[发明专利]一种制备剪切增稠液体的方法

说明书

本发明涉及一种制备剪切增稠液体的方法，所述方法具体为：在密炼机中加入分散介质，预热分散介质至65℃～90℃后，保持温度，加入纳米二氧化硅微球，以30～80r/min的转速，第一次混合15～40分钟，再加入硅烷偶联剂，第二次混合5～30分钟，密封冷却，即得。本发明采用直接加热分散介质的方式，在密炼机中混合，既可以降低剪切增稠液体的粘度，也提高了制备效率，而且不引入其他杂质。所制得的剪切增稠液体质量可以得到有效控制，性能稳定。对于工业生产而言，具有较大价值。

技术领域

本发明涉及吸能材料的制备，具体涉及一种基于纳米二氧化硅的剪切增稠液体的制备方法。

背景技术

剪切增稠液体是一种新型的智能抗撞击材料，在常态下呈液体状态，当受到高速剪切或外力冲击时，材料粘度及强度迅速提高，由液态转变为类固态，达到吸能防护的效果。美国Delaware大学的N.J.Wagner等人首先提出利用这种剪切增稠流体制备防护装甲的构想，他们的研究表明：利用单分散亚微米二氧化硅粒子分散悬浮在聚乙二醇中制得的剪切增稠流体与芳纶(Kevlar)纤维布复合制备的复合材料，在不降低原料布灵活性的同时，其防弹性能有很大提高，防刀刺性能有少许的提高，而防锥刺性能则有很明显的提高。这种新型防护材料很好的调和了防护性能和舒适性二者很难兼顾的矛盾，使得两者间能够和谐共存，具有防护能力高、质量轻、柔软坚韧的特点，迎合了个人防护材料全面、舒适、轻量化的发展方向，是一种防护性能优异、应用广泛的新材料，在军民两用领域都具有巨大的应用前景、社会效益和经济价值。

自此，基于剪切增稠流体的吸能防护材料不断涌现。中国专利CN10219680A公开了一种基于SiO₂微纳米球的剪切增稠流体的制备方法；中国专利CN102899894A公开了一种剪切增稠流体的制备方法与应用；中国专利CN102926211A公开了一种基于分子胶体的剪切增稠流体及其制备方法和用途；美国专利USP20060234572A1、USP20060234577A1、USP7226878B2、USP7498276B2公开了基于SiO₂的剪切增稠流体的制备方法及其应用。上述技术中，大多包括将微纳米二氧化硅分散至分散介质中这一特征步骤。但是由于固体颗粒与液体介质物理化学性质的不同，很难得到分散均匀的剪切增稠流体，进而影响剪切增稠流体的稳定性和流变性能。

剪切增稠液主要由分散相、分散介质和添加剂组成。现有的文献和资料报道二氧化硅剪切增稠液的制备方法是先制备单分散二氧化硅微球，然后将洗涤干燥后的微球粉体利用研磨、高速剪切、球磨、超声等方法分散到剪切增稠液的分散介质中。这种制备技术主要问题是制备剪切增稠液时由于微球粉体需要研磨分散等工艺，增加了二氧化硅剪切增稠液的制备周期，而且多数情况下需要使用有机溶剂，不仅增加生产成本；并且，由于制备过程繁琐，容易引入杂质，影响剪切增稠液体的性能。因此，如何找到一种制备简便、稳定性和流变性能好、而且分散均匀的剪切增稠流体及其制备方法是目前该领域探究的热点和方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可快速高效的制备剪切增稠液体的方法。

所述方法具体为：在密炼机中加入分散介质，预热分散介质至65℃～90℃后，保持温度，加入纳米二氧化硅微球，以30～80r/min的转速，第一次混合15～40分钟，再加入硅烷偶联剂，第二次混合至5～30分钟，密封冷却，即得剪切增稠液体。

本发明采用直接加热分散介质的方式，在密炼机中混合，这样既可以降低剪切增稠液体的粘度，也提高了制备效率，而且不引入其他杂质。采用密炼机处理大粘度流体的混合可提高产品的混合效果，促使产品的稳定性更高。

本发明所制得的剪切增稠液体在25℃下检测，粘度为100～150cps。

本发明进一步提出的，所述分散介质选自聚乙二醇、硅油、水、聚丙二醇中一种或多种。

本发明进一步提出的，所述纳米二氧化硅微球的粒径为50nm～500nm。