[发明专利]高性能磁流变纳米复合高分子凝胶制备方法

摘要

本发明涉及磁流变材料技术领域，具体为高性能磁流变纳米复合高分子凝胶制备方法，解决现有的凝胶分散性、稳定性差，机械性能和磁流变性能无法同时提高的问题，方案为FeCl2•4H2O、FeCl3•6H2O、表面活性剂溶于水；加NaOH，磁分离超声分散，分散去离子水中；锂皂石加到去离子水中，加入高分子单体；加入引发剂和催化剂，加入分散液；抽真空，密封反应。优点1、纳米磁性粒子不沉降，磁性粒子与凝胶聚合物基体之间的相互作用力增大，提高了稳定性和分散性；2、形成三维交联网络结构，填充量大、可控性更好；3、力学性能和磁流变性能兼优，拉伸强度、断裂伸长率、磁流变效应、相对磁流变效应高。

主权项

一种磁流变纳米复合高分子凝胶制备方法，其特征在于：包括以下操作步骤：1）共沉淀法制备Fe3O4纳米磁性粒子稳定分散液：将一定量的FeCl2•4H2O、FeCl3•6H2O和一定量的表面活性剂溶于一定量的去离子水中，所述FeCl2•4H2O、 FeCl3•6H2O的用量应保证Fe2+盐与Fe3+盐的摩尔比为1:1.2~1:1.5；所述表面活性剂为盐酸多巴胺、乙二胺四乙酸、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、KH550、KH560、KH570中的一种，表面活性剂用量为Fe2+盐与Fe3+盐总质量的0.5~2.5wt%；所述去离子水的用量应保证Fe2+盐与Fe3+盐水溶液总浓度范围为5.0wt%~15.0wt%；在速度为500r/min的机械搅拌和50.0℃下搅拌溶解均匀后，以1滴/秒的速度缓慢滴加一定量的浓度为1.5mol/L 的NaOH溶液，之后继续反应90min，形成稳定的黑色分散液，所述NaOH溶液的用量应保证NaOH溶液和Fe2+盐与Fe3+盐水溶液体积比为1:1；将稳定的黑色分散液采用磁分离法分离出磁性颗粒，超声分散，再磁分离，重复3次后，重新分散到一定量的去离子水中，制得Fe3O4纳米磁性粒子稳定分散液，所述去离子水的用量应保证Fe3O4纳米磁性粒子稳定分散液的质量浓度为2.0%~6.0%；2）原位聚合法制备凝胶前驱体将一定量的锂皂石加到一定量的去离子水中，所述锂皂石与去离子水的用量应保证锂皂石占去离子水质量的1.0%‑15.0%；搅拌至形成透明的水溶液，加入总质量为去离子水质量8.0%~15.0%的丙烯酰胺；或2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸和丙烯酸；或丙烯酰胺和丙烯酸；或丙烯酰胺和2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸和丙烯酸，以上三种物质称为高分子单体，所述丙烯酸、丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸三者的摩尔比为3~10：0~2.971：0~0.274；在0~5.0℃条件下继续搅拌溶解完全，形成透明均匀的水溶液；加入高分子单体总质量1.0~2.0%的引发剂硫酸铵和高分子单体总质量0.05%~0.35%的催化剂N,N,N’,N’‑四甲基乙二胺，在N2氛围下继续搅拌30min溶解完全，最后加入一定量的步骤1）制得的Fe3O4纳米磁性粒子稳定分散液，搅拌混合均匀得到凝胶前驱体，加入Fe3O4纳米磁性粒子稳定分散液中Fe3O4的质量占水、锂皂石和高分子单体原料总质量的0.1%‑10.0%；3）制得磁流变纳米复合高分子凝胶将凝胶前驱体移入可抽真空的玻璃容器中，在0~5.0℃条件下抽真空30min，封住出口，在密封环境和40.0℃条件下反应24h，60℃下反应4h，制得磁流变纳米复合高分子凝胶。