CN102660352B - 一种丙三醇氧钛电流变液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种丙三醇氧钛电流变液及其制备方法，属于功能材料技术领域。其特征是通过含钛化合物和丙三醇为原料反应来制备丙三醇氧钛电流变液分散相颗粒。该发明中除了钛源以外的唯一添加剂丙三醇在电流变颗粒中，同时作为反应物、极性分子、表面活性剂，具有提高电流变液强度、提高颗粒与硅油的浸润性和抗沉降性等多重作用。本发明的效果和益处：当外加电场为5kV/mm时，丙三醇氧钛电流变液的屈服强度达到220kPa，动态剪切应力达到60kPa；具有电流变强度高、电流密度低，制备工艺易于控制，质量稳定等特点。
Description
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，涉及一种电流变液及其制备方法，具体指一种以丙三醇氧钛颗粒为分散相的电流变液制备方法。
背景技术
电流变体是由可极化的分散相颗粒分散于绝缘的基液中形成的一种悬浮液，在外加电场的作用下其粘度、流变行为随电场强度的变化瞬间发生可逆、可控转变, 由极易流动的液体变成粘弹性流体、半固态流体，甚至是类固体，即其屈服应力、弹性模量能够按照需求而实时发生变化。电流变液在电场作用下软硬连续可调的奇特性质，可用于离合器、制动器、阻尼系统、减震器、阀门、机电耦合等装置中，具有广泛和重要的应用价值。
目前电流变液分散相颗粒多用溶胶凝胶法或沉淀法制备，且大都以钛的一元醇盐为前驱物，制备过程需加入大量的溶剂和添加剂来控制反应的速率，制备过程的工艺参数难于控制，因此所制备颗粒的质量极不稳定，不易实现工业化批量生产，这已成为阻碍电流变液广泛应用的瓶颈。
发明内容
本发明的目的是提供一种无水反应体系的电流变液分散相颗粒的制备方法，制备出性能高且质量稳定的电流变液分散相颗粒。
本发明的技术方案是通过含钛化合物和丙三醇为原料，通过直接沉淀法来制备丙三醇氧钛电流变颗粒。与现有电流变液制备技术相比，本发明选用的丙三醇在颗粒中含量较高。一方面丙三醇作为反应物，与含钛化合物发生醇解反应生成丙三醇氧钛颗粒；另一方面由于丙三醇本身具有很强的极性，作为极性 分子以提高颗粒的电流变性能；此外由于丙三醇氧钛颗粒含有一定量的羟基，当该颗粒与硅油混合制成电流变液时，该羟基可以与硅油中的硅氧键形成氢键作用，提高颗粒与硅油的浸润性，从而提高颗粒的电流变性能和抗沉降性。
本发明给出一种以含钛化合物和丙三醇为反应原料，以无水乙醇或无水异丙醇作为反应介质，在室温下由直接沉淀法制备的丙三醇氧钛颗粒为电流变液分散相，并与硅油混合制成的丙三醇氧钛电流变液的制备方法。
具体包括如下步骤：
1．将含钛化合物与无水乙醇或无水异丙醇按体积比为1:3进行均匀混合，得到溶液A。
2．将丙三醇与无水乙醇或无水异丙醇按体积比为1:3进行均匀混合，得到溶液B。
3．将由步骤1和步骤2获得的溶液A和溶液B，按体积比为1：0.2~4的比例进行均匀混合，形成沉淀；将形成的沉淀过滤、烘干，即得到丙三醇氧钛颗粒。
4．将所得到的丙三醇氧钛颗粒与硅油混合均匀，配置成丙三醇氧钛颗粒电流变液，其中丙三醇氧钛颗粒的质量分数为20~70%。所述的含钛化合物可以选自钛酸四丁酯、钛酸四乙酯或钛酸四异丙酯。
本发明的效果和益处是提供的丙三醇氧钛电流变液具有强电流变效应，当外加电场强度为5kV/mm时，其屈服应力可达到220kPa；制备工艺简单，易于控制，颗粒质量稳定，电流密度低，抗沉降性能高，具有实际工业应用价值。
附图说明
图1是本发明实例1中所制备的丙三醇氧钛颗粒的红外光谱图。
图2是本发明实例1中所制备的丙三醇氧钛颗粒质量分数为70%的丙三醇 氧钛电流变液的屈服应力与电场强度的关系图。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
实施例一
1．将钛酸四丁酯与无水乙醇按体积比为1:3进行均匀混合，得到溶液A。
2．将丙三醇与无水乙醇按体积比为1:3进行均匀混合，得到溶液B。
3．将由步骤1和步骤2获得的溶液A和溶液B，按体积比为1：0.5的比例进行均匀混合，形成沉淀；将形成的沉淀过滤、烘干，即得到丙三醇氧钛颗粒。
4．将所得到的丙三醇氧钛颗粒与硅油混合均匀，配置成丙三醇氧钛颗粒电流变液，其中丙三醇氧钛颗粒的质量分数为70%。当外加电场强度为5kV/mm时，该电流变液的屈服强度可达220kPa，剪切强度可达60kPa，电流密度为40μA/cm2。
实施例二
1．将钛酸四丁酯与无水异丙醇按体积比为1:3进行均匀混合，得到溶液A。
2．将丙三醇与无水异丙醇按体积比为1:3进行均匀混合，得到溶液B。
3．将由步骤1和步骤2获得的溶液A和溶液B，按体积比为1：0.2的比例进行均匀混合，形成沉淀；将形成的沉淀过滤、烘干，即得到丙三醇氧钛颗粒。
4．将所得到的丙三醇氧钛颗粒与硅油混合均匀，配置成丙三醇氧钛颗粒电流变液，其中丙三醇氧钛颗粒的质量分数为60%。当外加电场强度为5kV/mm时，该电流变液的屈服强度可达40kPa，剪切强度可达18kPa，电流密度为28μA/cm2。
实施实例三
1．将钛酸四丁酯与无水乙醇按体积比为1:3进行均匀混合，得到溶液A。
2．将丙三醇与无水乙醇按体积比为1:3进行均匀混合，得到溶液B。
3．将由步骤1和步骤2获得的溶液A和溶液B，按体积比为1：4的比例进行均匀混合，形成沉淀；将形成的沉淀过滤、烘干，即得到丙三醇氧钛颗粒。
4．将所得到的丙三醇氧钛颗粒与硅油混合均匀，配置成丙三醇氧钛颗粒电流变液，其中丙三醇氧钛颗粒的质量分数为40%。当外加电场强度为5kV/mm时，该电流变液的屈服强度可达56kPa，剪切强度可达16kPa，电流密度为18μA/cm2。
实施例四
1．将钛酸四丁酯与无水乙醇按体积比为1:3进行均匀混合，得到溶液A。
2．将丙三醇与无水乙醇按体积比为1:3进行均匀混合，得到溶液B。
3．将由步骤1和步骤2获得的溶液A和溶液B，按体积比为1：0.5的比例进行均匀混合，形成沉淀；将形成的沉淀过滤、烘干，即得到丙三醇氧钛颗粒。
4．将所得到的丙三醇氧钛颗粒与硅油混合均匀，配置成丙三醇氧钛颗粒电流变液，其中丙三醇氧钛颗粒的质量分数为20%。当外加电场强度为5kV/mm时，该电流变液的屈服强度可达12kPa，剪切强度可达5kPa，电流密度为1μA/cm2。
Claims (1)
1.一种丙三醇氧钛电流变液制备方法，其特征是由下述步骤组成：
1）将含钛化合物与无水乙醇或无水异丙醇按体积比为1:3进行均匀混合，得到溶液A；
2）将丙三醇与无水乙醇或无水异丙醇按体积比为1:3进行均匀混合，得到溶液B；
3）将由步骤1和步骤2获得的溶液A和溶液B，按体积比为1：0.2~4的比例进行均匀混合，形成沉淀；将形成的沉淀过滤、烘干，即得到丙三醇氧钛颗粒；
4）将所得到的丙三醇氧钛颗粒与硅油混合均匀，配置成丙三醇氧钛电流变液，其中丙三醇氧钛颗粒的质量分数为20~70%；所述的含钛化合物选自钛酸四丁酯、钛酸四乙酯或钛酸四异丙酯。
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