納米顆粒修飾聚硅氧烷連續(xù)相電流變材料的研究.pdf

1、將含氨基、乙烯基等官能團納米二氧化硅與各種不同的官能低聚硅氧烷反應，或者通過含氨基、乙烯基等官能團納米二氧化硅與二氧化鈦、稀土金屬羧酸鹽等化合物復合，再與各種不同的官能低聚硅氧烷進行原位反應，可制得高分子側鏈連接可極化納米尺寸顆粒且具有較好的穩(wěn)定性能的智能液體材料。該材料在電場作用下會因為瞬時極化作用或者瞬時物理交聯(lián)而產(chǎn)生明顯的黏度、剪切應力、蠕變柔量、復模量等指標的變化，甚至產(chǎn)生液固相變。圍繞該液體材料的高穩(wěn)定性和高響應性的目標，本課

2、題從四個方面開展了相關工作并取得了預期的成果。 一、氨基復合納米粒子/氨基聚硅氧烷/甲基硅油ERF制備及性能研究首先選擇氨丙基三乙氧基硅烷在酸縮合條件下得到一定尺寸的氨基化納米二氧化硅，然后利用其表面性質與氨基低聚硅氧烷在一定條件下作用，再按照一定的質量比例分散于甲基硅油中，配置得到ERF。論述了粒子形成條件的影響因素，通過紅外光譜(FT-IR)、熱重分析(TG)、透射電鏡(TEM)等表征了粒子的相關性質。利用旋轉流變儀測試并討

3、論了穩(wěn)態(tài)剪切模式下溫度、濃度、電場強度等對材料響應特性的影響，同時采用比較法評價了材料的穩(wěn)定性能。 二、納米微粒接枝乙烯聚硅氧烷ERF研究及稀土元素的增效作用利用對納米級的二氧化硅表面改性，控制其表面一定比例的不飽和雙鍵，在一定條件下與乙烯基低聚硅氧烷引發(fā)接枝，同時通過二氧化鈦以及稀土羧酸鹽等化合物的復合，從而得到較為穩(wěn)定的液體。采用熱重分析(TG)、元素分析測試了有機組分的含量，利用紅外光譜(FF-IR)、透射電鏡(TEM)等

4、手段分析了反應前后的官能團、樣品微觀形貌等的變化。在旋轉流變儀上對材料的穩(wěn)態(tài)剪切行為和動態(tài)振蕩響應作出了分析，討論了電場強度、稀土元素的種類和含量的影響，并推測了稀土元素在極化過程中的作用和規(guī)律。比較法測試發(fā)現(xiàn)，該材料的穩(wěn)定性能比較良好。 三、羥基硅油/乙烯納米SiO<,2>/羧酸稀土原位反應ERF制備及性能研究通過納米二氧化硅、乙烯硅烷偶聯(lián)劑、稀土金屬羧酸鹽的官能化反應，然后在一定條件下與羥基低聚硅氧烷引發(fā)進行原位反應，得到一

5、定質量比例的ERF。通過相對介電常數(shù)儀測定相關樣品的相對介電常數(shù)的變化情況，這與所制備得到ERF產(chǎn)物的特殊結構密切相關。通過旋轉流變儀研究了該ERF的動態(tài)粘彈性行為，分析了材料的蠕變回復行為和強制振蕩過程的響應行為，發(fā)現(xiàn)實驗中該ERF可在電場條件下實現(xiàn)液固相轉變，同時討論了電場強度、施加外應力、掃描頻率等對響應行為的影響。比較法和透光法測試發(fā)現(xiàn)，該ERF具有高穩(wěn)定性。通過冷凍蝕刻法TEM觀測了樣品的微觀形貌。 四、電流變液的可變