一種具有強電流變效應的電流變液的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種具有強電流變效應的電流變液的制備方法，首先將沸石粉加去離子水漂洗，用攪拌器進行攪拌，靜置，將上層清液倒掉，沉淀的沸石粉置入干燥爐內烘干，用燒杯稱取上述烘干的沸石粉，然后按比例加入硅油，作為基礎液體，配制成的懸濁液置入干燥爐內進行后續烘干處理，即得本發明專利技術的電流變液。本發明專利技術的優點是，所配制的電流變液體的動態屈服應力超過２０ｋＰａ，而且具有成分簡單，配制方法簡單的特點。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，屬于智能材料領域，特別涉及可用電壓進行材料性質控制的電流變液。電流變液是一種新型的智能材料，它是由粒徑為0.1-100微米的微小顆粒分散于絕緣性油液中而構成的懸濁液，當經受強電場作用時，微粒發生介電極化，相互之間產生較強的靜電吸引，導致顆粒沿電場方向有序分布，并產生較強的流動抗力，其大小一般用剪切屈服強度或動態屈服應力來衡量，剪切屈服強度愈高，其工程應用價值愈大，高剪切屈服強度的電流變液可以廣泛應用于主動減振裝置、離合器、閥門的裝置。但是，國內外現有的電流變液剪切屈服強度都偏低，一般均低于5kPa，最高的也不大于8kPa，另外，還存在配制強度不穩定的情況，即用同樣的原料、同樣的配制方法，但各次制得的電流變液的強度卻參差不齊，這些問題限制了電流變液的實際應用。為提高電流變液的剪切屈服強度，長期以來人們一直在努力尋求最優的材料配方，當目前為止，國內外已有大量的關于電流變液配方的專利，如U.S.4,744,914，這些配方中所報道的顆粒物有淀粉、石灰石、石膏粉、凝膠、碳粉、硅膠、鈦酸鋇、硅酸鎂、鋁、硅鋁酸鹽、氧化硅、石英、微晶纖維素、半導體高分子等，絕緣性油液有變壓油、橄欖油、礦物油、白油、硅油、多元醇、甘油、乙二醇脂，液壓油、液體石蠟等，而添加的微量極化劑和表面活性劑則包括水、鐵油酸鹽、鈉油酸鹽、硬脂酸鹽、硼砂、陰離子活性劑、陽離子活性劑、甘油、酒精、磺酸、油酸、油酯、油酸鹽、氯化鈉、硫酸鋁、醋酸鈉、胺、丁基胺、乙酸、單乙烯醚等。與這些配方所對應的制備方法一般是將顆粒物首先烘干到某一含水量為止，然后按一定比例與絕緣性油液和微量添加劑一起混合。對顆粒物的烘干處理是為了控制顆粒物的水份含量，有些電流變液配方如使用淀粉、凝膠、硅膠、氧化硅的配方其顆粒必須具有3％--10％的水份含量才能獲得較好的電流變效應。由于水具有較強的揮發性，特別是當溫度達到100攝氏度左右時在常壓下就會汽化，所以在應用方面受到一定限制。人們也專利技術了大量不依賴水也能產生電流變效應的配方，使用一種硅鋁酸鹽-沸石作為顆粒物，就可以在幾乎不含水的條件下配制出電流變液，為此需要對沸石首先進行干燥脫水處理，然后再與油液混合，這就是人們通常使用的制備方法。但是，人們只注意到了祛除顆粒物固有的水分，而忽視了顆粒物與油液混合過程中從大氣中吸收的微量水分，通過控制和進一步祛除這些水分就可以顯著增強電流變液的性能，這就是本專利技術的關鍵之處。本專利技術提出的具有強電流變效應的電流變液的制備方法，包括以下各步驟(1)將沸石粉加去離子水漂洗，用攪拌器進行攪拌30分鐘，然后靜置12-48小時，待粉體完全沉淀到容器底部后，將上層清液倒掉，將沉淀的沸石粉置入干燥爐內烘干，干燥溫度在200～600攝氏度，干燥2～10小時；(2)用燒杯稱取上述烘干的沸石粉，然后按比例加入硅油，作為基礎液體，沸石粉與硅油的重量比在1∶0.8～2之間，用研缽或攪拌器將兩者混合均勻；(3)將上述第(2)步配制成的懸濁液置入干燥爐內進行后續烘干處理，干燥溫度為120～210攝氏度，時間為0.5～2小時，即得本專利技術的電流變液。上述的步驟中，也可在第(1)步以后加入第(2)步，即將甘油作為微量添加劑，先將甘油按甘油∶水＝1∶8～10的重量比溶解于去離子水，再將其溶液倒入烘干的沸石粉中混合均勻，甘油溶液與沸石粉的重量比為1∶1.5～3，然后再置入干燥爐內烘干，然后再進行上述的第(2)步和第(3)步。 附圖說明圖1為電流變液體的沸石濃度為45％，在25攝氏度下用RS150流變儀測量的電流變液體的基礎粘度和靜態屈服應力曲線圖。圖2為電流變液體的沸石濃度為45％，在19攝氏度下用RV20流變儀測量的電流變液體的基礎粘度和動態屈服應力曲線圖。圖3為電流變液體的沸石濃度為49％，甘油濃度為1％，在25攝氏度下用RS150測試的電流變液體基礎粘度和靜態屈服剪切應力。圖4為電流變液體的沸石濃度為49％，甘油濃度為1％，在19攝氏度下用RV20測試的電流變液體基礎粘度和動態屈服剪切應力。圖5為電流變液體的沸石濃度為40％，干燥后處理對電流變液性能的影響，用RV20流變儀測得的電流變液體剪切特性。下面詳細介紹本專利技術的實施例及其效果。實施例1取沸石粉40g，放入400ml的燒杯中，加入1L去離子水，用攪拌器攪拌30分鐘，然后將燒杯靜置2天。倒掉燒杯上部清液，將沉淀的沸石粉倒入一個容器中，置入干燥爐內加熱烘烤，直到沸石粉重量不發生變化為止。再用一個干燥的燒杯稱取25g干沸石粉，然后加入30.5g 200#硅油，用勺攪拌混合后，倒入研缽中將大的顆粒研細，使兩者混合更加均勻。再將混合后的液體置入干燥爐內加熱烘干，進行脫水處理。所得電流變液的性能用RS150流變儀測試其靜態屈服應力，結果如圖1所示，可見在2kV/mm的場強下，其靜態屈服應力超過15kPa，在3kV/mm的場強下，其靜態屈服應力超過該儀器的量程17.8kPa；用RV20流變儀測試其動態屈服應力曲線，結果如圖2所示，可見在4kV/mm的場強下，其動態屈服應力達到23.68kPa，在5kV/mm的場強下，其動態屈服應力達到29.26kPa。實施例2取沸石粉40g，放入400ml的燒杯中，加入1L去離子水，用攪拌器攪拌30分鐘，然后將燒杯靜置2天。倒掉燒杯上部清液，將沉淀的沸石粉倒入一個容器中，置入干燥爐內加熱烘烤，直到沸石粉重量不發生變化為止。再用一個干燥的燒杯稱取30g干沸石粉，在另一個燒杯中裝入80ml水，溶解1.2g甘油在水中，將40ml水倒入干沸石粉中混合均勻，然后置入干燥爐內加熱烘干。稱取25g加了甘油的干沸石粉，然后加入25g 500#硅油，用勺攪拌混合后，倒入研缽中將大的顆粒研細，使兩者混合更加均勻。再將混合后的液體置入干燥爐內加熱烘干，進行脫水處理。所得電流變液的性能用RS150流變儀測試其靜態屈服應力，結果如圖3所示，可見在2kV/mm的場強下，其靜態屈服應力達到13.96kPa，在3kV/mm的場強下，其靜態屈服應力超過該儀器的量程17.8kPa；用RV20流變儀測試其動態屈服應力曲線，結果如圖4所示，可見在4kV/mm的場強下，其動態屈服應力達到23.8kPa，在5kV/mm的場強下，其動態屈服應力達到25.78kPa。實施例3為說明對液體進行干燥后處理(即第四步配制工藝)的效果，我們比較了實施干燥后處理前后同一種電流變液的性能。電流變液的制備過程如實施例1，所不同的是取沸石粉20g，取200#硅油30g，即沸石的重量比為40％。實施干燥后處理前后液體的性能見圖5。如圖所示，經過干燥后處理，液體在無電場時的基礎粘度和有電場時的屈服應力都有顯著增加。RS150流變儀和RV20流變儀均為德國HAAKE公司的產品。使用RS150流變儀時所用測量頭為專門為測量電流變液體設計的測量頭PPE35，選擇應力控制測量模式，設置極板之間的間隙為1mm，設置溫度為25度(攝氏)。RS150使用PPE35時的滿量程為17.82kPa，測試中若試樣的剪切應力超過此值，則后續測得的數據無意義。使用RV20流變儀時所用測量頭是PQ2，測量模式為剪切速率控制模式，平板電極的間隙設為0.5mm，溫度為室溫(19攝氏度)，其量程為31kPa。剪切屈服應力本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有強電流變效應的電流變液的制備方法，其特征在于，該方法包括以下各步驟： （１）將沸石粉加去離子水漂洗，用攪拌器進行攪拌３０分鐘，然后靜置１２－４８小時，待粉體完全沉淀到容器底部后，將上層清液倒掉，將沉淀的沸石粉置入干燥爐內烘干，干燥溫度在２００～６００攝氏度，干燥２～１０小時； （２）用燒杯稱取上述烘干的沸石粉，然后按比例加入硅油，作為基礎液體，沸石粉與硅油的重量比在１∶０．８～２之間，用研缽或攪拌器將兩者混合均勻； 將上述第（２）步配制成的懸濁液置入干燥爐內進行后續烘干處理，干燥溫度為１２０～２１０攝氏度，時間為０．５～２小時，即得本專利技術的電流變液。

【技術特征摘要】
1.一種具有強電流變效應的電流變液的制備方法，其特征在于，該方法包括以下各步驟(1)將沸石粉加去離子水漂洗，用攪拌器進行攪拌30分鐘，然后靜置12-48小時，待粉體完全沉淀到容器底部后，將上層清液倒掉，將沉淀的沸石粉置入干燥爐內烘干，干燥溫度在200～600攝氏度，干燥2～10小時；(2)用燒杯稱取上述烘干的沸石粉，然后按比例加入硅油，作為基礎液體，沸石粉與硅油的重量比在1∶0.8～2之間，用研缽或攪拌器將兩者混合均勻；將上述第(2)步配制成的懸濁液置入干燥爐內進行后續烘干處理，干燥溫度為120～210攝氏度，時間為0.5～2小時，即得本發明的電流變液。2.一種具有強電流變效應的電流變液的制備方法，其特征在于，該方法包括以下各步驟(1)將沸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孟永鋼，田煜，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]