含芳环聚合物分散相微粒材料的合成、表征和电流变性能研究

【摘要】：电流变流体是一种新型的智能材料。电流变流体在外电场作用下能产生奇特的电流变效应,即毫秒间可在液态和固态间进行连续、可逆的转变,当一撤去外加电场,瞬间又恢复原状。电流变流体的研究技术涉及物理、化学、材料等多个学科,由电流变技术开发的高科技智能型产品,如电流变减振器、电流变离合器、电流变阀门等,其性能大大优于传统制动装置,具有无级连续变化可调节性能,结构简单、工作部件磨损小、响应速度快、控制过程能耗低等特点,多年来一直被人们认为是一种能使机械制造、汽车工业、液压控制工程和航空航天领域等许多行业技术发生显著变化的一种新材料。因此其开发研究在国际上深受工业和国防部门的重视。 电流变流体通常由具有较高介电常数的分散相微粒和不导电的分散介质组成。二十世纪八十年代末,Block 和Kelly以专利和论文形式报道了聚(芘-醌)、聚(萘-醌)等有机聚合物作分散相微粒材料制得的ER 流体可以完全不含水,具有工作温度范围较宽等特点,从而引起人们对有机类分散相微粒材料研究的兴趣,先后选择聚苯胺、聚吡咯等聚合物作电流变流体分散相微粒材料进行研究。到目前为止,电流变流体仍存在屈服应力不够高、工作温度范围不够宽、抗沉降能力欠佳等问题。本文根据有机聚合物材料具有一定的介电常数,密度、硬度适中,且制备工艺可控等特点,选择含芳环结构化合物为合成聚合物分散相微粒材料的基体,研究含芳环聚合物分散相微粒材料的合成、表征及电流变性能。 文章采用超声辐照和回流搅拌方法,研究三种聚苯撑乙烯衍生物的合成方法,结果表明:采用超声辐照方法,反应时间大大缩短,产率明显提高(比回流搅拌方法所获产率相应高16—19%); 设计、合成七种含双噻唑基等共轭聚合物,其中有五种聚合物系首次合成; 采用含芳环化合物对微晶纤维素进行改性研究。因所合成的聚合物具有难溶难熔性,采用IR 光谱、元素分析等对所合成的聚合物进行表征,用扫描电镜测试其表面形态,用热分析仪测试其热稳定性,表明所制备的聚合物符合设计要求。 文章使用上述三类物质作分散相微粒材料与两种不同分散介质制备不同浓度的悬浮体,考察不同条件下各悬浮体的剪切应力、剪切粘度、电导率、介电损耗