[发明专利]钛氧基材料电流变液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电流变液领域，具体涉及一种钛氧基材料电流变液及其制备方法。

背景技术

电流变液是一种自身粘度在外电场作用下能够显著增加的均匀悬浊液体。通常认为是由于在电场作用下电流变液中分散的小颗粒被极化成偶极子，颗粒之间形成巨大的局域电场，附着在颗粒表面的极性分子之间产生强烈的静电吸引从而引起液体宏观粘度的变化；该过程中颗粒由无序的随机分布变为有序排列，通常形成一定的链状和柱状结构，该微观结构对电流变液的宏观力学性能有很大影响。电流变液在电场作用下软硬连续可调的奇特性质具有广泛和重要的应用价值，如可应用于离合器、制动器、阻尼系统、减震器、无级变速器、阀门、机电耦合控制等。

目前已发现有多种钛氧基及其改性电流变液，如中国发明专利ZL200410078243.3中公开了一种钛酸钙电流变液，该无水钛酸钙电流变液是以纳米至微米尺寸的无水钛酸钙颗粒作为分散相，且其均匀分散于二甲基硅油分散介质中形成的液体；该无水钛酸钙电流变液中的钛酸钙颗粒的体积浓度为5～50％，其制备方法是先使用草酸共沉淀法制备钛酸钙颗粒，再与二甲基硅油混合均匀而得。

申请号为CN200810035864.1的中国发明专利申请中公开了一种掺杂有机物的巨电流变液颗粒材料的制备方法，其颗粒材料主要是以1，4-丁内酯、钛酸丁酯、酒精为原料，通过溶胶-凝胶法制得。

申请号为200910097939.3的中国发明专利申请中公开了一种棒状钙钛复合物巨电流变液及其制备方法，先通过共沉淀法合成棒状钙钛复合物纳米颗粒，再使其与低介电常数的液体绝缘介质混合均匀，制得钙钛复合物巨电流变液。

申请号为200910099360.0的中国发明专利申请中公开了一种表面改性草酸氧钛钙电流变液及其制备方法，在利用共沉淀法制备草酸氧钛钙过程中通过添加不同含量不同种类的表面活性剂，得到纳米至微米尺寸分布的改性草酸氧钛钙粉体，进而制备表面改性草酸氧钛钙电流变液。

以上方法制备的电流变液分散相颗粒，均不具有纺锤状形貌，而且颗粒分散性不好，采用上述颗粒为分散相制备的电流变液，零场粘度相对较高，电流变效率较低，这在一定程度上限制了钛氧基电流变液的工业应用范围。

发明内容

本发明克服现有钛氧基材料电流变液普遍电流变效率较低的缺陷，提供了一种具有高电流变效率、低电流密度、结构稳定、无污染且无腐蚀的钛氧基材料电流变液。

本发明还提供了一种钛氧基材料电流变液制备方法，该方法原料成本低、周期短、制备工艺简单，适于工业化生产。

一种钛氧基材料电流变液，包括液体绝缘介质和分散在液体绝缘介质中的分散相，所述的分散相为纺锤状钛氧基颗粒(即草酸氧钛钙前驱体颗粒/沉淀)，该钛氧基颗粒的直径为500nm～10μm，长径比为1.3～7；所述的钛氧基材料电流变液中的钛氧基颗粒的体积浓度为5％～40％。

所述的纺锤状钛氧基颗粒的制备方法为：将草酸与钛盐的水醇溶液滴加到氯化钙的水醇溶液中，20℃～30℃搅拌4小时～5小时后陈化0～12小时，过滤溶液，所得沉淀经洗涤和干燥，制得纺锤状钛氧基颗粒。

所述的草酸与钛盐的水醇溶液的制备方法为：

(1)将钛盐与乙醇充分混合，得到第一溶液；

(2)将草酸与水充分混合，得到第二溶液；

(3)将上述第一溶液倒入第二溶液中，混合均匀，得到草酸与钛盐的水醇溶液。

所述的钛盐、草酸与乙醇的摩尔比为1∶1.8～3∶100～700；所述的水与乙醇的体积比为1∶0.8～1.2。

所述的钛盐选用常用的可溶性钛盐化合物，可选用钛酸四丁酯、四氯化钛、钛酸四乙酯或钛酸四异丙酯。

所述的氯化钙的水醇溶液的制备方法为：将无水氯化钙与水和乙醇充分混合，得到氯化钙的水醇溶液；

其中，无水氯化钙与乙醇的摩尔比优选为1∶150～1000，水与乙醇的体积比为1∶6～10。

所述的干燥条件优选为：先在空气中于60℃～80℃干燥24小时～48小时，再经110℃～120℃干燥2小时～4小时。

洗涤所用的洗涤剂为水与乙醇体积比优选为1∶2～2.5的混合溶液。

所述的液体绝缘介质选用本领域电流变液用的液体绝缘介质，优选二甲基硅油。

所述的钛氧基材料电流变液的制备方法，采用本领域电流变液的常规制备方法，一般包括：将钛氧基颗粒与液体绝缘介质混合均匀，配制成电流变液。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：