本文關(guān)鍵詞：表面活性劑修飾凹凸棒石黏土電流變性能的研究

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【摘要】：電流變液是一種重要的智能材料。自Winslow(1947年)首次發(fā)現(xiàn)電流變液以來,無水無機電流變液因其優(yōu)異的性能一直以來都倍受關(guān)注。目前,研究的核心部分主要集中在分散相粒子上,表面活性劑改性分散相工藝簡單、性能優(yōu)越。因此,適當改性分散相作為電流變材料得到了廣泛研究。本文選取三類共九種表面活性劑對凹凸棒石(AT)進行改性,對改性凹凸棒石晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)結(jié)構(gòu)、微觀形貌進行了表征研究;其次,將改性凹凸棒石作為分散相制備了電流變液,對其電流變性能、介電性能、導(dǎo)電性能、熱穩(wěn)定性能和在基液中的懸浮性能進行了測試。具體研究工作及主要結(jié)論如下:(1)選用十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)、十四烷基三甲基溴化銨(TTAB)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)三種陽離子表面活性劑利用原位聚合法對凹凸棒石進行改性,對比了陽離子型表面活性劑的碳鏈長度、體積分數(shù)對電流變性能的影響,結(jié)果表明性能最佳表面活性劑的是CTAB。采用化學(xué)元素分析、FTIR、XRD、SEM、數(shù)字式四探針技術(shù)以及LCR數(shù)字電橋?qū)Σ牧辖Y(jié)構(gòu)及其性能進行分析。以CTAB改性AT為分散相配制成電流變液,探討了表面活性劑濃度、體積分數(shù)及工作溫度對電流變性能的影響,并對懸浮性能進行了測試。結(jié)果表明CTAB改性AT的最佳濃度為0.2 mol/L,與二甲基硅油配制電流變液的最佳體積分數(shù)為20Vol.%,且在E=3.5 kV/mm時的剪切應(yīng)力達到最大值169 Pa,屈服應(yīng)力為0.65 Pa,最高工作溫度為65℃,靜置60天懸浮率為90%。(2)選用十二烷基苯磺酸(DBSA)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、十二烷基硫酸鈉(SDS)三種陰離子型表面活性劑改性凹凸棒石,其中改性效果最好的是DBSA。采用化學(xué)元素分析、FTIR、XRD、SEM、數(shù)字式四探針技術(shù)以及LCR數(shù)字電橋?qū)?fù)合材料結(jié)構(gòu)及其性能進行分析。以DBSA改性AT為分散相配制電流變液,對其表面活性劑濃度、工作溫度對電流變性能的影響,并對懸浮性能進行了測試,結(jié)果表明:DBSA改性AT的最佳濃度為0.2 mol/L,與二甲基硅油配制電流變液的最佳體積分數(shù)為20Vol.%,且在E=3.0 kV/mm時的剪切應(yīng)力達到最大值153 Pa,靜置60天懸浮率為91%。(3)選用聚乙二醇400(PEG400)、聚乙二醇600(PEG600)、聚乙二醇1200(PEG1200)三種非離子型表面活性劑對AT進行改性,對比效果最佳的表面活性劑是PEG1200。采用化學(xué)元素分析、FTIR、XRD、SEM、數(shù)字式四探針技術(shù)以及LCR數(shù)字電橋?qū)?fù)合材料結(jié)構(gòu)及其性能進行分析。以PEG1200改性AT為分散相配制電流變液,表面活性劑濃度、工作溫度對電流變性能的影響,并對懸浮性能進行了測試,結(jié)果表明:PEG1200改性AT的最佳濃度為0.2 mol/L,與二甲基硅油配制電流變液的最佳體積分數(shù)為20Vol.%,且在E=3.5 kV/mm時的剪切應(yīng)力達到最大值142 Pa,靜置60天懸浮率為87%。
【關(guān)鍵詞】：表面活性劑 凹凸棒石 電流變液
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB381
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 引言12-26
• 1.1 電流變液12-16
• 1.1.1 電流變效應(yīng)及特點12
• 1.1.2 電流變效應(yīng)的機理12-15
• 1.1.3 電流變材料的分類及組成15-16
• 1.2 電流變材料的發(fā)展16-17
• 1.3 電流變材料的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 電流變材料的性能要求及影響因素18-21
• 1.4.1 電流變材料的性能要求18
• 1.4.2 影響電流變效應(yīng)的因素18-21
• 1.5 凹凸棒石21-23
• 1.5.1 凹凸棒石的基本性質(zhì)21-22
• 1.5.2 凹凸棒石的改性方法研究進展22-23
• 1.6 本論文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點23-26
• 第二章 實驗部分26-30
• 2.1 實驗原材料26
• 2.2 實驗儀器及測試方法26-27
• 2.3 電流變性能的測試27-30
• 第三章 陽離子型表面活性劑改性凹凸棒石的制備及其電流變性能研究30-46
• 3.1 引言30-31
• 3.2 有機改性凹凸棒石粒子的制備及其電流變液的配制31
• 3.2.1 改性凹凸棒石的制備31
• 3.2.2 改性凹凸棒石電流變液的配制31
• 3.3 結(jié)果與討論31-44
• 3.3.1 不同濃度對剪切應(yīng)力的影響31-36
• 3.3.2 體積分數(shù)對剪切應(yīng)力的影響36-37
• 3.3.3 碳鏈長度對剪切應(yīng)力的影響37-38
• 3.3.4 FTIR分析38-39
• 3.3.5 XRD分析39
• 3.3.6 化學(xué)元素分析39-40
• 3.3.7 TEM及SEM分析40-41
• 3.3.8 介電性能41-42
• 3.3.9 導(dǎo)電性能42-43
• 3.3.10 熱穩(wěn)定性能43-44
• 3.3.11 懸浮性能44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第四章 陰離子型表面活性劑改性凹凸棒石的制備及其電流變性能研究46-60
• 4.1 引言46-47
• 4.2 有機改性凹凸棒石粒子的制備及其電流變液的配制47
• 4.2.1 改性粒子的制備47
• 4.2.2 改性凹凸棒石電流變液的配制47
• 4.3 結(jié)果與討論47-58
• 4.3.1 不同濃度對剪切應(yīng)力的影響47-52
• 4.3.2 不同種類陰離子型表面活性劑對剪切應(yīng)力的影響52
• 4.3.3 FTIR分析52-54
• 4.3.4 XRD分析54
• 4.3.5 化學(xué)元素分析54-55
• 4.3.6 SEM分析55
• 4.3.7 介電性能55-57
• 4.3.8 導(dǎo)電性能57
• 4.3.9 熱穩(wěn)定性能57
• 4.3.10 懸浮性能57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第五章 非離子型表面活性劑改性凹凸棒石的制備及其電流變性能研究60-74
• 5.1 引言60
• 5.2 有機改性凹凸棒石粒子的制備及其電流變液的配制60-61
• 5.2.1 改性粒子的制備60-61
• 5.2.2 改性凹凸棒石電流變液的配制61
• 5.3 結(jié)果與討論61-72
• 5.3.1 不同濃度對剪切應(yīng)力的影響61-65
• 5.3.2 不同聚合的非離子型表面活性劑對剪切應(yīng)力的影響65-66
• 5.3.3 FTIR分析66-67
• 5.3.4 XRD分析67
• 5.3.5 化學(xué)元素分析67-68
• 5.3.6 SEM分析68-70
• 5.3.7 介電性能70
• 5.3.8 導(dǎo)電性能70-71
• 5.3.9 熱穩(wěn)定性能71
• 5.3.10 懸浮性能71-72
• 5.4 本章小結(jié)72-74
• 第六章 結(jié)論74-76
• 參考文獻76-84
• 碩士研究生階段發(fā)表論文84-86
• 致謝86

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本文編號：1059093