本发明涉及软物质技术领域，尤其涉及一种金属软物质及其制备方法、应用。
背景技术：
软物质是最近几年诞生的新兴学科，在美国被称为“复杂流体”。1991年诺贝尔物理学奖得主热纳将软物质作为其获奖演讲的题目，提出了软物质的概念。软物质是指介于固体和理想流体之间的物质，一般由大分子或基团组成，如液晶、聚合物、胶体、膜、泡沫、颗粒物质、生命体系物质等，它们在自然界、生命体、日常生活和生产中普遍存在。国际上许多研究机构均在大力开展软物质的研究，在国外的物理教科书中己经有了软物质的内容，而国内则尚未见到。
把硬物质利用一种新的技术将他转化为软物质，会在性质上发生质的变化，使其产生许多原硬物质本身根本不具备的性能。
软物质具有两个本质特征：
1、非常弱的外界作用具有非常强的响应
2、非常小量的添加剂能够戏剧性地改变软物质体系的性质。
与金属、半导体、陶瓷等硬物质相比，软物质之所以称为“软”，是因为没有固体那样的硬结构。它对相对弱的外界影响，比如物质组成或结构的微小变化，比如施加于物质之上的瞬间或微弱的刺激等，都能做出相对显著的响应和变化，即具有弱影响强响应的特征。
粗略的讲，软物质主要包括了两个方面：复杂性、易变性。
软物质的易变性指的是，软物质的抵抗力比较弱，变化通常也是非线性的，但系统变化的方向和大小还是可以知道的。
硬物质：大应力产生小形变
软物质：小应力产生大形变
物理学家热纳以橡胶为例，说明了软物质的奇异特性。天然的橡胶在空气中易被氧化而破碎，但其经硫化处理后却能成为坚固耐用的材料。热纳指出，天然橡胶的每200个碳原子中，只有1个原子与硫发生反应。尽管化学作用如此微弱，却足以使橡胶的物理性质发生从液态到固态的巨大变化，胶汁变成橡胶，即证明了有些物质会因微弱的作用而改变状态，这就是软物质的奇异特性——弱力引起强变化。
凡是软物质只要提供相对微弱的作用力，它们就可以发生重大的改变——从形状到性质的改变。人们不难理解为什么一颗纽扣电池可以驱动液晶手表工作几年；几滴洗洁精会产生一大堆泡沫……。一条嗅觉灵敏的狗，可以根据脚印中残留的气味跟踪某个人，并且在闹市中把这个人的踪迹跟其他人区别开来。所以生物系统展示着软物质的本质。
由于软物质的状态是介于液体和理想固体之间，简单液体中分子可自由地流动，仅受容器限制；理想固体中的分子在固定位置附近热运动，不可改变序列，而软物质兼有液体的热涨落行为和固体的强束缚自组织特性。
本发明的发明人对金属软物质进行过制备方法、制备设备、应用等系列研究。申请的专利均得到了授权，比如cn00209258.1钛基纳米金属粉研磨装置、cn00105672.7钛基纳米金属粉制造方法、cn00132108.0钛纳米聚合物涂料、cn03153420.1一种新型钛纳米聚合物防腐防垢注水油管。
技术实现要素：
本发明的是针对上述研究中发现的问题的解决和性能的进一步改进。与cn00105672.7钛基纳米金属粉制造方法中，金属钛粉与助粉碎剂、保护剂和分散剂以一定比例混合成混合物体系相比，两步法制备胶体型钛基金属软物质，同时发现加入粉碎剂、助粉碎剂、分散剂、软物质载体和防絮凝剂、防析出剂不仅影响得到的胶体型钛基金属软物质的稳定性，还在对树脂改性的性能方面取得了预料不到的效果。本发明就是基于此发现。
本发明的第一方面在于提供一种金属软物质，由以下组分制备而成：
金属含量大于99.5％的钛粉、粉碎剂和助碎剂、分散剂、软物质载体、防絮凝剂、防析出剂和防沉淀剂；
优选地，重量组成为：
占所述钛粉5-10％的粉碎剂和助碎剂；
占所述钛粉0.5-3％的分散剂；
占所述钛粉100-500％的软物质载体；
占所述钛粉、粉碎剂和助碎剂、分散剂和软物质载体总量0.02-0.2％的防絮凝剂；
占所述钛粉、粉碎剂和助碎剂、分散剂和软物质载体总量0.02-0.1％的防析出剂；
和
占所述钛粉、粉碎剂和助碎剂、分散剂和软物质载体总量0.2-1％的防沉淀剂。
本发明中，加入的粉碎剂、助粉碎剂、分散剂、软物质载体辅助钛粉的混合研磨，得到颗粒粒径分布适宜的钛基软物质初聚物。加入的防絮凝剂、防析出剂不仅影响得到的胶体型钛基金属软物质的稳定性，还影响其对树脂改性的性能。
在一些实施方式中，所述钛粉选自海绵钛粉、氢化钛粉和合金钛粉中的一种或多种。
对钛粉的要求，还包括金属含量大于99.5％。钛粉中钛金属的含量低于99.5％时，制成的金属软物质，对于树脂的改性的性能显著下降。
在一些实施方式中，所述粉碎剂选自环氧树脂和含硫橡胶中的一种或多种。
粉碎剂会显著影响对钛粉的粉碎效果，即颗粒大小，而且还影响得到的胶体型钛基金属软物质的粘度、流动性。研究中发现作为粉碎剂，环氧树脂优于含硫橡胶。
在一些实施方式中，所述助粉碎剂选自硅偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或多种。
助粉碎剂也会影响对钛粉的粉碎效果，即颗粒大小。
在一些实施方式中，所述分散剂选自a-10、ht-5168、ht-5083中的一种或多种。
分散剂会影响得到的胶体型钛基金属软物质的稳定性。研究中发现，不同的粉碎剂和助粉碎剂得到的粉碎钛粉，在分散时，需要不同的分散剂。比如，相对于ht-5083，ht-5168就更适合环氧树脂和硅偶联剂的粉碎剂和助粉碎剂组合，得到的胶体型钛基金属软物质对环氧树脂的玻璃化温度改性显著提高。
在一些实施方式中，所用软物质载体选自溶剂、活性稀释剂和高分子交联剂中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述防絮凝剂选自聚丙烯酰胺、油性磺酸胺中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述防析出剂选自油酸、硬脂酸中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述防沉淀剂选自r972、byk410中的一种或多种。
研究中发现以油性磺酸胺、硬脂酸和byk410在1:1:(3-5)的重量比例时，得到的胶体型钛基金属软物质改性树脂时，得到的树脂的耐温性能和耐腐蚀性能显著提高，同时防结垢性能变化不大。
本发明的第二方面在于提供一种根据第一方面所述的金属软物质的制备方法，包括以下步骤：
s01，将钛粉与粉碎剂、助粉碎剂、分散剂、软物质载体混合，研磨，得到钛基软物质初聚物；
s02，将所述软物质初聚物与防絮凝剂、防析出剂和防沉淀剂混合，胶体化处理，得到胶体型钛基金属软物质；
优选地，所述研磨在粉碎机中进行，优选在高能行星式粉碎机中进行；
优选地，所述胶体化处理在球磨机中进行。
本发明的制备方法，分为两步：第一步利用高能行星式粉碎机进行金属的纳米化加工，第二步对纳米金属实现软物质化处理，从而获得具有特种功能的金属软物质，用于对树脂的直接改性。
在一些实施方式中，所述步骤s01之前，还包括通过试验来确定助粉碎剂的添加量；
其中，所述助粉碎剂可用于加速反应物质粉碎，增加反应接触面积，其中，所述助粉碎剂可根据试验中反应的速度快慢来增减添加量；
首先，采取向等量反应物中加入一定量预设用量的助粉碎剂进行试验，根据下述公式得到试验热量变化；
其中，μ为试验热量变化量，c为所述钛粉的比热容，t为试验时间，m为加入的钛粉量，m为试验t时间后所述钛粉剩余量，rw为形成所述钛基软物质初聚物的热量变化，vs为混合所述钛粉、粉碎剂、助粉碎剂、分散剂、软物质载体的容器体积，
然后，根据试验热量判断所述反应的快慢；
当试验热量等于或大于预设值时，向预设的电子设备输出在所述预设用量基础上减少所述助粉碎剂用量的提示；
当试验热量小于预设值时，向预设的电子设备输出在所述预设用量基础上增加所述助粉碎剂用量的提示。
通过上述技术方案，在添加所述助粉碎剂时，先通过试验来判断所要添加的助粉碎剂的量是否合适，然后根据试验的热量变化大小来增减后续操作时所述助粉碎剂的量。这样不仅可以避免反应产率过慢耗时费力现象，而且可以有效避免反应过快浪费资源现象，并且在试验反应速率计算过程中考虑到所有反应物消耗时热量变化及生成物生成时热量变化，使得计算结果更具有信服力。
本发明的第三方面在于提供一种包括第一方面所述的金属软物质的树脂。
本发明的第四方面在于提供一种根据第一方面所述的金属软物质的在改善树脂性质中的应用；
优选地，所述树脂为环氧树脂；
优选地，所述性质包括玻璃化温度、防结垢性能、耐温性能和耐腐蚀性能。
本发明的有益效果在于：
将本发明的钛金属软物质加入到环氧树脂中，可以使环氧树脂的玻璃化温度从80℃提高到200℃以上，至今还没有发现哪一种物质可以这样显著提高环氧树脂的玻璃化温度；将本发明的钛基金属软物质加入到环氧树脂的涂料中可以赋给该涂层具有防结垢性能；本发明的钛金属软物质还可以显著提高涂层的耐温性能和耐腐蚀性能。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
以下实施例和对比例中，除非特别指出，为相同操作的平行试验。所述改性乙烯基酯树脂为xinco-221型改性乙烯基酯树脂，购自七台河鑫科纳米新材料科技发展有限公司。所述脂肪醇聚氧丙烯醚s-60购于海安森盛化工有限公司。所述氧化石墨烯的比表面积≥50m2/g。所述分散增溶剂s购自江苏海安石油化工厂。所述201型钛酸酯偶联剂购自南京帝蒙特化工有限公司。所述硫化剂双25和dcp购于东莞天桉硅胶科技有限公司；所述聚丙烯酰胺、efkalp-9009、bevloid6721购于efka公司；所述202p、6900-20x、4400-20x购于徳谦公司。
以下实施例和对比例中，所述海绵钛粉纯度为99.4％，细度为120-200目。分散机为esj-500型高速分散机，购自上海易乐机电设备有限公司。
实施例1
a取海绵钛粉100g，和粉碎剂(环氧树脂f51)5g、助粉碎剂(含硫橡胶lp121型聚硫橡胶)5g、分散剂(ht5168)0.5g及300g软物质载体(二甲苯)，分散机中500r/min高速分散；
b取a步骤得到的产物500g，装入高能行星式粉碎机料罐中，粉碎4h，倒出，得到钛基软物质初聚物；
c取b步骤得到的产物(钛基软物质初聚物)500g，加入0.5g防絮凝剂(聚丙烯酰胺)、0.1g防析出剂(硬脂酸)和2.5g防沉淀剂(白炭黑r972)，搅拌均匀，装入卧式球磨机中胶体化处理2h，倒出获得胶体型钛基金属软物质。
实施例2
a取氢化钛粉100g，和粉碎剂(环氧树脂e51)10g、助粉碎剂(天然橡胶)10g、分散剂(ht-5168)0.1g及300g软物质载体(偶联剂501)，分散机中500r/min高速分散；
b取a步骤得到的产物500g，装入高能行星式粉碎机料罐中，粉碎3h，倒出，得到钛基软物质初聚物；
c取b步骤得到的产物(钛基软物质初聚物)500g，加入0.1g防絮凝剂聚丙烯酰胺、0.2g防析出剂(硬脂酸)和2.5g防沉淀剂(byk410)，搅拌均匀，装入卧式球磨机中胶体化处理3h，倒出获得胶体型钛基金属软物质。
实施例3
a取合金钛粉100g，和粉碎剂(5g环氧树脂e51+5glp121)、助粉碎剂(天然橡胶)5g、分散剂(ht-5083)0.5g及300g软物质载体交联剂(工业品三烯丙基异三聚氰酸酯，cait)，分散机中500r/min高速分散；
b取a步骤得到的产物500g，装入高能行星式粉碎机料罐中，粉碎6h，倒出，得到钛基软物质初聚物；
c取b步骤得到的产物(钛基软物质初聚物)500g，加入0.2g防絮凝剂(油性磺酸胺)、0.2g防析出剂(油酸)和防沉淀剂(3gbyk410+1g白炭黑r972)，搅拌均匀，装入卧式球磨机中胶体化处理4h，倒出获得胶体型钛基金属软物质。
实验例1
取实施例得到的钛金属软物质50g，加入环氧树脂e44250g、环氧树脂e20250g，再加入碳化硅8g、邻苯二甲酸二苯酯78g，再加入填料150g、混合溶剂214g，制成涂料。
该涂料具有以下的特征：
试验表明，1、将钛金属软物质加入到环氧树脂中，可以使环氧树脂的玻璃化温度从80℃提高到200℃以上，至今还没有发现哪一种物质可以这样显著提高环氧树脂的玻璃化温度；2、将钛基金属软物质加入制备的上述环氧树脂的涂料的涂层具有防结垢性能；3、还可以显著提高涂层的耐温性能和耐腐蚀性能。
大工业应用证明，加入该钛金属软物质的上面的防结垢涂料可以保证炼油厂换热器8年不结垢，不降低换热效率；该涂料用于油田注水管防结垢可以使用5年不结垢。环氧树脂的使用温度不超过80℃，而加入钛金属软物质后沸水罐5年无腐蚀无结垢；通用的环氧酚醛防腐漆在30％h2s04溶液中浸泡400h后出现锈点，在10％naoh溶液中浸泡600h后漆膜脱落，在盐雾试验中喷雾300h后出现锈点；加入钛纳米软物质的环氧树脂防腐涂料漆膜分别测试4320，6000，2000h后未出现变色、起泡、起皱、脱落、生锈等现象。说明该涂料的防腐漆漆膜耐酸、碱及盐雾性能良好，显著优于环氧酚醛防腐漆。
它用于底漆其性能远远优于冷镀锌、热喷锌和富锌底漆。见表1。
表1
以上对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。