表面活性剂修饰凹凸棒石黏土电流变性能的研究

发布时间：2017-10-19 04:38

  本文关键词：表面活性剂修饰凹凸棒石黏土电流变性能的研究

  更多相关文章： 表面活性剂 凹凸棒石 电流变液

【摘要】：电流变液是一种重要的智能材料。自Winslow(1947年)首次发现电流变液以来,无水无机电流变液因其优异的性能一直以来都倍受关注。目前,研究的核心部分主要集中在分散相粒子上,表面活性剂改性分散相工艺简单、性能优越。因此,适当改性分散相作为电流变材料得到了广泛研究。本文选取三类共九种表面活性剂对凹凸棒石(AT)进行改性,对改性凹凸棒石晶体结构、化学结构、微观形貌进行了表征研究;其次,将改性凹凸棒石作为分散相制备了电流变液,对其电流变性能、介电性能、导电性能、热稳定性能和在基液中的悬浮性能进行了测试。具体研究工作及主要结论如下:(1)选用十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)三种阳离子表面活性剂利用原位聚合法对凹凸棒石进行改性,对比了阳离子型表面活性剂的碳链长度、体积分数对电流变性能的影响,结果表明性能最佳表面活性剂的是CTAB。采用化学元素分析、FTIR、XRD、SEM、数字式四探针技术以及LCR数字电桥对材料结构及其性能进行分析。以CTAB改性AT为分散相配制成电流变液,探讨了表面活性剂浓度、体积分数及工作温度对电流变性能的影响,并对悬浮性能进行了测试。结果表明CTAB改性AT的最佳浓度为0.2 mol/L,与二甲基硅油配制电流变液的最佳体积分数为20Vol.%,且在E=3.5 kV/mm时的剪切应力达到最大值169 Pa,屈服应力为0.65 Pa,最高工作温度为65℃,静置60天悬浮率为90%。(2)选用十二烷基苯磺酸(DBSA)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)三种阴离子型表面活性剂改性凹凸棒石,其中改性效果最好的是DBSA。采用化学元素分析、FTIR、XRD、SEM、数字式四探针技术以及LCR数字电桥对复合材料结构及其性能进行分析。以DBSA改性AT为分散相配制电流变液,对其表面活性剂浓度、工作温度对电流变性能的影响,并对悬浮性能进行了测试,结果表明:DBSA改性AT的最佳浓度为0.2 mol/L,与二甲基硅油配制电流变液的最佳体积分数为20Vol.%,且在E=3.0 kV/mm时的剪切应力达到最大值153 Pa,静置60天悬浮率为91%。(3)选用聚乙二醇400(PEG400)、聚乙二醇600(PEG600)、聚乙二醇1200(PEG1200)三种非离子型表面活性剂对AT进行改性,对比效果最佳的表面活性剂是PEG1200。采用化学元素分析、FTIR、XRD、SEM、数字式四探针技术以及LCR数字电桥对复合材料结构及其性能进行分析。以PEG1200改性AT为分散相配制电流变液,表面活性剂浓度、工作温度对电流变性能的影响,并对悬浮性能进行了测试,结果表明:PEG1200改性AT的最佳浓度为0.2 mol/L,与二甲基硅油配制电流变液的最佳体积分数为20Vol.%,且在E=3.5 kV/mm时的剪切应力达到最大值142 Pa,静置60天悬浮率为87%。
【关键词】：表面活性剂 凹凸棒石 电流变液
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB381
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 引言12-26
• 1.1 电流变液12-16
• 1.1.1 电流变效应及特点12
• 1.1.2 电流变效应的机理12-15
• 1.1.3 电流变材料的分类及组成15-16
• 1.2 电流变材料的发展16-17
• 1.3 电流变材料的研究现状17-18
• 1.4 电流变材料的性能要求及影响因素18-21
• 1.4.1 电流变材料的性能要求18
• 1.4.2 影响电流变效应的因素18-21
• 1.5 凹凸棒石21-23
• 1.5.1 凹凸棒石的基本性质21-22
• 1.5.2 凹凸棒石的改性方法研究进展22-23
• 1.6 本论文研究内容及创新点23-26
• 第二章 实验部分26-30
• 2.1 实验原材料26
• 2.2 实验仪器及测试方法26-27
• 2.3 电流变性能的测试27-30
• 第三章 阳离子型表面活性剂改性凹凸棒石的制备及其电流变性能研究30-46
• 3.1 引言30-31
• 3.2 有机改性凹凸棒石粒子的制备及其电流变液的配制31
• 3.2.1 改性凹凸棒石的制备31
• 3.2.2 改性凹凸棒石电流变液的配制31
• 3.3 结果与讨论31-44
• 3.3.1 不同浓度对剪切应力的影响31-36
• 3.3.2 体积分数对剪切应力的影响36-37
• 3.3.3 碳链长度对剪切应力的影响37-38
• 3.3.4 FTIR分析38-39
• 3.3.5 XRD分析39
• 3.3.6 化学元素分析39-40
• 3.3.7 TEM及SEM分析40-41
• 3.3.8 介电性能41-42
• 3.3.9 导电性能42-43
• 3.3.10 热稳定性能43-44
• 3.3.11 悬浮性能44
• 3.4 本章小结44-46
• 第四章 阴离子型表面活性剂改性凹凸棒石的制备及其电流变性能研究46-60
• 4.1 引言46-47
• 4.2 有机改性凹凸棒石粒子的制备及其电流变液的配制47
• 4.2.1 改性粒子的制备47
• 4.2.2 改性凹凸棒石电流变液的配制47
• 4.3 结果与讨论47-58
• 4.3.1 不同浓度对剪切应力的影响47-52
• 4.3.2 不同种类阴离子型表面活性剂对剪切应力的影响52
• 4.3.3 FTIR分析52-54
• 4.3.4 XRD分析54
• 4.3.5 化学元素分析54-55
• 4.3.6 SEM分析55
• 4.3.7 介电性能55-57
• 4.3.8 导电性能57
• 4.3.9 热稳定性能57
• 4.3.10 悬浮性能57-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第五章 非离子型表面活性剂改性凹凸棒石的制备及其电流变性能研究60-74
• 5.1 引言60
• 5.2 有机改性凹凸棒石粒子的制备及其电流变液的配制60-61
• 5.2.1 改性粒子的制备60-61
• 5.2.2 改性凹凸棒石电流变液的配制61
• 5.3 结果与讨论61-72
• 5.3.1 不同浓度对剪切应力的影响61-65
• 5.3.2 不同聚合的非离子型表面活性剂对剪切应力的影响65-66
• 5.3.3 FTIR分析66-67
• 5.3.4 XRD分析67
• 5.3.5 化学元素分析67-68
• 5.3.6 SEM分析68-70
• 5.3.7 介电性能70
• 5.3.8 导电性能70-71
• 5.3.9 热稳定性能71
• 5.3.10 悬浮性能71-72
• 5.4 本章小结72-74
• 第六章 结论74-76
• 参考文献76-84
• 硕士研究生阶段发表论文84-86
• 致谢86

，

本文编号：1059093