剪切增稠液(STF)是一类具备剪切增稠效应的智能材料,剪切增稠是一种非牛顿力学行为,其粘度随剪切应力或速率的增大而增大。剪切增稠液通常由两部分(分散相和分散介质)组成,多数分散介质为小分子、低聚物或聚合物,例如聚乙二醇和乙二醇。常见的分散介质存在温度适应性差,无法配制高浓度分散体的缺点。离子液体具有熔点低,温度适用范围宽和良好的物理化学稳定性等的优点,可作为STF的分散介质。研究表明,羟基功能化离子液体(1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐)作为分散介质时,可通过氢键与纳米颗粒结合,在一定剪切速率下形成粒子簇从而达到增稠的效果。为深入研究离子液体结构对STF流变学行为的影响,本文以咪唑类离子液体作分散介质,二氧化硅纳米颗粒作分散相进行了实验,研究内容如下:(1)以具有不同结构的离子液体为分散介质配制浓悬浮液,研究离子结构对增稠性能的影响。结果表明,带有羟基基团的离子液体更容易发生剪切增稠效应,这是由于羟基与颗粒表面硅醇基更易形成氢键。研究了温度对STF的流变学特性的影响,低温下STF的增稠效果更明显,随温度升高,离子液体粘度降低增稠效应减弱,是由于温度升高降低了溶剂化层的厚度。(2)用离子液体对二氧化硅进行了改性,改变纳米颗粒表面的化学结构,研究了颗粒表面改性对其流变行为的影响。结果显示,表面带有四氟硼酸根离子的颗粒增稠效应增强,峰值粘度增大,临界剪切速率降低,且具有良好的可逆增稠性能。(3)在STF中添加微晶纤维素来探究添加剂对离子液体基STF流变性能的影响。用DMF对纤维素进行预处理使纤维表面带有更多的羟基基团,配制不同纤维素含量的STF。结果显示,在添加少量纤维素后增稠效应有所提高且模量增加,但随着纤维素含量增加增稠效应又变弱,是由于纤维含量增多阻碍了二氧化硅颗粒间的接触。