[发明专利]一种Mxene/PS纳米复合电流变材料的制备方法

说明书

本发明属于纳米智能复合材料技术领域，公开了一种具有电流变特性材料的制备技术，通过刻蚀、氧化Mxene获得一种新型的纳米分散稳定剂，并利用Pickering乳液聚合法一步制备获得Mxene/聚苯乙烯复合材料；包括刻蚀Mxene的制备、氧化Mxene的制备和混合制备步骤；其制备工艺简单，操作方便，氧化后的Mxene在具有较高界电性能，相比于纯二氧化钛，氧化后的Mxene具有C层，具有符合电流变的导电性，以氧化后的Mxene做分散稳定剂，通过乳液聚合的方法合成氧化Mxene/PS，在外加电场的作用下，具有较高的剪切应力和较低的漏电电流密度，具有优异的电流变性能，实验中所用到的原料简单易得，成本低，清洁无毒，反应时间较短，具有广泛的应用价值。

技术领域：

本发明属于纳米智能复合材料技术领域，公开了一种具有电流变特性材料的制备技术，通过刻蚀、氧化Mxene获得一种新型的纳米分散稳定剂，并利用Pickering(皮克林)乳液聚合法一步制备获得Mxene/聚苯乙烯(PS)复合材料。

背景技术：

电流变液是一种由电场控制的智能材料，由极化颗粒分散在绝缘的油(如二甲基硅油、烃油、矿物油，玉米油等)组成，可极化颗粒在外加电场的作用下形成链状结构，并且剪切应力随外加电场的增大而增加，通过控制外部电场，可以实现电流变液从液态到固态的可以转换，改变液体的流变和粘弹性特性。目前电流变液仍存在颗粒悬浮稳定性差、漏电电流密度较大及响应时间较慢等缺点，不能满足工程应用的需要。因此，寻求提供一种具有高分散稳定性、高剪切屈服应力及低漏电流密度的Mxene/PS纳米复合电流变材料的制备方法具有良好的经济效益和社会效益。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，寻求设计一种Mxene/PS纳米复合电流变材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明涉及的Mxene/PS纳米复合电流变材料制备工艺，包括以下步骤：

(1)刻蚀Mxene的制备：称取3～7g的原料Ti₃AlC₂，再用塑料量筒量取50～100ml氢氟酸置于塑料瓶中，将原料Ti₃AlC₂缓慢的加入到氢氟酸中，在200～500rmp的转速下搅拌50～90h，用去离子水清洗至中性，冷冻干燥得到刻蚀后Mxene；

(2)氧化Mxene的制备：先用电子天平称取0.5～0.9g刻蚀后的Mxene置于100ml烧杯中，再用量筒量取50～100ml的超纯水(刻蚀后的Mxene：UP～1：100)置于烧杯中，通过超声波细胞粉碎机将氧化Mxene进行粉碎处理20～50min，然后将1～2ml过氧化氢加入到上述溶液中，分散均匀，将上述混合溶液转移到200ml反应釜中，在180～220℃下水热15～25h，反应结束后得到的灰白色产物用去离子水清洗3～6次后冷冻干燥得到氧化Mxene。

(3)进一步地，取0.1～0.4g步骤(2)得到的氧化Mxene分散在5～20ml超纯水中，超声10分钟得到均匀的MXene反应溶液，将2.0～3.5ml苯乙烯溶解在30～50ml的乙醇溶液中，磁力搅拌得到均匀的苯乙烯反应溶液，然后将MXene反应溶液与苯乙烯反应溶液均匀混合，使用细胞粉碎机粉碎15～30min，然后放入烧瓶中，通氮气30min后加入0.01～0.06mg引发剂偶氮二异丁腈(AIBN：苯乙烯～1:100)，在50～70℃下机械搅拌8～14h，后用去离子水和甲醇清洗3～6次后冷冻干燥得到成品，即Mxene/PS纳米复合电流变材料。

本发明与现有技术相比，其制备工艺简单，操作方便，氧化后的Mxene在具有较高界电性能，相比于纯二氧化钛，氧化后的Mxene具有C层，具有符合电流变的导电性，以氧化后的Mxene做分散稳定剂，通过乳液聚合的方法合成氧化Mxene/PS，在外加电场的作用下，具有较高的剪切应力和较低的漏电电流密度，具有优异的电流变性能，实验中所用到的原料简单易得，成本低，清洁无毒，反应时间较短，具有广泛的应用价值。

附图说明：