[发明专利]一种聚苯胺复合二维过渡金属碳化物电流变液的制备方法

说明书

本发明属于电流变智能材料技术领域，涉及一种聚苯胺复合二维过渡金属碳化物电流变液制备方法，具体涉及一种Ti₃C₂Tx/polyaniline(PANI)(Ti₃C₂Tx复合聚苯胺)复合材料电流变液的制备技术；由氢氟酸刻蚀得到Ti₃C₂Tx，进一步通过静电吸附将苯胺(aniline)单体吸附到Ti₃C₂Tx表面，在过硫酸铵引发下在Ti₃C₂Tx表面及层间原位聚合的方法；主要包括制备Ti3C2Tx粉末，苯胺插层的Ti₃C₂Tx混合溶液，制备复合材料，制备电流变液等步骤；其制备的电流变液具有较高的剪切屈服强度和较低的黏度；其制备工艺完备，产品效果好，稳定性高，应用环境友好。

技术领域：

本发明属于电流变智能材料技术领域，涉及一种聚苯胺复合二维过渡金属碳化物电流变液制备方法，具体涉及一种Ti₃C₂Tx/polyaniline(PANI)(Ti₃C₂Tx复合聚苯胺)复合材料电流变液的制备技术；由氢氟酸刻蚀得到Ti₃C₂Tx，进一步通过静电吸附将苯胺(aniline)单体吸附到Ti₃C₂Tx表面，在过硫酸铵引发下在Ti₃C₂Tx表面及层间原位聚合的方法。

背景技术：

电流变液是一种在电场下可发生液—固相变的新型智能材料，其流变性质在电场作用下具有快速响应和可逆转变的特性。电流变效应的优异特征，使其在如汽车减震器、离合器、生物医疗器械等领域具有广泛的应用前景。聚苯胺(polyaniline,PANI)是一种常见的电流变材料，但由于其电导率高导致漏电密度大、极化能力低、悬浮稳定性差等缺点，限制了其工业使用。近年来，研究者多通过将其与一些无机材料复合，以期获得具有适宜屈服强度和悬浮稳定性的电流变液。MXene是一类二维过渡金属碳化物或碳氮化物，具有独特的二维层状结构、较大的比表面积及良好的导电性、磁性能和力学性能,被广泛应用于储能、催化、吸附等多个领域。Ti₃C₂Tx是新型无机材料MXene(Ti₃C₂Al)刻蚀后的产物，具有独特的二维结构、较高的比表面积等特点。因此，寻求一种聚苯胺复合Ti₃C₂Tx电流变液制备方法具有良好的经济效益和社会效益。

发明内容：

为了克服现有技术存在的缺陷，寻求设计一种聚苯胺复合二维过渡金属碳化物电流变液的制备方法，通过将苯胺插层Ti₃C₂Tx并原位聚合，制备了一种具有多孔结构的电流变颗粒，从而获得较低的漏电电流，良好的沉降稳定性的电流变液。

为实现上述目的，本发明涉及的聚苯胺复合二维过渡金属碳化物电流变液的制备工艺，包括以下步骤：

(1)按照配比将质量百分比浓度为49％的氢氟酸置于塑料瓶中，将钛碳化铝粉末按1:18-25的比例溶解在氢氟酸中，在室温下搅拌30-45h，离心水洗至中性，冷冻干燥，得到Ti3C2Tx粉末；

(2)将步骤(1)得到的Ti₃C₂Tx粉末溶解在1.25mol/L苯胺与0.25mol/L植酸的混合水溶液中，其中Ti₃C₂Tx粉末与苯胺的质量比为1:4-8，超声约8-12min溶解均匀后，搅拌18h，使得苯胺与Ti₃C₂Tx发生充分的静电反应使苯胺附着在Ti₃C₂Tx上，得到苯胺插层的Ti₃C₂Tx混合溶液；