专利名称：一种淀粉/变压器油滴/硅橡胶复合电弹性体材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电流变弹性体材料，特别涉及一种淀粉/变压器油滴/硅橡胶复合电弹性体材料。
背景技术：
电流变材料是一类智能软物质，其中研究最多的是电流变液，它一般是由高介电常数颗粒分散在低介电常数的绝缘油中形成的悬浮体系。当对它施加电场时，其粘度和剪切强度瞬间变化几个数量级并表现出类固性。目前，已制备出具有高电流变活性的材料，但由于抗沉降性和稳定性差等阻碍了其在工程中的应用。因此，制备综合性能优良的电流变材料仍然是该领域研究的热点。作为电流变材料的新分支，电流变弹性体越来越受到人们的关注。它通常是流变颗粒分散在高分子化合物的凝胶网络中得到的复合弹性体，在外加电场作用下，颗粒在基体中形成有序结构，同时聚合物基体固化，使其弹性模量可以由外加电场控制。电流变弹性体兼有电流变液材料和弹性体材料的优点，克服了电流变液沉降、稳定性差等缺点，同时还具有柔韧性好，密度低，易加工等特点，而被广泛应用于人造肌肉和电驱动器等领域具有潜在的应用价值。目前，电流变弹性体存在的重要问题之一就是相对储能模量改变量较小，为此，制备了含水和无水电流变弹性体来提高相对储能模量改变量。例如，钛酸钡/明胶水凝胶，淀粉/甘油/明胶水凝胶，聚对亚苯/丙烯酸弹性体，聚噻吩/聚异戊二烯等复合弹性体都已被深入研究。此外，研究结果还表明，电流变效应与母体的弹性和柔韧性有很大的关系，如降低母体的弹性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是制备一种高相对储能模量改变量的淀粉/变压器油滴/硅橡胶复合电弹性体材料的方法。这种复合电弹性体的分散相为淀粉颗粒，母体是 107硅橡胶，添加剂是变压器油和硅油的混合液。其制备过程是将淀粉颗粒与变压器油构成的电流变液分散到107硅橡胶与硅油的混合液中，在无和有外加直流电场两种作用下固化，制得了无序和有序两类分散相结构的复合电弹性体，其中变压器油在固化过程中始终呈现液相。这种复合电弹性体相对储能模量改变量的提高是由于其内部一直存在的低粘度的油滴使得固化电场对弹性体中淀粉的极化影响加大所致。本发明方法的制备步骤如下(1)将一定量的淀粉置于变压器油中，磁力搅拌30分钟，使淀粉均勻分散到变压器油中，制得一定配比的电流变液；(2)将一定量的硅油置于4gl07硅橡胶中，用恒温磁力搅拌器搅拌使之混合均勻；(3)将上述电流变液在搅拌条件下添加到橡胶混合液中，直至分散均勻；(4)将固化剂加入到该体系中，继续搅拌至固化剂混合均勻；
(5)快速将其转移到导电玻璃盒(40mmX20mmX5mm)中静置，在无和有外加直流电场(0. 6kV/mm)两种作用下固化，制得了无序和有序两类分散相结构的复合电弹性体，其中加电场直至固化过程结束。
图1为复合电弹性体的储能模量与其中硅油和变压器油的比例关系2为复合电弹性体的相对储能模量改变量与其中硅油和变压器油的比例的关系3为复合电弹性体的储能模量与其中淀粉浓度关系4为复合电弹性体的相对储能模量该变量与其中淀粉浓度关系图
具体实施例方式本发明所用原料有市售红薯淀粉；107硅橡胶；25#变压器油；二甲基硅油；固化剂二月桂酸二丁基锡作为催化剂；正硅酸乙酯作为交联剂。下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明实施例一将0. 824g淀粉置于4g硅油中，磁力搅拌30分钟，使淀粉均勻分散到变压器油中， 制得一定配比的电流变液；将4gl07硅橡胶在搅拌条件下添加到上述电流变液中，直至分散均勻；将适量的固化剂加入到该体系中，继续搅拌至固化剂混合均勻；快速将其转移到导电玻璃盒(40mmX20mmX5mm)中静置，在无、有外加直流电场(0. 6kV/mm)作用下固化， 其中加电场直至固化过程结束，这样就制备得到了淀粉含量为10wt%，硅油变压器油= 4 0的两类复合电弹性体。其储能模量和相对储能模量改变量见图1，图2。实施例二将0. 824g淀粉置于2g变压器油中，磁力搅拌30分钟，使淀粉均勻分散到变压器油中，制得一定配比的电流变液；将2g硅油置于4gl07硅橡胶中，用恒温磁力搅拌器搅拌使之混合均勻；将上述电流变液在搅拌条件下添加到橡胶混合液中，直至分散均勻；将适量的固化剂加入到该体系中，继续搅拌至固化剂混合均勻；快速将其转移到导电玻璃盒 (40mmX20mmX5mm)中静置，在无、有外加直流电场(0. 6kV/mm)作用下固化，其中加电场直至固化过程结束，这样就制备得到了淀粉含量为10wt%，硅油变压器油=1 1的两类复合电弹性体。其储能模量和相对储能模量改变量见图1，图2。实施例三将0. 824g淀粉置于4g变压器油中，磁力搅拌30分钟，使淀粉均勻分散到变压器油中，制得一定配比的电流变液；将4gl07硅橡胶在搅拌条件下添加到上述电流变液中，直至分散均勻；将适量的固化剂加入到该体系中，继续搅拌至固化剂混合均勻；快速将其转移到导电玻璃盒(40mmX20mmX5mm)中静置，在无、有外加直流电场(0. 6kV/mm)作用下固化，其中加电场直至固化过程结束，这样就制备得到了淀粉含量为10wt%，硅油变压器油 =0 4的两类复合电弹性体。其储能模量和相对储能模量改变量见图1，图2。实施例四将4g变压器油和4gl07硅橡胶混合，磁力搅拌30分钟，使得混合均勻；将适量的固化剂加入到该体系中，继续搅拌至固化剂混合均勻；快速将其转移到导电玻璃盒 (40mmX20mmX5mm)中静置，在无、有外加直流电场(0. 6kV/mm)作用下固化，其中加电场直至固化过程结束，这样就制备得到了淀粉含量为Owt %的两类复合电弹性体。其储能模量和相对储能模量改变量见图3，图4。实施例五将0. 391g淀粉置于4g变压器油中，磁力搅拌30分钟，使淀粉均勻分散到变压器油中，制得一定配比的电流变液；将4gl07硅橡胶在搅拌条件下添加到上述电流变液中，直至分散均勻；将适量的固化剂加入到该体系中，继续搅拌至固化剂混合均勻；快速将其转移到导电玻璃盒(40mmX20mmX5mm)中静置，在无、有外加直流电场(0. 6kV/mm)作用下固化，其中加电场直至固化过程结束，这样就制备得到了淀粉含量为5wt%的两类复合电弹性体。其储能模量和相对储能模量改变量见图3，图4。实施例六将1. 31g淀粉置于4g变压器油中，磁力搅拌30分钟，使淀粉均勻分散到变压器油中，制得一定配比的电流变液；将4gl07硅橡胶在搅拌条件下添加到上述电流变液中，直至分散均勻；将适量的固化剂加入到该体系中，继续搅拌至固化剂混合均勻；快速将其转移到导电玻璃盒(40mmX20mmX5mm)中静置，在无、有外加直流电场(0. 6kV/mm)作用下固化，其中加电场直至固化过程结束，这样就制备得到了淀粉含量为15wt%的两类复合电弹性体。其储能模量和相对储能模量改变量见图3，图4。
权利要求
1.一种淀粉/变压器油滴/硅橡胶复合电弹性体材料，其主要特征是其分散相为淀粉颗粒，母体是107硅橡胶，添加剂是变压器油和硅油的混合液，复合弹性体的相对储能模量改变量的变化范围从28. 3%到407%。
2.如权利要求1所述一种淀粉/变压器油滴/硅橡胶复合电弹性体材料，其特征在于淀粉颗粒的质量百分比为Owt% 15wt%。
3.如权利要求1所述一种淀粉/变压器油滴/硅橡胶复合电弹性体材料，其特征在于制备过程中使用变压器油和硅油的混合液作为添加剂，其中添加剂与107硅橡胶的质量比为 1 1。
4.如权利要求1所述一种淀粉/变压器油滴/硅橡胶复合电弹性体材料，其特征在于添加剂中硅油和变压器油的质量比分别为4 0,1 1,0 4。
5.如权利要求1所述一种淀粉/变压器油滴/硅橡胶复合电弹性体材料，其制备方法包括以下步骤(1)将一定量的淀粉置于变压器油中，磁力搅拌30分钟，使淀粉均勻分散到变压器油中，制得一定配比的电流变液；(2)将一定量的硅油置于4gl07硅橡胶中，用恒温磁力搅拌器搅拌使之混合均勻；(3)将上述电流变液在搅拌条件下添加到橡胶混合液中，直至分散均勻；(4)将固化剂加入到该体系中，继续搅拌至固化剂混合均勻；(5)快速将其转移到导电玻璃盒GOmmX20mmX5mm)中静置，在无和有外加直流电场 (0. 6kV/mm)两种作用下固化，制得了无序和有序两类分散相结构的复合电弹性体，其中加电场直至固化过程结束。
全文摘要
本发明涉及一种电流变弹性体，特别涉及一种淀粉/变压器油滴/硅橡胶复合电弹性体材料。该复合电弹性体是将淀粉颗粒与变压器油构成的电流变液分散到107硅橡胶与硅油的混合液中，在无/有电场的条件下分别固化制得了无序和有序两类分散相结构的复合电弹性体，其中变压器油在硅橡胶的固化过程中始终呈现液相。这种复合电弹性体由于其内部一直存在粘度低的油滴，而使得固化过程中的电场对弹性体中的淀粉的极化影响加大，进而提高了相对储能模量的改变量，具有良好的电流变效应，有广阔的应用前景。
文档编号C08L83/04GK102250471SQ20101017855
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月20日 优先权日2010年5月20日
发明者丁昌林, 赵晓鹏, 郝丽梅 申请人:西北工业大学