及其制備和測試方法

有效

• 申請號: 202110645356.0
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113214648B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 時權;王麗娟;溫維佳;薛廠;張萌穎;巫金波
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K3/08;C08K9/04;C08K5/098;G01N3/08
• 代理公司: 北京華創智道知識產權代理事務所(普通合伙) 11888
• 代理人: 彭隨麗

本發明涉及化工技術領域，特別涉及一種高性能巨電流變彈性體及其制備和測試方法，包含電流變顆粒、導電金屬顆粒、PDMS聚合物和硅油；電流變顆粒和導電金屬顆粒構成雙分散相；PDMS聚合物和硅油構成雙連續相；電流變顆粒和導電金屬顆粒分散于所述雙連續相中；導電金屬顆粒材質包含金和銀；導電金屬顆粒形狀包含片狀；導電金屬顆粒粒徑0.1?100μm。本發明具有以下優點：采用添加導電金屬顆粒及優化的添加量提高了平行于電場方向上的壓縮模量與垂直于電場方向上的剪切模量，同時避免了導電擊穿的問題，同時添加尿素包裹的鈦氧基草酸鋇具有更高的相對電流變效應，能夠快速的響應外部電場、良好的時間穩定性和良好的自愈性。

技術領域

本發明涉及化工技術領域，特別涉及一種高性能巨電流變彈性體及其制備和測試方法。

背景技術

電流變彈性體(BTRU)具有許多優良性能，如液體不易滲漏、器件結構設計簡單、對環境適應性良好等，引發越來越多科研工作者的關注。由于電流變彈性體的阻尼和剛度特性可以通過電場強度來控制，使其在橋梁建筑、航空航天、精密儀器的控制減震中具有較廣泛的應用前景，特別是在人工肌肉、電致驅動領域具有重要應用價值。

本發明的發明人發現的，電流變彈性體存在以下缺點：相對電流變效應不高，從而限制其剛度調控范圍。現有技術中，人們通過制備不同的顆粒、改變聚合物基體、改善顆粒與基體的界面等方式來提高電流變彈性體的相對電流變效應，尤其是制備各向同性的電流變彈性體，提高電流變彈性體的相對電流變效應，但一直在于垂直于電場方向上的剪切模量，而對平行于電場方向上的壓縮模量提高難以實現，以上缺點難以滿足在橋梁建筑、航空航天、精密儀器的控制減震中應用；電流變彈性體中添加導電材料原理上可以改進相對電流變效應，但由于其導電性較高，容易增加電流變彈性體擊穿的風險，一直沒有相關研究進展。

在此基礎上，為了進一步提升電流變彈性體的剛度調控范圍，從而實現更多的應用場景，在電流變彈性體中摻雜導電顆粒提高其相對電流變效應及壓縮模量具有重要意義。

發明內容

本發明實施方式的目的在于提供了一種高性能巨電流變彈性體及其制備和測試方法，摻雜導電顆粒提高其相對電流變效應及壓縮模量、剪切模量，從而實現更多的應用場景。

一種高性能巨電流變彈性體，包含雙分散相電流變顆粒和導電金屬顆粒、雙連續相PDMS聚合物和硅油；所述雙分散相分散于所述雙連續相中；

所述導電金屬顆粒材質包含金和銀中任何一種或多種；和，所述導電金屬顆粒形狀包含片狀；和，所述導電金屬顆粒粒徑0.1-100μm；

包括40wt％-60wt％的所述電流變顆粒、0-1wt％所述導電金屬顆粒、20wt％-30wt％的所述PDMS聚合物和20wt％-30wt％的所述硅油。

優選的，所述電流變顆粒包含尿素包裹的鈦氧基草酸鋇。

優選的，所述導電金屬顆粒的含量為所述變彈性體總質量的0wt％、0.1wt％、0.25wt％、0.5wt％、0.75wt％或1wt％。

優選的，所述導電金屬顆粒的最優含量為所述變彈性體總質量0.5wt％。

優選的，所述PDMS聚合物由PDMS預聚物和固化劑聚合而成；和/或，所述PDMS預聚物包含聚二甲基(甲基乙烯基硅氧烷)；和/或，所述PDMS預聚物粘度為25℃下4000-6500pcs；和/或，所述固化劑包含聚二甲基(甲基氫基硅氧烷)；和/或，所述PDMS預聚物同所述固化劑的使用質量配比為10:1；和/或，所述PDMS預聚物與所述硅油使用質量比為1:1。

優選的，所述硅油采用的是未交聯的聚二甲基硅氧烷，和/或，所述硅油黏度為0.1-100cst；和/或，所述硅油聚合度為13-360。