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磺化聚苯胺的合成及其电流变性能研究
作 者: 袁野
导 师: 刘展鹏
学 校: 湘潭大学
专 业: 物理化学
关键词: 电流变流体 磺化聚苯胺 氯磺酸 发烟硫酸 S/N比值
分类号: O633.21
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
电流变流体是一种智能材料,在外加电场作用下,其流变学特性能够实现快速、连续、可逆的调节,因而在许多工业领域受到广泛关注。论文综述了电流变流体的组成、主要影响因素及电流变效应的产生机理;合成了不同S/N比值的磺化聚苯胺(SPAN)粒子,并研究了其作为电流变流体分散相在电场作用下的电流变行为,主要内容如下:分别采用间氨基苯磺酸与苯胺共聚,发烟硫酸磺化聚苯胺,氯磺酸磺化聚苯胺三种方法制备得到了S/N比值分别为0.63,0.94和1.39的SPAN粒子;对聚合物分子的形貌结构,热稳定性以及粒子的电性能进行了检测与表征,研究了磺化方式对聚合物分子结构和溶解度的影响。以上述聚合物粒子作为电流变流体的分散相与硅油组成悬浮体系,考察了去掺杂程度,分散相粒子S/N比值,温度和粒子浓度对流体电流变行为的影响。结果显示,具有不同S/N比值的SPAN/SO体系均表现出正电流变效应,流体的剪切应力值随外加电场的强度增大而增大,表现为电致增稠;流体的表观粘度值随剪切速率的增大而降低,表现为剪切变稀。同时,研究发现体系去掺杂程度对电流变性能存在一定的影响,表现为pH值越高,电流变性能越差。通过对比三种聚合物与硅油组成的悬浮体系的电流变行为,我们发现了分散相SPAN粒子的S/N比值对ER流体的电流变效应有重要影响,S/N比值越高,极化能力越强,体系内部纤维化链状结构越牢固,流体的电流变效应越明显。电流变测试结果还显示,体系粒子的浓度与静态屈服应力呈二次线性关系;同一电场条件下,静态屈服应力要高于动态屈服应力,二者都随电场强度的增加而增大,并且均与电场强度的平方线性相关(相关系数都达到0.99以上);温度上升,有利于增大流体的屈服应力。通过对比共聚(S/N=0.63)SPAN/SO,发烟硫酸(S/N=0.94)SPAN/SO和氯磺酸(S/N=1.39)SPAN/SO三种悬浮体系的电流变行为,可以得出,磺化聚苯胺类聚合物的S/N比值对体系的电流变性能起决定性作用。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 第1章 综述 8-21 1.1 引言 8 1.2 电流变效应的历史与发展 8-10 1.3 电流变流体材料 10-15 1.3.1 流体材料的组成 10-14 1.3.2 正,负电流变效应和光电流变效应 14-15 1.4 电流变效应的主要影响因素 15-18 1.4.1 电场强度 15 1.4.2 电场频率 15-16 1.4.3 粒子电导率 16 1.4.4 粒子介电特性 16 1.4.5 粒子体积分数 16-17 1.4.6 温度 17 1.4.7 含水量 17 1.4.8 液体介质 17-18 1.5 电流变效应的机理 18-19 1.5.1 原纤维化模型 18 1.5.2 双电层(EDL)模型 18 1.5.3 水/表面活性剂桥机理 18-19 1.5.4 极化模型 19 1.5.5 介电损耗模型 19 1.6 电流变材料的总结与展望 19-20 1.7 本论文的研究目的以及意义 20-21 第2章 磺化聚苯胺的合成和表征 21-33 2.1 引言 21-23 2.1.1 磺化聚苯胺的分子结构 21-22 2.1.2 磺化聚苯胺的合成路线 22-23 2.2 实验部分 23-25 2.2.1 主要试剂 23-24 2.2.2 主要仪器 24 2.2.3 磺化聚苯胺粒子的的合成 24-25 2.2.4 磺化聚苯胺粒子的去掺杂 25 2.3 磺化聚苯胺粒子的表征 25-27 2.3.1 表征仪器 25 2.3.2 测试方法 25-27 2.4 结果与讨论 27-33 2.4.1 磺化聚苯胺粒子合成路线与磺化方式 27 2.4.2 实验结果表征 27-33 第3章 电流变性能 33-52 3.1 引言 33 3.2 电流变流体的制备与测试 33-35 3.2.1 流体的制备 33-34 3.2.2 流体稳定性能测试 34 3.2.3 电流变行为的主要测试仪器及系统 34 3.2.4 电流变行为测试 34-35 3.3 结果与讨论 35-52 3.3.1 抗沉降性 35-36 3.3.2 电流变性能 36-45 3.3.3 影响电流变性能的因素 45-52 第4章 总结与展望 52-54 4.1 总结 52-53 4.2 展望 53-54 参考文献 54-62 致谢 62-63 个人简历 63-64 附录(攻读学位期间发表及完成论文目录) 64
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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学(高聚物) > 杂链聚合物 > 链上含氮的聚合物 > 聚胺
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