论文部分内容阅读
电流变液是指由纳米或微米级的固体颗粒分散于绝缘基液中形成的悬浮液。基于其流变行为的可控特性,在智能阻尼、减震方面有着巨大的应用前景。目前电流变液的屈服强度已能够满足工程应用的要求,但是由于颗粒的制备工艺复杂、原材料成本高,很难实现工业化生产;同时在使用过程中,由于沉降和杂质的影响,也限制了电流变液的实际应用。针对以上问题,本文采用多元醇对钛氧颗粒进行改性,研制出一种无水反应体系,以多元醇和钛酸四丁酯为原料,以少量的无水乙醇为分散相,通过直接沉淀法制备出具有高电流效应且性能稳定的电流变颗粒(Gly-O-Ti);并在此基础上又用氧化石墨烯(GO)对颗粒进行了改性,制备出了抗沉降性能良好的氧化石墨烯-丙三醇复合改性的钛氧颗粒(GO-Gly-O-Ti)主要研究内容及结果如下:通过选取不同的多元醇与钛酸四丁酯反应,制备出不同多元醇改性的钛氧颗粒,发现只有1,3-丙二醇和丙三醇能够与钛酸四丁酯迅速反应并得到白色沉淀。分析反应现象并结合表征结果,认为在本实验条件下沉淀反应的实质是多元醇中的伯醇羟基与钛酸四丁酯发生了醇解反应,仲醇羟基不参与反应而是完全残留在颗粒内部。电流变性能检测结果表明丙三醇改性颗粒的电流变性能明显高于1,3-丙二醇改性的颗粒,这与Gly-O-Ti颗粒中含有大量的羟基基团有关。研究了丙三醇加入量对Gly-O-Ti颗粒电流变性能的影响,结果表明当丙三醇与钛酸四丁酯的摩尔比为2.5/1时,颗粒的电流变性能最佳,在5kV/mm的电场强度下其屈服应力达到220kPa(电流变液颗粒的质量浓度为70wt%),且漏电流较小。研究发现颗粒的粒径对电流变效应有较大影响,粒径越大,电流变效应越弱。氧化石墨烯-丙三醇复合改性颗粒的电流变性能检测表明GO的加入明显提高了电流变液的抗沉降性能,分析认为这是由于具有较大表面积的GO在基液中张开形成降落伞状的结构,从而提高了抗沉降性能;该颗粒也具有较高的电流变强度,但是漏电流密度也较大,因此GO的掺杂量存在一最佳值,在本论文的实验条件下最佳掺杂量为25mg。