[发明专利]一种氧化钛包覆聚苯胺纳米管电流变液

说明书

技术领域

 本发明涉及一种电流变液，特别涉及一种含有纳米管状形貌的氧化钛包覆聚苯胺的电流变液。 

背景技术

 电流变液通常由高介电常数、低电导率的固体颗粒分散在低介电常数的绝缘油中组成的悬浮体系。受到电场作用时电流变液可以迅速由液相变为固相，同时这种转变行为具有快速、可逆、连续可调等优点，故在自动化、减振器、离合器、阻尼器、无级调速装置及光学与印刷设备上有重要的应用价值。 

然而，目前阻碍电流变技术应用的主要问题是电流变液的屈服强度过低、抗沉降能力差、温度稳定性不好。聚苯胺是一种重要的本征导电聚合物，因为其成本低廉、合成方法简单、密度小、电导率和介电性能可调以及稳定的物化性质等优点，聚苯胺作为电流变材料受到了广泛研究。传统的聚苯胺电流变液材料都是颗粒状结构，经过碱掺杂(如氨水或氢氧化钠溶液浸泡)降低电导率后便可以在电场下显示电流变效应。最近，一种新型的具有纳米管状结构的聚苯胺电流变材料被开发成功，与传统的颗粒状聚苯胺电流变液比较，纳米管状聚苯胺电流变液显示了更好的悬浮稳定性和电流变活性。然而，不同于传统的颗粒状聚苯胺，实验发现这种用中强酸(如柠檬酸等)作为掺杂剂合成的聚苯胺纳米管的电导率很难通过碱处理而降低。例如强酸环境合成的传统颗粒状聚苯胺的电导率从约10^-1S/m降低到约10^-8S/m量级时仅需要1mol/L的氨水浸泡几分钟即可，而利用中强酸(如柠檬酸等)制备的纳米管聚苯胺的电导率降到同等量级则需浸泡十几小时甚至更长时间，这大大降低了生产效率。特别是还发现利用提高氨水浓度来缩短浸泡时间的效果也并不十分明显。 

发明内容

 为克服上述问题，本发明提供了一种氧化钛包覆聚苯胺纳米管电流变液，其特征在于该电流变液的分散相是由氧化钛绝缘薄层包覆导电聚苯胺纳米管而成的复合颗粒，连续相基液为硅油；其中分散相氧化钛包覆聚苯胺纳米管的直径分布在150纳米到500纳米之间，长度分布在1微米到2微米之间，氧化钛包覆层为无定型结构。该分散相氧化钛包覆聚苯胺纳米管的结构特点是仅在导电聚苯胺纳米管的表面包覆了一层高介电常数的氧化钛绝缘层，便可达到降低聚苯胺纳米管电导率的目的，而不需要长时间的碱处理工艺，反应时间短、工艺简单，可以大幅提高生产效率；同时，还可通过控制加入钛酸丁酯的浓度来改变氧化钛包覆层的厚度从而实现对聚苯胺纳米管电导率的控制；此外，包覆氧化钛后整个分散相颗粒仍然保持着一维纳米管形貌，这样将分散相与硅油混合后所得到的氧化钛包覆聚苯胺纳米管电流变液仍显示良好的悬浮稳定性和好的电流变效应。 

附图说明

图1实施例二所得氧化钛包覆聚苯胺纳米管的扫描电镜照片 

图2实施例二所得氧化钛包覆聚苯胺纳米管的透射电镜照片 

图3实施例三所得氧化钛包覆聚苯胺纳米管的扫描电镜照片 

图4实施例三所得氧化钛包覆聚苯胺纳米管的透射电镜照片 

图5氧化钛包覆聚苯胺纳米管电流变液(质量分数为15％)的屈服应力与电场强度的关系(25℃) 

图6氧化钛包覆聚苯胺纳米管电流变液(质量分数为15％)的电流密度与电场强度的关系(25℃) 

图7氧化钛包覆聚苯胺纳米管电流变液(质量分数为15％)的沉降率与时间的关系(25℃) 

具体实施方式

本发明所提供的一种二氧化钛包覆聚苯胺纳米管的电流变液是通过以下实施方式得到的： 

所用原料有：减压蒸馏的苯胺单体，分析纯钛酸钉酯，分析纯无水乙醇，分析纯过硫酸铵APS，二次去离子水和分析纯柠檬酸； 

(1)将4克的分析纯柠檬酸溶解于300毫升去离子水中，之后在搅拌条件下加入5.7克的苯胺单体形成无色透明溶液一；称取13.7克分析纯的过硫酸铵溶解于150毫升的去离子水中形成无色透明溶液二；在室温搅拌下将溶液二快速倒入溶液一中，继续搅拌30秒后停止搅拌，混合溶液放入4℃冰箱中静置反应24小时即得到含有墨绿色聚苯胺纳米管的悬浮液； 

(2)将由(1)步得到的含聚苯胺纳米管的悬浮液抽滤、水洗3次除去未反应物，再用无水乙醇抽洗3次除去低聚物和水分，这样就得到聚苯胺纳米管，将其分散在200毫升无水乙醇中，并超声15分钟获得均匀分散的聚苯胺纳米管的无水乙醇悬浮液；