论文部分内容阅读
电流变液(Electrorheological Fluids简称ERF)是固体微颗粒在基液中组成的悬浮液(也可为均相液体，如液晶)。在外加电场作用下，它们的结构和性能表现出独有的特征，可在瞬间(千分之一秒左右)由液态转变成固态，其粘度陡然增大以至失去流动性。在电场作用下的电流变液表现出类似固体的行为，具有一定的屈服强度，且随外加场强增加，材料的强度增加，即性能可由外加电场连续调控。当外场撤除后材料迅速恢复到原来的状态。因而电流变液在液压系统、减振装置、印刷、光学以及机电一体化等领域显示出巨大的应用前景。然而，材料综合性能的不足，如剪切强度低、易沉降、温度效应显著等因素，严重地制约了电流变技术的工业化。通常认为电流变效应是由于电场作用下悬浮颗粒的极化，进而导致颗粒间相互作用的变化，使流体流变性能发生改变。 因此，根据介电极化理论，从电流变液材料物理设计的介电常数、电导率和介电损耗等参数出发，我们采用利用可控活性自由基聚合、溶胶凝胶方法，制备出两亲性高分子材料、聚合物／蒙脱土复合材料和核壳结构的新型电流变液材料。从分子水平上通过对材料的结构进行调节，以期获得对电流变材料性能的调控，从而为电流变材料的化学设计提供一种有效方法。 本论文的主要工作如下： 1．成功的通过四步反应，合成了链段中央带有ATRP引发基团的两亲性大分子引发剂。并以乙醇和THF混合体系为溶剂，CuBr／5，5，7，12，12，14-hexamethyl-1，4，8，11-tetraaza-macrocyclotetradecane为引发催化体系，使用得到的大分子引发剂引发St与二乙烯基苯(DVB)进行聚合，得到了纳米球。测试了制备出的新型聚合物电流变体的ER性质，通过比较可以发现，不同固体比例的电流变液在相同直流电场下，剪切应力表现出随着固体比例的增加而增加的趋势，这与悬浮型电流变流体的纤维化理论基本吻合。 2．用RAFT原位聚合方法使苯乙烯分别和丙烯腈以及聚苯乙烯-b-聚乙烯基吡啶在蒙脱土层间进行共聚，制备了聚苯乙烯-丙烯腈／蒙脱土和聚苯乙烯-b-聚乙烯基吡啶／蒙脱土纳米复合电流变材料。前者蒙脱土片层产生了剥离并且均匀分散在聚合物中，而后者为纳米插层材料。聚苯乙烯-b-聚乙烯基吡啶插入蒙脱土层后，在100Hz，30℃时，介电常数比蒙脱土提高了约45％，比纯PS-b-QP4VP