专利名称：一种多边形层片状苯胺锶钛氧电流变液的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电流变液材料及其制备方法，具体地说是一种颗粒表面具有多边形层片形状的苯胺锶钛氧电流变液及其制备方法。
背景技术：
电流变液通常是由可极化的分散相介电颗粒分散于分散介质绝缘油中组成的悬浮体系。电流变液的剪切强度可在外电场作用下发生转变，且这种转变具有连续可调、快速响应、状态可逆的特点，这使其成为在工业制造、汽车工程等领域极具应用价值的智能材料，如可用于制造离合器、阻尼器、力矩传递装置等。
2003年温维佳等人研制出的极性分子性电流变液极大地提高了电流变液强度，使电流变液具有了工业应用潜力，但是电流变液仍然存在着零场粘度相对较高、电流变效率较低等弊端，限制了电流变液的工业应用范围。
颗粒中所含的极性分子是提高电流变液性能的重要因素。此外，电流变液颗粒的形貌对电流变液的性能也有较大影响，目前电流变液颗粒多为球状，但是球状颗粒电流变液在电场下形成的链状结构中，颗粒之间为点接触，有效接触面积较小，将影响到电流变液颗粒在电场下颗粒成链时的结合强度，从而影响其电流变性能。
多边形状颗粒与球状相比在电场下更易于形成紧密排列结构，使电流变液形成高强度的链柱结构，从而有助于获得高强度电流变液。
综上，制备出既含有极性分子又具有多边形结构的电流变液颗粒材料是提高电流变液强度的有效方法。发明内容
本发明要解决的问题是制备出一种具有高剪切强度和良好抗高温性能的多边形层片状苯胺锶钛氧电流变液。
本发明提供一种以钛酸四丁酯、氯化锶和苯胺为主要反应原料，以无水乙醇作为反应介质的具有高电流变效应和良好抗高温性能的苯胺锶钛氧电流变颗粒的制备方法，颗粒中苯胺的含量为4 24wt%。
该颗粒中苯胺具有极性分子和表面活性剂的双重作用。作为表面活性剂，通过改变苯胺加入量，可控制颗粒形貌，使颗粒形成多边形层片状形貌，从而使颗粒间结合力增大；同时苯胺可以提高颗粒与基液的润湿性，降低电流变液的零场黏度。作为极性分子，苯胺的加入使颗粒间静电引力增强，这些都有利于提高颗粒的电流变效应。而且苯胺的热分解温度较高，有利于提高其抗高温性能。本发明的多边形层片状苯胺锶钛氧电流变液具有剪切强度高，抗高温性能好，零场粘度低等优点。
本发明具体包括如下 实施步骤
(I)将含钛化合物与无水乙醇按体积比广5: 15混合，在搅拌2小时后得到钛离子浓度为O. 2^0. 6mol/L的溶液A ；
(2)将可溶性锶盐溶于去离子水中，搅拌均匀，配制成含锶离子浓度为f1. 5mol/L 的溶液B ；B溶液搅拌后加酸调节pH值至2 2. 5备用；
(3)将草酸溶于体积比为O. 5 3:1的无水乙醇/去离子水的混合液中，配制成草酸浓度为O. 2^0. 5mol/L的溶液C ；
(4)将苯胺分散于无水乙醇中，配制成浓度为O. 2^3mol/L的苯胺溶液D ;
(5)将A、B依次滴入恒温60°C的溶液C，得到白色沉淀E ;再将D溶液滴入E中，反应完全后继续搅拌广2小时，然后陈化扩12小时；将生成的沉淀洗涤，过滤，烘干，即得到多边形层片状苯胺锶钛氧颗粒；
(6)将所得到的多边形层片状苯胺锶钛氧颗粒与硅油混合均匀，配制成苯胺锶钛氧颗粒质量浓度为3(Γ85%的悬浮液体，即得到多边形层片状苯胺锶钛氧电流变液。所述的含钛化合物可选自钛酸四丁酯、四氯化钛、钛酸四乙酯或钛酸四异丙酯；所述锶盐为氯化锶或乙酸锶。
图1为本发明实例I中所制备的苯胺锶钛氧颗粒的SEM图片。
图2为本发明实例2中所制备的苯胺锶钛氧颗粒的SEM图片。
图3为对比实例I中普通锶钛氧颗粒的SEM图片。
图4为本发明实例I中苯胺锶钛氧电流变液的剪切应力与电场强度的关系。
图5为本发明实例I中苯胺锶钛氧电流变液的电流密度与电场强度的关系。
图6为零电场下，本发明实例I中苯胺锶钛氧电流变液的表观粘度与剪切速率的关系曲线。
图7为零电场下和5kV/mm电场强度条件下，本发明实例I中苯胺锶钛氧电流变液的剪切强度与剪切速率的关系曲线。
具体实施方式
实施实例I
将15ml Ti (OC4H9)4溶于IOOml无水乙醇，得溶液A，该溶液在冰水浴中搅拌2h 备用；将11.75g SrCl2 · 6H20溶于30ml去离子水中，配制成溶液B并搅拌均匀；11.1g H2C2O4 · 2H20与IOOml无水乙醇和IOOml去离子水混合，得到混合溶液C。待B溶液充分搅拌后，向其加入稀盐酸调节PH值至2，得到D溶液。将Sg苯胺与50ml无水乙醇混合，得到溶液E。将C溶液加热至60°C，在搅拌下将A、D两种溶液依次缓慢滴加入C溶液，反应得到白色悬浊液F。待该反应完成后，将E溶液滴加入F悬浊液中得到最终反应产物G，随后G在 40°C水浴中陈化3h。此后将反应产物G置于室温条件下陈化12h，后经抽滤洗涤并在50°C 空气中干燥24h，将该白色产物研磨后再经110°C恒温干燥3h，除去其中的物理吸附水，得到白色的苯胺锶钛氧颗粒。
将制得的多边形层片状苯胺锶钛氧颗粒与二甲基硅油混合均匀，配制成苯胺锶钛氧电流变液，其中颗粒的质量浓度为66. 7%。当外加电场强度为5kV/mm时，该电流变液的屈服强度可达56. 4kPa，剪切强度可达13. 7kPa，电流密度为17. 7 μ A/cm2。
实施实例2
将8ml TiCl4溶于150ml无水乙醇，得溶液A，该溶液在冰水浴中搅拌2h备用；将 11. 75g SrCl2 · 6H20溶于30ml去离子水中，配制成溶液B并搅拌均匀；11.1g H2C2O4 · 2H20 与IOOml无水乙醇和IOOml去离子水混合，得到混合溶液C。待B溶液充分搅拌后，向其加入稀盐酸调节PH值至2，得到D溶液。将3g苯胺与60ml无水乙醇混合，得到溶液E。将C 溶液加热至60°C，在搅拌下将A、D两种溶液依次缓慢滴加入C溶液，反应得到白色悬浊液 F。待该反应完成后，将E溶液滴加入F悬浊液中得到最终反应产物G，随后G在40°C水浴中陈化3h。此后将反应产物G置于室温条件下陈化18h，后经抽滤洗涤并在50°C空气中干燥24h，将该白色产物研磨后再经110°C恒温干燥3h，除去其中的物理吸附水，得到白色的苯胺锶钛氧颗粒。
将制得的多边形层片状苯胺锶钛氧颗粒与二甲基硅油混合均匀，配制成苯胺锶钛氧电流变液，其中颗粒的质量浓度为66. 7%。当外加电场强度为5kV/mm时，该电流变液的屈服强度可达44. 7kPa，剪切强度可达8. 8kPa，电流密度为63. 3 μ A/cm2。
实施实例3
将IOml Ti (OC2H5)4溶于50ml无水乙醇，得溶液A，该溶液在冰水浴中搅拌2h备用；将9.1g (CH3COO)2Sr · 1/2H20溶于30ml去离子水中，配制成溶液B并搅拌均匀；11.1g H2C2O4 · 2H20与IOOml无水乙醇和IOOml去离子水混合，得到混合溶液C。待B溶液充分搅拌后，向其加入稀盐酸调节PH值至2. 5，得到D溶液。将14g苯胺与60ml无水乙醇混合， 得到溶液E。将C溶液加热至60°C，在搅拌下将A、D两种溶液依次缓慢滴加入C溶液，反应得到白色悬浊液F。待该反应完成后，将E溶液滴加入F悬浊液中得到最终反应产物G，随后G在40°C水浴中陈化3h。此后将反应产物G置于室温条件下陈化18h，后经抽滤洗涤并在50V空气中干燥24h，将该白色产物研磨后再经110°C恒温干燥3h，除去其中的物理吸附水，得到白色的苯胺锶钛氧颗粒。
将制得的多边形层片状苯胺锶钛氧颗粒与羟基硅油混合均匀，配制成苯胺锶钛氧电流变液，其中颗粒的质量浓度为66. 7%。当外加电场强度为5kV/mm时，该电流变 液的屈服强度可达55. 9kPa，剪切强度可达10. 3kPa，电流密度为15.1 μ A/cm2。
权利要求
1.一种多边形层片状苯胺锶钛氧电流变液，其特征在于该多边形层片状苯胺锶钛氧电流变液包括绝缘液体分散介质和分散相；绝缘液体分散介质选用娃油；分散相为纳米到微米级的具有多边形层片状形貌的苯胺锶钛氧颗粒，并且分散相的质量浓度为3(Γ85%。
2.根据权利要求1所述的一种多边形层片状苯胺锶钛氧电流变液，其特征在于所述的硅油选用二甲基硅油或羟基硅油。
3.根据权利要求1或2所述的一种多边形层片状苯胺锶钛氧电流变液，其特征在于，所述的多边形层片状苯胺锶钛氧电流变液包括以下制备步骤 (1)将含钛化合物与无水乙醇按体积比广5:15混合，在搅拌2小时后得到钛离子浓度为 O. 2^0. 6mol/L 的溶液 Α; (2)将可溶性锶盐溶于去离子水中，搅拌均匀，配制成含锶离子浓度为f1. 5mol/L的溶液B ；B溶液搅拌后加酸调节pH值至2 2. 5备用； (3)将草酸溶于体积比为O.5 3:1的无水乙醇/去离子水的混合液中，配制成草酸浓度为 O. 2^0. 5mol/L 的溶液 C ； (4)将苯胺分散于无水乙醇中，配制成浓度为O.2 3mol/L的苯胺溶液D,要使苯胺与含钛化合物的摩尔比为O. 75^3. 5:1 ； (5)将A、B依次滴入恒温60°C的溶液C，得到白色沉淀E，其中含钛化合物和锶盐摩尔比为1:1，含钛化合物和草酸的摩尔比为1:2 ;再将D溶液滴入E中，反应完全后继续搅拌Γ2小时，然后陈化12 18小时；将生成的沉淀洗涤，过滤，烘干，即得到多边形层片状苯胺锶钛氧颗粒； (6)将所得到的多边形层片状苯胺锶钛氧颗粒与硅油混合均匀，配制成苯胺锶钛氧颗粒质量浓度为3(Γ85%的悬浮液体，即得到多边形层片状苯胺锶钛氧电流变液。
4.根据权利要求3所述的一种多边形层片状苯胺锶钛氧电流变液颗粒，其特征在于所述含钛化合物为钛酸四丁酯、四氯化钛或钛酸四乙酯。
5.根据权利要求3所述的一种多边形层片状苯胺锶钛氧电流变液颗粒，其特征在于所述锶盐为氯化锶或乙酸锶。
全文摘要
本发明涉及到一种多边形层片状苯胺锶钛氧电流变液，该苯胺锶钛氧电流变液是用共沉淀的方法制备出苯胺锶钛氧颗粒，该颗粒为纳米到微米级尺寸的多边形层片状颗粒，以这种颗粒作为分散相，均匀分散于硅油中配制而成的悬浮液体；在该苯胺锶钛氧电流变液中，颗粒的质量浓度为30~85%。本发明的苯胺锶钛氧电流变液颗粒为多边形层片状形貌，具备剪切强度高，抗高温性能好，漏电流密度低，零场粘度低和电流变效率较高等优点。
文档编号C10N40/16GK103045325SQ20121025041
公开日2013年4月17日 申请日期2012年7月18日 优先权日2012年7月18日
发明者赵红, 董旭峰, 钮晨光, 纪松, 谭锁奎, 齐民 申请人:大连理工大学