CN103422341A - 一种剪切增稠液的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种剪切增稠液的制备方法，采用分散相是纳米二氧化硅粒子和分散介质是聚乙二醇，共同配置成一定分散体系，纳米二氧化硅的粒径形状为球形，分散介质的分子量有一定的要求。通过烘干去除气泡，制成一定规格的剪切增稠液，该剪切增稠液在低剪切速率下，出现剪切变稀现象，在高剪切速率下，出现剪切增稠现象。

Description

一种剪切增稠液的制备方法
1.技术领域
本发明涉及一种剪切增稠液的制备方法。
2.背景技术
在许多国家包括我国，枪支是受到严格管制的，但是来自匕首、刺刀等尖利锐器的威胁却无处不在，而且许多从事高质量商业性机械加工的人员也在受到加工刀具的威胁。传统防刺材料厚重、体积大、不灵活，仅能对肢体的躯干部位进行保护，而无法对一些关节部位如膝盖等进行有效保护，面临着防护性能和灵活性难以兼顾的矛盾。
剪切增稠液体(STF)由分散相粒子和分散介质组成，是一种非牛顿力学行为可逆流体，在平衡状态下表现为分散胶体形式，在高速剪切力作用时，其粘度急剧增加，表现为固体行为。STF的这种特性，会给生产带来负面影响，如破坏生产设备和导致粒子团聚等。但也可利用STF的这种增稠性能化害为利为人类服务，如设计阻尼控制设备用于减震领域，还可用在个体防护领域，提高防护性能，或者在相同防护性能下，减轻装甲重量，改善穿着舒适性。
3.发明内容
本发明提供了一种剪切增稠液的制备方法，采用分散相是纳米SiO2粒子和分散介质是聚乙二醇，配置成一定分散体系，通过烘干去除气泡，制成一定规格的剪切增稠液。该剪切增稠液在低剪切速率下，出现剪切变稀现象，在高剪切速率下，出现剪切增稠现象。
4.附图说明
图1为未浸渍STF的芳纶机织布
图2为浸渍STF后的芳纶机织布
图3为未浸渍STF的芳纶机织布的穿刺破坏
图4为浸渍STF的芳纶机织布的穿刺破坏
图4可知经过剪切增稠液浸渍过的芳纶机织布受到穿刺冲击时，除了穿刺点处的纤维承担负荷外，周边的纤维也提供阻挡作用，因而提高防护能力。
5.具体实施方式
下面结合具体实施对本发明作进一步的阐述。
实施1
以粒径直径为20nm的SiO2为分散相，PEG300为分散介质，采用机械搅拌法。具体步骤如下：
(1)将搅拌棒插入三口烧瓶后固定在恒速搅拌仪上，三口烧瓶的下方放有超声波，调试搅拌仪，使搅拌棒的叶片能够稳定旋转。
(2)计算配置10％固含量的STF体系所需的SiO2和PEG的质量并称重。
(3)向三口烧瓶中加入PEG，打开恒速搅拌仪和超声波，搅拌仪的速度设定为600r/min，在搅拌过程中逐渐加入SiO2粉末，在高速搅拌和超声震荡的作用下尽量均匀地分散在PEG中。
(4)当SiO2粉末全部加入PEG后，继续搅拌一段时间，同时三口烧瓶下方的超声波也继续对其振荡分散。
(5)将(4)步制得的样品置于温度为25℃真空干燥箱中24h。
对得到的剪切增稠液进行流变性能测试，得到了先剪切变稀后剪切增稠的流变性能曲线，符合剪切增稠液应用于个人装甲的要求。
实施2
以粒径直径为40nm的SiO2为分散相，PEG500为分散介质，采用机械搅拌法。具体步骤如下：
(1)将搅拌棒插入三口烧瓶后固定在恒速搅拌仪上，三口烧瓶的下方放有超声波，调试搅拌仪，使搅拌棒的叶片能够稳定旋转。
(2)计算配置20％固含量的STF体系所需的SiO2和PEG的质量并称重。
(3)向三口烧瓶中加入PEG，打开恒速搅拌仪和超声波，搅拌仪的速度设定为600r/min，在搅拌过程中逐渐加入SiO2粉末，在高速搅拌和超声震荡的作用下尽量均匀地分散在PEG中。
(4)当SiO2粉末全部加入PEG后，继续搅拌一段时间，同时三口烧瓶下方的超声波也继续对其振荡分散。
(5)将(4)步制得的样品置于温度为25℃真空干燥箱中24h。
对得到的剪切增稠液进行流变性能测试，得到了先剪切变稀后剪切增稠的流变性能曲线，符合剪切增稠液应用于个人装甲的要求。
实施3
以粒径直径为80nm的SiO2为分散相，PEG700为分散介质，采用机械搅拌法。具体步骤如下：
(1)将搅拌棒插入三口烧瓶后固定在恒速搅拌仪上，三口烧瓶的下方放有超声波，调试搅拌仪，使搅拌棒的叶片能够稳定旋转。
(2)计算配置30％固含量的STF体系所需的SiO2和PEG的质量并称重。
(3)向三口烧瓶中加入PEG，打开恒速搅拌仪和超声波，搅拌仪的速度设定为600r/min，在搅拌过程中逐渐加入SiO2粉末，在高速搅拌和超声震荡的作用下尽量均匀地分散在PEG中。
(4)当SiO2粉末全部加入PEG后，继续搅拌一段时间，同时三口烧瓶下方的超声波也继续对其振荡分散。
(5)将(4)步制得的样品置于温度为25℃真空干燥箱中24h。
对得到的剪切增稠液进行流变性能测试，得到了先剪切变稀后剪切增稠的流变性能曲线，符合剪切增稠液应用于个人装甲的要求。

Claims (4)

1.一种剪切增稠液的制备方法，原料包括分散相和分散介质。其特征在于：所述的分散相采用纳米二氧化硅(SiO2)粒子，形状为球形，粒径为20nm，40nm和80nm；分散介质为聚乙二醇(PEG)，分子量为300，500，700。
2.根据权利要求书(1)，纳米二氧化硅粒子是通过行星式球磨法制成。
3.根据权利要求书(1)，向分散介质聚乙二醇中加入纳米二氧化硅粒子采用边搅拌边加入，并配制成固相体积分数一定的SiO2/PEG分散体系。
4.根据权利要求(3)，将分散体系置于25℃的真空烘箱中24h，除去其中的气泡，得到稳定的剪切增稠液。
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