[发明专利]一种交联淀粉增强复合剪切增稠弹性体

说明书

本发明公开了一种交联淀粉增强复合剪切增稠弹性体，属于复合材料制备技术领域。本发明通过采用交联淀粉与剪切增稠胶进行复合，形成了高分子网络结构，解决了原有剪切增稠材料的冷流性问题，同时又具有更好的可加工性、初始弹性模量与弹性恢复能力，有利于在长时间使用过程中保持整体的防护性能而不至于衰减。本发明制备得到的剪切增稠弹性体不仅保持了良好的抗冲击性能，还具有优异的稳定性能(即无冷流性)。在实际应用过程中作为芯材易于封装，在面材破损时失去密封性时，剪切增稠弹性体不会像剪切增稠胶泄露。

技术领域

本发明涉及一种交联淀粉增强复合剪切增稠弹性体，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

随着人们安全意识的提高，防护缓冲材料市场日益扩大，基于剪切增稠液(Shearthickening Fluid,STF)与剪切增稠胶(Shear thickening Gel,STG)的各种防护材料由于其质量轻、防护性能好的特性愈加受到研究者的关注；剪切增稠增强材料在低剪切速率下呈现类液态，在高动载下粘度急剧增大呈类固态性质，其抗冲击与阻尼性能极具增加。目前应用与研究最为广泛的是剪切增稠液，但其存在着先天缺陷，使用中封装较为困难且分散相易沉降，连续相易挥发，从而影响整体性能。剪切增稠胶是由硅油与硼酸共混后加热制备的，其在加热过程中硅油封端的羟基与硼酸脱水缩合，硼酸带来的B元素将具有空的p轨道，而O原子上具有多余的电子，两者具有微弱的吸引力，通过共用电子对产生类似于氢键的B-O瞬时交联键。该交联键的产生和断裂具有可逆性，且强度低于普通化学键又高于分子间作用力。在一般情况下剪切增稠胶内部大分子长链会发生缠结；当受到较小外力载荷时，剪切增稠胶间大分子会发生相对滑移，体系会有足够的时间打开B-O键与缠结；外力载荷较大时，由于作用时间较短，B-O键与大分子间的缠结来不及打开，导致整体粘度急剧上升。然而纯剪切增稠胶的初始粘度、储能模量和屈服应力较低，在长期使用过程中具有一定冷流性，于是解决剪切增稠材料的这些固有缺陷便成为新的研究方向。

发明内容

【技术问题】

本发明实际要解决的技术问题是提供了一种性能稳定无冷流性、具有良好的能量耗散能力和抗冲击性能的剪切增稠弹性体。

【技术方案】

针对现有技术所存在的上述问题，本发明通过采用交联淀粉与剪切增稠胶进行复合，形成了高分子网络结构，解决了原有剪切增稠材料的冷流性问题，同时又具有更好的可加工性、初始弹性模量与弹性恢复能力，有利于在长时间使用过程中保持整体的防护性能而不至于衰减。本发明制备得到的剪切增稠弹性体不仅保持了良好的抗冲击性能，还具有优异的稳定性能(即无冷流性)。在实际应用过程中作为芯材易于封装，在面材破损时失去密封性时，剪切增稠弹性体不会像剪切增稠胶泄露。

本发明的第一个目的是提供一种交联淀粉增强复合剪切增稠胶，所述交联淀粉增强复合剪切增稠胶包括交联淀粉和剪切增稠胶；所述交联淀粉和剪切增稠胶的质量比为(1-6)：(4-9)。其中，交联淀粉作为填充剂。

优选地，所述交联淀粉和剪切增稠胶的质量比为(4-6)：(4-6)。淀粉含量过高，在受到外力时，淀粉与剪切增稠胶之间的作用过小，会产生分离，防护性能反而降低。

在本发明的一种实施方式中，所述交联淀粉包括戊二醛交联淀粉、三氯氧磷交联淀粉、三偏磷酸钠交联淀粉、己二酸交联淀粉或六偏磷酸盐交联淀粉。

在本发明的一种实施方式中，所述剪切增稠胶(STG)是一种由聚二甲基硅氧烷和硼酸在高温下反应合成的防护材料。

在本发明的一种实施方式中，聚二甲基硅氧烷和硼酸的质量比为(10-100):1。

本发明的第二个目的是提供一种改善剪切增稠弹性体冷流性的方法，所述方法是采用交联淀粉作为填充剂，添加到剪切增稠弹性体中，以改善剪切增稠弹性体的冷流性。