[发明专利]草酸氧钛电流变液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到电流变液及其制备方法，具体指一种草酸氧钛电流变液及其制备方 法。

背景技术

电流变液是一种自身粘度在外电场作用下能够显著变化的均匀悬浊液体，具有受控 变化的品质，其屈服应力、弹性模量能够按照控制者的意志产生变化。其通常由具有高 介电常数的固体微粒均匀分散在低介电常数的绝缘油中组成，在通常条件下其是一种悬 浮液，它在电场的作用下可发生液体-固体的转变。当外加电场强度大大低于某个临界 值时，电流变液呈液态；当电场强度大大高于这个临界值时，它就变成固态。在电场强 度的临界值附近，电流变液的粘滞性随电场强度的增加而变大，介于亦液亦固的物态之 间。

通常认为该变化是由于在电场作用下电流变液中分散的小颗粒被极化为电偶极子， 这些偶极子之间产生强烈的静电吸引从而引起液体宏观粘度的变化。该过程中颗粒由无 序的随机分布变为有序排列，通常形成一定的链状和柱状结构，该微观结构对电流变液 的宏观力学性能有很大影响。固体微粒材料的性质决定了电流变液性能的好坏，是电流 变液的关键组份。

电流变液在电场作用下软硬连续可调的奇特性质具有广泛和重要的应用价值，如离 合器、制动器、阻尼系统、减震器、无级变速器、阀门、机电耦合控制等。评价微粒材 料的主要性能指标是能够提供的动态剪切应力的大小，动态剪应力大强度就高。此外， 稳定性要高，导电率要小。绝缘液体通常有硅油、食油、矿物油，绝缘液体应具有较高 的沸点，稳定性、抗腐蚀性好。目前已发现有多种电流变液可以产生电流变效用，但是 现有的绝大部分电流变液的剪切强度低，一般不高于10kPa，无法达到工业应用水平， 实现工程应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种具有高剪切强度、低 电流密度的草酸氧钛电流变液，其结构稳定、无污染、无腐蚀、工业应用性好。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种原料成本低、 制备工艺简单、生产周期短的草酸氧钛电流变液的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：该草酸氧钛电流变液，其特征在 于：其是以纳米至微米尺寸的草酸氧钛颗粒作为分散相，均匀分散于硅油中形成的悬浮 液体；并且，该悬浮液体中草酸氧钛颗粒的体积浓度为5～40％。

较好的，所述硅油可以选自甲基硅油或羟基硅油。

上述草酸氧钛电流变液的制备方法，其原理为先使用相同摩尔数的草酸和钛盐在有 机醇溶剂中的化学沉淀反应制备草酸氧钛颗粒，然后将草酸氧钛颗粒与硅油均匀混合， 得到草酸氧钛电流变液。具体包括如下步骤：

①草酸氧钛颗粒的制备

将钛盐与有机醇溶剂以摩尔比为1∶20～70的比例混合均匀，控制溶液的PH值小 于2，得到溶液A；较好的，所述的钛盐可选自钛酸四丁酯、四氯化钛、钛酸四乙酯或 钛酸四异丙酯；PH值可通过滴加盐酸或硝酸来调节；

取与钛盐相同摩尔数的草酸溶解于有机醇中，配制成草酸溶液B；

将溶液A置于搅拌器中匀速搅拌，同时将溶液B滴入溶液A中；随着B的加入， 沉淀逐渐形成；反应完全后，将生成的沉淀过滤，然后将沉淀烘干，得到纳米至微米尺 寸分布的草酸氧钛颗粒；

②草酸氧钛电流变液的制备

将步骤①得到的草酸氧钛颗粒与硅油均匀混合，配制成草酸氧钛颗粒的体积浓度为 5～40％的草酸氧钛电流变液，得到本发明的草酸氧钛电流变液。

较好的，所述硅油可以选自甲基硅油或羟基硅油。

本发明提供的草酸氧钛电流变液，是以相同摩尔数的草酸和钛盐在有机醇溶剂中沉 淀反应制得的草酸氧钛与绝缘液体介质配制而成，其所需的原材料十分容易获得，成本 低廉，制备工艺简单，周期短；所制得的草酸氧钛电流变液具有强电流变效应。当外加 电场为5kV/mm时，其屈服应力达到120kPa，动态剪切应力可达40kPa，且具有电流密 度小、无毒、无污染等众多优点，有很好的应用前景。

附图说明

图1：本发明实施例1中不同体积浓度的草酸氧钛电流变液的屈服应力与电场强度 的关系；

图2：本发明实施例1中不同体积浓度的草酸氧钛电流变液的电流密度与电场强度 的关系；

图3：本发明实施例1中30％体积浓度的草酸氧钛电流变液的剪切强度与剪切速率 的关系；