專利名稱：極性液體/高嶺土插層復合顆粒電流變液材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種極性液體/高嶺土插層復合顆粒電流變液材料，特別涉及二甲基亞砜/高嶺土插層復合顆粒電流變液材料。
電流變液(Electrorheological Fluid簡稱ER流體)是一種新型智能材料，在減振、機械傳動、自控、機電一體化等領域具有巨大的應用前景。目前，電流變液的性能還未達到實用化要求，其中最主要的制約因素是電場激勵下的力學值不高以及抗沉降性較差。關于電流變液分散相材料的研究大多集中在無機氧化物和有機高分子聚合物材料兩個領域內。無機類材料曾經是電流變液的主要研究對象，歐洲專利EP0396237利用硅鋁酸鹽作為電流變液的分散相顆粒，其成分為(Al2O3)b(SiO2)c，b∶c在1∶1～1∶9范圍內，但存在力學性能偏低，抗沉降穩(wěn)定性差、對設備磨損大等缺點；后來多采用有機高分子聚合物材料為電流變液的分散相(如H.Block and J.P.Kelly，U.K.Patent，2170510(1985))，盡管其力學值通常比無機材料高且抗沉降性較好，但制備工藝復雜，有的毒性大，難以實現(xiàn)工業(yè)化。為解決上述問題，已有研究者嘗試用有機/無機復合材料作為電流變液的分散相，以充分發(fā)揮有機材料和無機材料的不同特長，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，進而獲得綜合性能良好的電流變材料。日本專利JP10121084采用核殼型電流變液顆粒，其核為有機聚合物，表面包覆電導率為103～10-11Omega-1/cm的無機半導體材料及酞菁染料。日本專利JP10140171公告了一種無機-有機雜化顆粒作為電流變液的分散相，該分散相顆粒是一骨骼狀的無機聚合物由M-O-M與O-[Si-(R)2-O-]n基團鍵合而成，將金屬的醇鹽和具有末端羥基的聚硅氧烷溶解在有機溶劑中，加水使其水解得到無機-有機復合顆粒。該電流變液具有較低的密度，可防止顆粒的沉降。利用有機/無機復合材料作為電流變液的分散相具有抗沉降性好、力學值高等優(yōu)點，但仍存在適用材料范圍窄，制備工藝較復雜、成本高等問題。
本發(fā)明的目的是提供一種極性液體與高嶺土相互作用的新型電流變液材料，其分散相與包覆的復合顆粒不同，極性液體(如二甲基亞砜)直接插入高嶺土層間，與高嶺土層間羥基和氧形成氫鍵而形成均相的有機/無機復合物。這種化學性質均一的復合材料既具有粘土礦物特有的吸附性、分散性、流變性、多孔性、表面酸性，又具有有機化合物比重小，抗沉降穩(wěn)定性好的特點。
本發(fā)明目的具體實施如下采用直接插層法制備復合微粒。用化學純以上等級原料，高嶺土作無機基體，極性液體(如二甲基亞砜)作有機原料。首先，將高嶺土在150℃下干燥2h，去除水份，加入一定量的極性液體到高嶺土中，80℃下攪拌反應20小時。再將反應后的復合微粒置于烘箱60℃下干燥，達所要求的極性液體/高嶺土的質量比后停止干燥，用研缽研成細粉，最后將得到的復合微粒以顆粒/甲基硅油重量比為30％混合均勻，配制成極性液體/高嶺土復合顆粒電流變液材料。
本發(fā)明通過二甲基亞砜插入高嶺土層間制得了一種性能價格比高、抗沉降性能和溫度穩(wěn)定性優(yōu)異的無水電流變液材料，原料價格低廉，制備工藝簡單易行，反應過程易于控制，對設備無特殊要求。
本發(fā)明的實現(xiàn)過程和材料性能由以下實施例和附圖詳細說明實施例一(純高嶺土電流變液)將150℃下干燥2h后的高嶺土與甲基硅油按顆粒/硅油重量比30％配制成純高嶺土電流變液，測量其剪切應力與剪切速率的關系如

圖1所示。
實施例二(二甲基亞砜/高嶺土復合物電流變液)首先，將高嶺土在150℃下干燥2h，去除水份。再把一定量的二甲基亞砜加入到高嶺土中，80℃下攪拌反應20小時。再將反應后的復合微粒置于烘箱中60℃干燥，達到一定二甲基亞砜的含量(如2％，6％，10％，14％)后停止干燥。用研缽將復合微粒研成細粉，最后將得到的復合微粒以顆粒/甲基硅油重量比為30％混合均勻，配制成二甲基亞砜/高嶺土復合顆粒電流變液材料。測量其剪切應力與剪切速率間的關系如圖1所示，表觀粘度與剪切速率間的關系如圖2所示。
實施例三(丙三醇/高嶺土復合物電流變液)按實施例二的制備工藝過程，極性液體采用丙三醇，重復上述工藝過程制備丙三醇百分含量分別為2％，6％，10％的丙三醇/高嶺土復合顆粒，并按顆粒/硅油重量比30％配制成電流變液。測量其剪切應力與剪切速率的關系如圖3所示。
權利要求
1.一種極性液體/高嶺土復合顆粒電流變液材料。其特征是材料的分散相為二甲基亞砜/高嶺土復合微粒，連續(xù)相基液為甲基硅油；制備該電流變液分散相材料選用直接插層法。
2.根據權利要求1所述極性液體/高嶺土復合顆粒電流變液材料，其特征是分散相顆粒是由二甲基亞砜直接插入高嶺土層間，形成有機/無機復合物，分散相材料中二甲基亞砜/高嶺土的質量比為2～14％。
3.根據權利要求1所述極性液體/高嶺土復合顆粒電流變液材料，其特征是制備過程包括以下步驟(1)選用高嶺土、二甲基亞砜、甲基硅油作為原料；(2)將高嶺土在150℃下干燥2h，去除水份；(3)將二甲基亞砜加入高嶺土中，80℃下攪拌反應20小時；(4)將復合微粒置于60℃烘箱內干燥，達所要求之二甲基亞砜/高嶺土的質量比后停止，用研缽研成一定細度；(5)將所制微粒與甲基硅油按顆粒/硅油重量比為30％混合均勻，配制成二甲基亞砜/高嶺土復合顆粒電流變液材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種極性液體/高嶺土插層復合顆粒電流變液材料，特別涉及二甲基亞砜/高嶺土插層復合顆粒電流變液材料。與傳統(tǒng)的包覆式或共聚型有機/無機復合顆粒不同，本電流變液的分散相是二甲亞砜和高嶺土兩種組份在分子尺度上的均一相材料，它兼有無機化合物制備簡便、成本低廉及有機物抗沉降性好、力學值高的特點，強電場下的力學值較高，另外抗沉降性比純高嶺土電流變液有所改善。本發(fā)明的材料制備工藝十分簡單，成本低廉，反應過程易于控制。
文檔編號C10M125/26GK1434105SQ02114420
公開日2003年8月6日 申請日期2002年1月23日 優(yōu)先權日2002年1月23日
發(fā)明者趙曉鵬, 王寶祥 申請人:西北工業(yè)大學