CN106010737A - 一种氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合电流变液及其制备方法 - Google Patents

一种氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合电流变液及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106010737A
CN106010737A CN201610393602.7A CN201610393602A CN106010737A CN 106010737 A CN106010737 A CN 106010737A CN 201610393602 A CN201610393602 A CN 201610393602A CN 106010737 A CN106010737 A CN 106010737A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene oxide
solution
titanium oxalate
barium titanium
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610393602.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106010737B (zh
Inventor
郭志猛
李琴
隋延力
吴成义
杨薇薇
韩强
杨芳
张欣悦
张晓冬
吴立成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201610393602.7A priority Critical patent/CN106010737B/zh
Publication of CN106010737A publication Critical patent/CN106010737A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106010737B publication Critical patent/CN106010737B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M161/00—Lubricating compositions characterised by the additive being a mixture of a macromolecular compound and a non-macromolecular compound, each of these compounds being essential
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M125/00—Lubricating compositions characterised by the additive being an inorganic material
    • C10M125/02—Carbon; Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M129/00—Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing oxygen
    • C10M129/02—Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing oxygen having a carbon chain of less than 30 atoms
    • C10M129/26—Carboxylic acids; Salts thereof
    • C10M129/28—Carboxylic acids; Salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
    • C10M129/30—Carboxylic acids; Salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms having 7 or less carbon atoms
    • C10M129/34—Carboxylic acids; Salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms having 7 or less carbon atoms polycarboxylic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M155/00—Lubricating compositions characterised by the additive being a macromolecular compound containing atoms of elements not provided for in groups C10M143/00 - C10M153/00
    • C10M155/02—Monomer containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/60—Electro rheological properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/14—Electric or magnetic purposes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒为介电粒子的电流变液及其制备方法，属于智能材料中的电流变液材料技术领域。其介电粒子分散相即氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合颗粒，是用化学沉淀法制备。草酸氧钛钡的厚度为1～5μm，氧化石墨烯层的厚度80～150nm，电流变液中的连续相为聚二甲基硅油。按介电粒子与连续相质量比4:1配制成电流变液，可获得较高的流变特性，即在3kV/mm电场梯度下，电流变液的屈服应力提高3倍，并具有良好的抗沉降性能。

Description

一种氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合电流变液及其制备方法
技术领域
本发明属于电流变材料技术领域，也属于智能材料技术领域，具体涉及用草酸氧钛钡对氧化石烯表面进行改性后得到的复合材料为分散相的电流变液。
背景技术
电流变液是一种由微、纳米介电颗粒分散在绝缘液体中组成的智能流体，其流变性能如剪切应力在外电场作用下能快速、可逆地出现几个数量级的变化。这种奇异的特性使得电流变液在诸如减振器、离合器、控制阀等机电转换装置方面具有广阔的应用前景。然而，根据介电极化理论设计和制备的传统型电流变液存在剪切应力较低，难以满足工业实际应用要求。2003年，温维佳等人首次发现用尿素包覆的草酸氧钛钡(BTO)纳米粒子作为介电颗粒与绝缘液体形成的悬浮液能够产生巨电流变效应，剪切应力提高数倍，解决了长期以来电流变液剪切应力较低的历史难题，但极性的尿素小分子容易分解的缺点造成流变液很不稳定，限制了这类巨电流变液的实际应用。
氧化石墨烯(GO)，为准二维层状结构，层间含有大量的羟基和羧基酸性活性基团。其离子交换容量大，长链脂肪烃、过渡金属离子、亲水性分子和聚合物等易于通过层间氢键、离子键和共价键等作用插入层间，形成层间化合物。氧化石墨烯巨大的比表面积、极性强、稳定性良好、表面丰富的官能团赋予其优异的复合性能，在经过改性和还原后可在基体中形成纳米级分散，从而使石墨烯片在改变基质的力学、流变、可渗透性和降解稳定性等方面具有更大的潜力。氧化石墨烯的介电常数和导电率均可按需调整，对氧化石墨电流变的研究已引起了人们的广泛关注。另外，由于氧化石墨烯成本低廉，原料易得，在许多领域显示出广泛的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于研究氧化石墨烯/草酸氧钛钡纳米介电颗粒的制备方法，提供一种氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米粒子，其中草酸氧钛钡颗粒粒度为1～5μm，氧化石墨烯层的厚度为80～150nm。解决的技术问题在于提供一种具有较高的屈服应力值、良好的抗沉降性的以氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒为分散相的电流变液。
上述的氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米粒子的制备方法为共沉淀法：在PH＝1时，钛酸四丁酯溶液和适量的草酸混合均匀后，形成草酸氧钛根离子，加入经硅酸四乙酯水解后的氧化石墨烯，在65℃磁力加热搅拌下逐滴加入氯化钡溶液，形成灰色沉淀，过滤、洗涤、干燥后得到的颗粒即为氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米粒子。
本发明的电流变液中氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒、聚二甲基硅油质量比为1～4:1，首混后放入球磨机球磨20min，过80目筛后得到的悬浮液即可得到电流变液产品。氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒与聚二甲基硅油的质量比为4:1时，其屈服应力值最高，使用性能最佳。
本发明氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒使用了化学共沉淀法制备的，其方法简单，原料廉价易得，氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒作为分散相得到的电流变液具有较高的屈服应力值、良好的抗沉降性能。
附图说明
图1是制备的氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒的透射电镜照片，其中灰色部分为氧化石墨烯，附着其上的黑色部分为草酸氧钛钡。
具体实施方式
实施例1：
(1)钛酸四丁酯与无水乙醇按0.1mol/L配成溶液A，加入稀盐酸调节PH值至1(2)草酸与无水乙醇按0.1mol/L配成溶液B加入稀盐酸调节PH值至1(3)氯化钡与去离子水按0.1mol/L配成溶液C，加入稀盐酸调节PH值至1(4)硅酸四乙酯与无水乙醇按体积比0.1配成溶液D(5)取用D溶液200ml加入北京602所提供的氧化石墨烯，片层状，厚度80～150nm，不规则形状，最大尺寸30um，用稀氨水调节PH值至9，制成悬浮液E(6)A溶液和B溶液按体积比1:2混合均匀后，加入悬浮液E，上述三种溶液A:B:E＝1:2:1，按上述三种溶液比例逐滴加入C溶液，形成灰色沉淀，各溶液体积比为A:B:C:E＝1:2:1:1，在65℃磁力加热搅拌1h后，用普通滤纸抽滤、反复洗涤抽滤，在80℃低真空干燥24h，得到氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒粉末。将氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒、聚二甲基硅油的质量比为1～4:1，首混后放入球磨机球磨20min，过80目筛后得到的悬浮液即可得到电流变液产品。
采用流变仪测试实施例1制备的电流变液进行屈服应力测试。氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒与聚二甲基硅油的质量比为4:1时，其屈服应力值最高，使用性能最佳，其屈服应力值在3kV/mm时达到40kPa。
实施例2：
(1)钛酸四丁酯与无水乙醇按0.1mol/L配成溶液A，加入稀盐酸调节PH值至1(2)草酸与无水乙醇按0.1mol/L配成溶液B加入稀盐酸调节PH值至1(3)氯化钡与去离子水按0.1mol/L配成溶液C，加入稀盐酸调节PH值至1(4)100ml无水乙醇加入1g北京602所提供的氧化石墨烯，片层状，厚度80～150nm，不规则形状，最大尺寸30um，制成悬浮液D(5)A溶液和B溶液按体积比1:2混合均匀后，加入悬浮液D，上述三种溶液A:B:D＝1:2:1，按上述三种溶液比例逐滴加入C溶液，形成灰色沉淀，各溶液体积比为A:B:C:D＝1:2:1:1，在65℃磁力加热搅拌1h后，用普通滤纸抽滤、反复洗涤抽滤，在80℃低真空干燥24h，得到灰色纳米颗粒粉末。将灰色纳米颗粒粉末、聚二甲基硅油的质量比为4:1，首混后放入球磨机球磨20min，过80目筛后得到的悬浮液即可得到电流变液产品。
实施例3：
(1)钛酸四丁酯与无水乙醇按0.1mol/L配成溶液A，加入稀盐酸调节PH值至1(2)草酸与无水乙醇按0.1mol/L配成溶液B加入稀盐酸调节PH值至1(3)氯化钡与去离子水按0.1mol/L配成溶液C，加入稀盐酸调节PH值至1(4)100ml无水乙醇加入1g北京602所提供的氧化石墨烯，片层状，厚度80～150nm，不规则形状，最大尺寸30um，制成悬浮液D(5)A溶液和B溶液按体积比1:2混合均匀后，逐滴加入溶液C，上述三种溶液A:B:C＝1:2:1，形成白色沉淀，待反应完全进行，在加入悬浮液D，各溶液体积比为A:B:C:D＝1:2:1:1，在65℃磁力加热搅拌1h后，用普通滤纸抽滤、反复洗涤抽滤，在80℃低真空干燥24h，得到白灰色颗粒粉末。将白灰色颗粒粉末、聚二甲基硅油的质量比为4:1，首混后放入球磨机球磨20min，过80目筛后得到的悬浮液即可得到电流变液产品。

Claims (5)

1.一种由氧化石墨烯/草酸氧钛钡制成的复合电流变液，其特征在于：用化学共沉淀法制备氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒作为分散相和聚二甲基硅油作为连续相按4:1质量比将两者混合制成电流变液。
2.根据权利要求1所述氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒电流变液，其特征在于：氧化石墨烯/草酸氧钛钡是通过共沉淀法制成的复合纳米颗粒，其中草酸氧钛钡的厚度为1～5μm，氧化石墨烯层的厚度80～150nm。
3.根据权利要求2所述的氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合颗粒的制备方法，其特征在于按下列步骤：(1)钛酸四丁酯与无水乙醇按0.1mol/L配成溶液A，加入稀盐酸调节PH值至1(2)草酸与无水乙醇按0.1mol/L配成溶液B加入稀盐酸调节PH值至1(3)氯化钡与去离子水按0.1mol/L配成溶液C，加入稀盐酸调节PH值至1(4)硅酸四乙酯与无水乙醇按体积比0.1配成溶液D(5)取用D溶液200ml加入北京602所提供的氧化石墨烯，片层状，厚度80～150nm，不规则形状，最大尺寸30um，用稀氨水调节PH值至9，制成悬浮液E(6)A溶液和B溶液按体积比1:2混合均匀后，加入悬浮液E，上述三种溶液A:B:E＝1:2:1，按上述三种溶液比例加入C溶液，各溶液比为A:B:C:E＝1:2:1:1，在65℃磁力加热搅拌1h后，用普通滤纸抽滤、反复洗涤抽滤，在80℃低真空干燥24h，得到氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒粉末。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合电流变液，其特征在于：氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒、聚二甲基硅油的质量比为1～4:1，首混后放入球磨机球磨20min，过80目筛后得到的悬浮液即可得到本专利提供地电流变液产品。
5.根据权利要求4所述的氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合电流变液，其特征在于：其中氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒与聚二甲基硅油质量比不同，在同一电场梯度时，电流变屈服应力不同，在质量比为4:1，电场梯度为3kV/mm时，其流变的屈服应力最高，使用性能最佳。
CN201610393602.7A 2016-06-06 2016-06-06 一种氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合电流变液及其制备方法 Expired - Fee Related CN106010737B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610393602.7A CN106010737B (zh) 2016-06-06 2016-06-06 一种氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合电流变液及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610393602.7A CN106010737B (zh) 2016-06-06 2016-06-06 一种氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合电流变液及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106010737A true CN106010737A (zh) 2016-10-12
CN106010737B CN106010737B (zh) 2018-11-06

Family

ID=57090660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610393602.7A Expired - Fee Related CN106010737B (zh) 2016-06-06 2016-06-06 一种氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合电流变液及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106010737B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106883905A (zh) * 2017-03-24 2017-06-23 北京科技大学 氧化石墨烯/草酸氧钛钡颗粒电流变液材料的制备方法
CN108865384A (zh) * 2018-07-19 2018-11-23 中山大学 一种导体分散型的电流变液及其制备方法
CN114921280A (zh) * 2022-04-25 2022-08-19 上海大学 基于碳量子点的巨电流变颗粒的制备方法及巨电流变材料

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101570713A (zh) * 2008-04-30 2009-11-04 中国科学院物理研究所 极性分子型电流变液及其制备方法
US20130069022A1 (en) * 2011-09-19 2013-03-21 Baker Hughes Incorporated Polarizable nanoparticles and electrorheological fluid comprising same
CN105018206A (zh) * 2015-07-22 2015-11-04 中国兵器科学研究院宁波分院 流体计时器用巨电流变液流体及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101570713A (zh) * 2008-04-30 2009-11-04 中国科学院物理研究所 极性分子型电流变液及其制备方法
US20130069022A1 (en) * 2011-09-19 2013-03-21 Baker Hughes Incorporated Polarizable nanoparticles and electrorheological fluid comprising same
CN105018206A (zh) * 2015-07-22 2015-11-04 中国兵器科学研究院宁波分院 流体计时器用巨电流变液流体及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘桂兰等: "电场处理对纳米粒子电流变液性能的影响", 《压电与声光》 *
刘秧生等: "聚苯胺修饰草酸氧钛钡电流变性能的研究", 《功能材料》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106883905A (zh) * 2017-03-24 2017-06-23 北京科技大学 氧化石墨烯/草酸氧钛钡颗粒电流变液材料的制备方法
CN106883905B (zh) * 2017-03-24 2019-04-12 北京科技大学 氧化石墨烯/草酸氧钛钡颗粒电流变液材料的制备方法
CN108865384A (zh) * 2018-07-19 2018-11-23 中山大学 一种导体分散型的电流变液及其制备方法
CN108865384B (zh) * 2018-07-19 2021-10-26 中山大学 一种导体分散型的电流变液及其制备方法
CN114921280A (zh) * 2022-04-25 2022-08-19 上海大学 基于碳量子点的巨电流变颗粒的制备方法及巨电流变材料

Also Published As

Publication number Publication date
CN106010737B (zh) 2018-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103102791B (zh) 一种纳米二氧化钛自洁净透明涂层的制备方法
CN101089164B (zh) 极性分子型电流变液
Wu et al. Preparation and electrorheological characteristics of uniform core/shell structural particles with different polar molecules shells
JP6366140B2 (ja) 金属微粒子含有構造体
CN106000379A (zh) 一种石墨烯基材料的制备方法
CN105271430B8 (zh) 一种改性超分散四氧化三铁的制备方法
CN107240508B (zh) 一种石墨烯/铁氧体纳米复合电极材料的制备方法
CN107486135B (zh) 一种膨润土包覆四氧化三铁纳米材料及其制备方法和应用
CN106010737A (zh) 一种氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合电流变液及其制备方法
CN107698757B (zh) 一种四氧化三铁/二氧化硅/聚吡咯纳米复合粒子及其制备方法
CN104401980A (zh) Fe2O3-SnO2/石墨烯三元复合纳米材料的水热制备方法
CN108190855A (zh) 用于水中离子脱除的掺杂三维多孔碳及其制备方法
CN101508468B (zh) 一种铁酸盐纳米超结构多孔材料及其制备方法
CN105945302A (zh) 一种抗氧化纳米铜粉的制备方法
Zhang et al. Engineering the morphology of TiO2/carbon hybrids via oxidized Ti3C2Tx MXene and associated electrorheological activities
CN108641039B (zh) 一种包覆型核壳结构复合颗粒及其制备方法和应用
CN104971703A (zh) 一种聚吡咯包覆磁性还原石墨烯纳米材料的制备方法
CN101058678B (zh) 一种大层间距和高活性的改性钙基蒙脱土及其制备方法
Meng et al. Monodisperse hollow tricolor pigment particles for electronic paper
CN1247690C (zh) 聚吡咯/磁性铁系氧化物粒子复合材料的制备方法
CN104610575B (zh) 一种锌铝-层状双氢氧化物包覆碳纳米管复合粉体及其制备方法
CN103224831A (zh) 一种电流变液及其制备方法
CN103756756B (zh) 一种ldh/聚苯胺纳米复合材料电流变液及其制备方法
CN103214026A (zh) 一种CaO/ZnO核-壳结构纳米材料的制备方法
CN106883905B (zh) 氧化石墨烯/草酸氧钛钡颗粒电流变液材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181106

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee