氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇顆粒電流變液材料的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合顆粒電流變液材料的制備方法，以聚乙二醇(PEG)分散劑，將其添加在氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒為介電粒子的電流變液中。分散劑為聚乙二醇有利于氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒分散均勻，不會發生團聚。采用化學沉淀法添加分散劑，在聚乙二醇和冷凍干燥共同作用下，本發明專利技術制備的氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒的分散性良好、不易發生團聚、不易吸附空氣中的水分且顆粒具有特殊的形狀。按介電粒子與連續相質量比3:1配制成電流變液，可獲得較高的流變特性，即在3kV/mm電場強度下，電流變液的屈服應力提高5.3倍，并具有良好的抗沉降性能。

Method for preparing electrorheological fluid of graphene oxide / barium oxalate titanate particles

The invention discloses a method for preparing graphene oxide / barium titanyl oxalate particles composite electrorheological material, polyethylene glycol (PEG) dispersant, adding in graphene oxide / current barium titanyl oxalate composite nanoparticles as dielectric particles in liquid. The dispersing agent is polyethylene glycol, which is beneficial to the oxidation of graphene / oxalic acid titanium dioxide barium composite nanoparticles, and the dispersed nanometer particles can not agglomerate. The chemical precipitation method in the dispersing agent, polyethylene glycol and freeze drying under the combined effect of graphene oxide / the prepared barium titanyl oxalate composite nanoparticles with good dispersion, not easy to agglomerate, easy to absorb moisture in the air and particles with special shape. According to the dielectric particles and the continuous phase ratio of 3:1 preparation of electrorheological fluid, can obtain high rheological properties, namely in the 3kV/mm field, the yield stress is increased by 5.3 times of electrorheological fluid, and has a good anti settling performance.

【技術實現步驟摘要】
氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇顆粒電流變液材料的制備方法
本專利技術屬于電流變材料
，屬于智能材料的一種，具體涉及用分散劑對氧化石墨烯-草酸氧鈦鋇顆粒表面進行改性后得到的復合材料為分散相的電流變液。
技術介紹
電流變液是一種由微、納米介電顆粒分散在絕緣液體中組成的智能流體，其流變性能如剪切應力在外電場作用下能快速、可逆地出現幾個數量級的變化。這種奇異的特性使得電流變液在諸如減振器、離合器、控制閥等機電轉換裝置方面具有廣闊的應用前景。然而，根據介電極化理論設計和制備的傳統型電流變液存在剪切應力較低，難以滿足工業實際應用要求。顆粒分散性好、粒度均勻細小、形貌、結構等影響電流變液的綜合性能，因此對粒子的形貌、尺寸和結構進行設計成為近年來材料科學研究的熱點之一。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于研究納米介電顆粒的形貌、尺寸和結構的制備方法，提供一種分散劑和特殊干燥方法，其中分散劑為聚乙二醇(PEG)，采用液氮冷凍干燥。解決的技術問題在于提供一種具有較高的屈服應力值、良好的抗沉降性的以氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒為分散相的電流變液。本專利技術通過PEG作為分散劑，改變PEG的分子量，制備出具有特殊形貌氧化石墨烯-草酸氧鈦鋇(GBTO)粒子，研究了GBTO粒子形貌、PEG分子對材料電流變性能和界面極化能力的影響。一種氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇顆粒電流變液材料的制備方法，其特征在于：采用聚乙二醇作為分散劑，通過聚乙二醇對氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒進行改性，用化學共沉淀法制備改性氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒，將改性氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒作為分散相、聚二甲基硅油作為連續相，按1:1～3:1質量比將二者混合制成電流變液。如上所述一種氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合顆粒電流變液材料的制備方法，其特征在于所述氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒具體制備步驟如下：1、四氯化鈦與冰水按0.1～0.2mol/L配成溶液A；2、氯化鋇與去離子水按0.1～0.2mol/L配成溶液B；3、草酸與去離子水按0.1～0.2mol/L配成溶液C；4、聚乙二醇與無水乙醇按0.1～10g/L配成溶液D，其中聚乙二醇的分子量在200～6000之間，如聚乙二醇800、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000或聚乙二醇6000等；5、將片層狀，厚度80～150nm，不規則形狀，最大尺寸30um的氧化石墨烯，用稀氨水調節PH值至9，制成懸浮液E；6、A溶液和B溶液按體積比1:1混合均勻，加入溶液D，上述三種溶液A:B:D＝1.05:1:1，攪拌10～30min；加入懸浮液E，四種溶液A:B:D:E＝1.05:1:1:1；7、按上述四種溶液比例加入C溶液，在45～60℃溫度超聲磁力攪拌下逐滴滴加C溶液，各溶液比為A:B:C:D:E＝1.05:1:2:1:1，立即有沉淀產生；8、滴加完畢后，把反應物放入高溫反應釜中，在150～200℃恒溫反應2～4h；9、過濾、多次洗滌沉淀物以除去樣品中吸附的氯離子，液氮冷凍干燥18～24h后，45～60℃下真空干燥4～8h，即得到聚乙二醇改性的氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒，即GBTO粒子。進一步的將聚乙二醇改性的氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒和聚二甲基硅油首混后放入球磨機球磨20～60min，過80目篩后得到的懸浮液即得到電流變液產品。氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒與聚二甲基硅油質量比不同，在同一電場梯度時，電流變屈服應力不同，在質量比為3:1，電場梯度為3kV/mm時，其流變的屈服應力最高，使用性能最佳。本專利技術在制備氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒使用了分散劑，制備方法簡單，原料廉價易得，且能獲得分散性良好、粒度均一的氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒，其作為分散相得到的電流變液具有較高的屈服應力值、良好的抗沉降性能。具體實施方式實施例1：(1)四氯化鈦與冰水按0.2mol/L配成溶液A；(2)氯化鋇與去離子水按0.2mol/L配成溶液B；(3)草酸與去離子水按0.1mol/L配成溶液C；(4)聚乙二醇800與無水乙醇按8g/L配成溶液D；(5)將氧化石墨烯用稀氨水調節PH值至9，制成懸浮液E；(6)A溶液和B溶液按體積比1:1混合均勻，加入溶液D，上述三種溶液A:B:D＝1.05:1:1，攪拌10min；(7)上述三種溶液中加入懸浮液E，上述四種溶液A:B:D:E＝1.05:1:1:1；(8)按上述四種溶液比例加入C溶液，在55℃溫度超聲磁力攪拌下逐滴滴加C溶液，各溶液比為A:B:C:D:E＝1.05:1:2:1:1，立即有沉淀產生；(9)滴加完畢后，把反應物放入高溫反應釜中，在180℃恒溫反應2h；(10)過濾、多次洗滌沉淀物以除去樣品中吸附的氯離子，液氮冷凍干燥24h后，50℃真空干燥8h，即得到聚乙二醇修飾的GBTO粒子。其中，氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒、聚二甲基硅油的質量比為1:1～3:1，首混后放入球磨機球磨20min，過80目篩后得到的懸浮液即可得到電流變液產品。采用流變儀對實施例1制備的電流變液進行屈服應力測試。聚乙二醇800修飾的氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒與聚二甲基硅油的質量比為3:1時，其屈服應力值最高，使用性能最佳，其屈服應力值在3kV/mm時達到37.30kPa。實施例2：(1)四氯化鈦與冰水按0.15mol/L配成溶液A；(2)氯化鋇與去離子水按0.15mol/L配成溶液B；(3)草酸與去離子水按0.15mol/L配成溶液C；(4)將聚乙二醇2000與無水乙醇按5g/L配成溶液D；(5)將氧化石墨烯用稀氨水將調節PH值至9，制成懸浮液E；(6)A溶液和B溶液按體積比1:1混合均勻，加入溶液D，上述三種溶液A:B:D＝1.05:1:1，攪拌30min；(7)上述三種溶液中加入懸浮液E，上述四種溶液A:B:D:E＝1.05:1:1:1；(8)按上述四種溶液比例加入C溶液，在60℃溫度超聲磁力攪拌下逐滴滴加C溶液，各溶液比為A:B:C:D:E＝1.05:1:2:1:1，立即有沉淀產生；(9)滴加完畢后，把反應物放入高溫反應釜中，在150℃恒溫反應3h；(10)過濾、多次洗滌沉淀物以除去樣品中吸附的氯離子，液氮冷凍干燥24h后，50℃真空干燥4h，即得到聚乙二醇修飾的GBTO粒子。其中，氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒、聚二甲基硅油的質量比為1:1～3:1，首混后放入球磨機球磨30min，過80目篩后得到的懸浮液即可得到電流變液產品。采用流變儀對實施例2制備的電流變液進行屈服應力測試。聚乙二醇2000修飾的氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒與聚二甲基硅油的質量比為3:1時，其屈服應力值最高，使用性能最佳，其屈服應力值在3kV/mm時達到45.6kPa。實施例3：(1)四氯化鈦與冰水按0.1mol/L配成溶液A；(2)氯化鋇與去離子水按0.1mol/L配成溶液B；(3)草酸與去離子水按0.1mol/L配成溶液C；(4)聚乙二醇4000與無水乙醇按4g/L配成溶液D；(5)將氧化石墨烯用稀氨水調節PH值至9，制成懸浮液E；(6)A溶液和B溶液按體積比1:1混合均勻，加入溶液D，上述三種溶液A:B:D＝1.05:1:1，攪拌10min；(7)上述三種溶本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇顆粒電流變液材料的制備方法，其特征在于：采用聚乙二醇作為分散劑，通過聚乙二醇對氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒進行改性，用化學共沉淀法制備改性氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒，將改性氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒作為分散相、聚二甲基硅油作為連續相，按1:1～3:1質量比將二者混合制成電流變液。

【技術特征摘要】
1.一種氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇顆粒電流變液材料的制備方法，其特征在于：采用聚乙二醇作為分散劑，通過聚乙二醇對氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒進行改性，用化學共沉淀法制備改性氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒，將改性氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒作為分散相、聚二甲基硅油作為連續相，按1:1～3:1質量比將二者混合制成電流變液。2.根據權利要求1所述一種氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合顆粒電流變液材料的制備方法，其特征在于所述氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復合納米顆粒具體制備步驟如下：(1)四氯化鈦與冰水按0.1～0.2mol/L配成溶液A；(2)氯化鋇與去離子水按0.1～0.2mol/L配成溶液B；(3)草酸與去離子水按0.1～0.2mol/L配成溶液C；(4)聚乙二醇與無水乙醇按0.1～10g/L配成溶液D；(5)將片層狀，厚度80～150nm，不規則形狀，最大尺寸30um的氧化石墨烯用稀氨水調節PH值至9，制成懸浮液E；(6)A溶液和B溶液按體積比1:1混合均勻，加入溶液D，上述三種溶液A:B:D＝1.05:1:1，攪拌10～30m...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭志猛，楊芳，隋延力，林寧寧，李麗麗，陳存廣，葉四揚，張欣悅，李琴，
申請(專利權)人：北京科技大學，
類型：發明
國別省市：北京,11