[发明专利]剪切增稠流体用分散相粒子、制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种剪切增稠流体用分散相粒子、制备方法和应用，分散相粒子的制备包括A：将氧化石墨烯按比例分散于溶液中，在超声的条件下进行破碎；B：在隔绝光线的条件下，加入纳米氧化物粒子，搅拌，直至得到混合均匀的分散液；C：继续向步骤二所得到的混合分散液中加入多巴胺盐酸盐，并用氨水将PH调节至8.5‑9.5，在隔绝光线的条件下充分搅拌至少10h；之后离心、水洗，得到剪切增稠流体用分散相粒子。本发明制备的剪切增稠流体用分散相粒子通过利用聚多巴胺自身的黏附性来包裹纳米颗粒，增强了氧化石墨烯片层和纳米颗粒的连接，同时在剪切增稠流体中聚多巴胺可通过金属离子配位间接吸附其他分子，有利于剪切增稠流体的形成，提高剪切增稠流体的性能。

技术领域

本发明属于剪切增稠流体领域，具体涉及一种剪切增稠流体用分散相粒子、制备方法和应用。

背景技术

剪切增稠流体(Shear Thickening Fluid，STF)，是由分散相粒子和分散介质组成的一种非牛顿力学行为可逆流体，在平衡状态下，表现为分散胶体形式；在高速剪切作用时，其剪切黏度会随着剪切速率的增大而增加。绝大多数分散体系如悬浮液、乳胶、高分子-填料体系等均具有剪切增稠的行为。

在高分子溶液中加入纳米粒子，纳米粒子具有很高的表面吸附能，可以将高分子不同的链单元吸附在一起，起到类似交联剂的作用，研究证实加入纳米粒子可以使高分子溶液出现剪切增稠行为。纳米粒子的种类较少以及含纳米粒子的剪切增稠流体的制备复杂，制约着其应用。

将Kevlar纤维、超高分子量聚乙烯纤维等的纱线浸渍含功能纳米粒子的剪切增稠流体形成复合材料，该复合材料在受剪切力、冲击力时有明显的剪切增稠反应，变得更为强韧的基体可以吸收冲击能量以及抵抗剪切应变。基于对剪切增稠的研究成果，可以设计出质量轻、体积小、更多功能、更加人性化的防护装备。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种剪切增稠流体用分散相粒子、制备方法和应用。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种制备剪切增稠流体用分散相粒子的方法，包括以下步骤：

A：将氧化石墨烯按比例分散于溶液中，在超声的条件下进行破碎；

B：在隔绝光线的条件下，加入纳米氧化物粒子，搅拌，直至得到混合均匀的分散液；

C：继续向步骤二所得到的混合分散液中加入多巴胺盐酸盐，并用氨水将PH调节至8.5-9.5，在隔绝光线的条件下充分搅拌至少10h；

以上步骤中，所述氧化石墨烯的加入顺序放置在第一步或最后一步，所述纳米氧化物粒子和所述多巴胺盐酸盐可为无次序加入；

D：待氧化石墨烯、纳米氧化物粒子和多巴胺盐酸盐混合完全后，离心、水洗，得到剪切增稠流体用分散相粒子。

作为本发明的进一步改进，所述步骤A中，氧化石墨烯按1-2g/L的比例加入到溶液中。

作为本发明的进一步改进，所述步骤B中，纳米氧化物粒子按5-10g/L的比例加入到溶液中。

作为本发明的进一步改进，所述步骤C中，多巴胺盐酸盐按2-5g/L的量加入到溶液中。

作为本发明的进一步改进，步骤二，所述纳米氧化物粒子为二氧化钛或二氧化硅，所选用的纳米氧化物粒子的直径分散在5～20nm之间。

作为本发明的进一步改进，还包括将步骤三得到的所述分散相粒子采用冻干法进行干燥得到分散相粒子粉末。

本发明还提供了一种采用制备方法制作的剪切增稠流体用分散相粒子，其特征在于：由氧化石墨烯、纳米氧化物和聚多巴胺组成，所述的聚多巴胺通过极性基团与所述氧化石墨烯相连，所述的纳米氧化物吸附在所述氧化石墨烯的片层结构上或被所述聚多巴胺包裹住。