不同配制方法下剪切增稠液体的性能表征

本文用原生粒径20 nm、团聚现象严重的纳米SiO2作为分散相,PEG200作为分散介质,分别用超声波法和行星式球磨法来配制用于个体防护装甲的剪切增稠液体.通过激光粒度分析仪和哈克流变仪测定不同配制方法下纳米SiO2/PEG200分散体系的分散性和流变性能,结果表明:由于行星式球磨的连续细化作用和分散剂A1120的助磨、保护颗粒新表面的作用,用行星式球磨法加入分散剂A1120配制的剪切增稠液体,纳米SiO2在体系中的平均粒径最小,分散性好;分别用行星式球磨法和超声波法加入分散剂A1120配制的剪切增稠液体均具有先剪切变稀后剪切增稠的流变性能,但在整个剪切应力范围内,行星式球磨法配制的剪切增稠液体的粘度比超声波法大.     

高浓度球形二氧化硅粒子悬浮液流变行为研究

采用stober方法制备了单分散球形二氧化硅粒子,利用球磨分散技术制备了稳定的二氧化硅/聚乙二醇200体系,对该体系的稳态流变性能进行研究,考察了粒子浓度,粒径,温度对体系流变性能的影响。结果表明,当剪切速率小于临界剪切速率时,体系呈剪切变稀行为;当剪切速率大于临界剪切速率时,体系呈剪切增稠行为。随粒子的浓度增大体系在测试剪切速率范围内的粘度增大,临界剪切速率减小,剪切增稠幅度增大。     

不同浓度和溶剂对剪切增稠液流变性能的影响

本文考察不同浓度以及不同溶剂聚乙二醇200、聚乙二醇400、复配型的聚乙二醇/丙三醇(PEG/Gl)对二氧化硅/聚乙二醇(SiO2/PEG)剪切增稠体系的影响,采用流变仪测试该剪切增稠液的稳态流变性能。测试表明,复配型分散介质的增稠效果不如单一分散介质,临界剪切速率PEG400PEG200SiO2/PEG400/GlSiO2/PEG200/Gl,因此当需要在较小剪切速率条件下增稠时,应选用分子量较大的聚乙二醇单一分散介质;同时,分散相质量分数越高,体系的增稠现象也愈明显。     

超声法制备剪切增稠液及其稳态流变行为的研究

利用原生粒径20 nm的纳米二氧化硅(Si O_2)作为分散相,聚乙二醇200作为分散介质,用超声混合法制备剪切增稠液体(STF)。研究了纳米Si O_2的微观形貌结构及其粒径大小和分布以及STF的流变行为,探讨了超声时间、Si O_2含量和温度对STF流变行为的影响。结果表明:Si O_2粒子并不是完全等径存在,而是通过团聚形成团聚体;超声时间影响STF的流变行为,在超声时间1~4 h时,随着超声时间增长,初始黏度变小,临界剪切速率变大,STF增稠效果较明显,但随着超声时间的继续增长,STF的剪切增稠效果变差;随着Si O_2质量分数的增大,STF体系的起始表观黏度增大,临界剪切速率减小,增稠现象更明显;随温度升高,临界剪切速率变大,STF剪切增稠现象则越不明显;超声时间、Si O_2含量、温度能有效调控临界剪切速率。     

分散相和分散介质对剪切增稠胶动态力学性能影响研究

研究了分散相和分散介质对剪切增稠胶动态力学性能的影响,为制备性能较好的剪切增稠胶提供理论依据。测试分析了用不同粘度的二甲基硅油制备剪切增稠胶的动态力学性能,其中由粘度为500 cst的二甲基硅油制备的剪切增稠胶剪切增稠效应和阻尼性能较优。测试分析了不同质量分数纳米二氧化硅制备的剪切增稠胶动态力学性能,分散相质量分数在一定的范围内,剪切增稠胶的剪切增稠效应和阻尼性能随纳米二氧化硅质量分数的增加而提高;但是纳米二氧化硅质量分数高于一定范围时,纳米二氧化硅质量分数的提高对剪切增稠胶的剪切增稠效应和阻尼性能有负影响。     

不同体系剪切增稠液体的流变行为研究

剪切增稠液体是指其表观粘度随剪切速率增加而变大的一类流体。工业生产中,剪切增稠的出现会阻碍输送管道,破坏生产设备。针对这种情况,人们对如何降低流体粘度造成的不利影响进行了大量研究。另一方面,剪切增稠液体是“液体防弹材料”的关键组成部分,并且在减震、控制方面也具有可观的应用潜力。该文采用原生粒径为50 nm 的SiO2和80～100 nm 的 CaCO3分别作为分散相,聚乙二醇（PEG）200为分散介质,采用超声分散法制备得到不同固含量的剪切增稠液。并通过纳米粒度仪和扫描电镜对分散相粒子团聚情况进行分析;通过应力控制流变仪分别对 SiO2/PEG200和 CaCO3/PEG200悬浮分散体系的稳态流变性能进行分析。结果表明,两种体系试样在测试中均出现剪切增稠现象,并且分散相质量分数越高,剪切增稠效果越明显;而高质量分数的 SiO2/PEG200体系的粘度变化范围更大,增稠现象更为明显。     

纳米SiO_2/[BMIm]BF_4剪切增稠液的制备及性能研究

合成了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([BMIm]BF4),考察了浓度、温度、频率对纳米SiO2/[BMIm]BF4分散体系流变性能和粘弹性能的影响。结果表明,SiO2/[BMIm]BF4分散体系表现出剪切增稠特性,且随SiO2固相含量增加、体系温度降低,其剪切增稠效果更加明显;SiO2/[BMIm]BF4分散体系的损耗模量(G″)始终大于储能模量(G'),为耗散体系,且随SiO2固相含量和角频率的增加、温度的降低,G″、G'增加。相比PEG400作为分散介质,[BMIm]BF4具有更加突出的剪切增稠特性。     

纳米SiO_2/[BMIm]BF_4剪切增稠液的制备及性能研究

合成了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([BMIm]BF4),考察了浓度、温度、频率对纳米SiO2/[BMIm]BF4分散体系流变性能和粘弹性能的影响。结果表明,SiO2/[BMIm]BF4分散体系表现出剪切增稠特性,且随SiO2固相含量增加、体系温度降低,其剪切增稠效果更加明显;SiO2/[BMIm]BF4分散体系的损耗模量(G″)始终大于储能模量(G'),为耗散体系,且随SiO2固相含量和角频率的增加、温度的降低,G″、G'增加。相比PEG400作为分散介质,[BMIm]BF4具有更加突出的剪切增稠特性。     

SiO_2/PEG分散体系的流变学性能研究

随着剪切增稠液体在防护领域的应用,其流变学性能的研究显得尤为重要。本实验制备了一系列SiO2/PEG分散体系,并解释了制备过程中所出现的实验现象;采用高压毛细管流变仪测试了SiO2/PEG分散体系的流变性能。研究结果表明,随着剪切速率的变化,分散体系的表观粘度先减小后增大,并且剪切增稠现象具有可逆性;分散介质相对分子量的增大,不利于分散体系的剪切增稠;SiO2固含量越大,剪切增稠现象越明显。     

粉煤灰对水泥浆体的剪切变稀和剪切增稠作用

采用RHEOLAB QC型旋转黏度计测试了粉煤灰掺量对水泥浆体流变行为的影响,采用HERSCHEL-BULKEY(H-B)流变模型对所测数据进行了拟合。结果表明:浆体流变曲线中有1个拐点,拐点所对应的流变参数为临界剪切速率(γcrit)、临界剪切应力(τcrit)和最小黏度值(ηmin),拐点左右两侧的浆体可分为剪切变稀和剪切增稠2个阶段。纯水泥浆体在较大的剪切速率下仍表现为剪切变稀。掺入粉煤灰后,浆体的γcrit、τcrit和ηmin均较纯水泥浆体降低,当粉煤灰掺量大于40%以后,浆体在较低临界剪切速率下出现了剪切增稠。在剪切变稀阶段,当粉煤灰掺量不大于50%时,增大粉煤灰掺量则浆体的流变指数显著降低,当粉煤灰掺量大于50%时,增加粉煤灰掺量,浆体流变指数增大,但均低于纯水泥浆体的流变指数;在剪切增稠阶段,随粉煤灰掺量的增加,浆体的流变指数增大,浆体剪切增稠的程度也增大。粉煤灰的掺入增大了剪切变稀阶段浆体剪切变稀的程度,也增大了剪切增稠阶段浆体剪切增稠的程度。     

多元回归法分析干喷湿纺PAN/DMSO原液流变性能

应用多元回归分析确定了相对分子质量、温度、剪切速率、浓度4种主要因素对干喷湿纺聚丙烯 腈/二甲基亚砜(PAN/DMSO)纺丝原液粘度的影响。研究发现,纺丝原液粘度随着相对分子质量、浓度的增 大而增高,且过了临界相对分子质量、临界浓度后粘度会急剧增大。实验测得相对分子质量为7.8×104的 溶液临界浓度为11.5％。纺丝原液粘度随着温度、剪切速率的增大而降低,过了临界切变速率后粘度会急 剧下降,但在低剪切速率区粘度基本不变。通过多元线性回归模型,得出了多因子复合流变方程。     

剪切增稠液体的制备及其性能和应用

综述了以纳米二氧化硅/聚乙二醇(SiO2/PEG)分散体系为代表的剪切增稠液体的制备及其表征和应用情况。表明这些体系在低剪切速率下出现剪切变稀现象,而在高剪切速率下会出现剪切增稠现象,适用于防弹、减震等应用方面材料,特别在个体防护方面有很重要的应用。指出剪切增稠液体与芳纶织物复合的防弹材料在保持穿着舒适性和灵活性的前提下,比纯芳纶织物有更好的防护效果。此外还有纳米碳酸钙/聚乙二醇(CaCO3/PEG)分散体系等也是剪切增稠液体。     

含纳米SiO2的剪切增稠液的制备及其性能的研究

通过采用极性溶剂聚乙二醇作为分散介质,构成纳米SiO2分散体系,分散体系在高速冲击下,表观粘度发生巨大的变化,由液相转变成固相,将呈现出很强的抗冲击性能,冲击力消除之后,又迅速从固相转变成液相。在剪切速率比较低的时候,粘度随着剪切速率的增加而减小,在达到最低点(即临界点,对应剪切速率为临界剪切速率)之后,粘度开始急剧增大。     

表面改性二氧化硅粒子对剪切增稠液的影响

本文通过球磨和化学的方法对两种粒径的二氧化硅粒子(250nm和650nm)进行表面改性,增强其在分散介质中的分散性,为制备性能良好的高浓度STF提供基础。研究结果表明,表面改性对250nm的二氧化硅粒子作用较小,而其中650nm的改性效果较好,能有效缓解二氧化硅粒子的团聚,并能配制剪切增稠作用显著的较高浓度的剪切增稠液。结果还表明,在不同的表面改性方法中,乙二醇分散煅烧的作用效果最好,且其高浓度STF的起始粘度较低,剪切增稠作用显著,更适用于STF-高性能纤维织物等柔性防护材料的制备。     

陶瓷3D打印中二氧化硅胶态分散体流变性研究

陶瓷材料结合SLA 3D打印工艺可以实现微反应器的复杂精密成形。以纳米级的无定形二氧化硅粉末作为基本材料,与PEG200DA/2-HEA单体按比例混合,探讨了混合后分散体的流变性,以粘度值作为实验指标,利用MATLAB对实验数据进行处理,分析了不同实验温度,不同固相含量下粘度值随剪切率变化的情况,结果表明,粘度值均可控制在3 Pa·s以内,实验温度与固相含量对流动性均有较大的影响,实验温度较低时粘度值要明显高于实验温度较高时的粘度值;较低固相含量下分散体均体现出牛顿流体或轻微剪切变稀型流体的特征,进一步增加固相含量,剪切率达到110 s~(-1)后,分散体则表现出剪切增稠型流体的特点。随后基于SPSS统计学软件,以实验温度,固相含量以及剪切率作为自变量,以粘度值作为因变量,建立了多元非线性回归方程,有助于对后期不同实验条件下的流变性进行预测。     

HDPE/蒙脱土纳米复合材料流变性能的研究

采用两种不同口模厚度的窄缝流变仪研究了高密度聚乙烯（HDPE）/蒙脱土（MMT）纳米复合材料及其基体HDPE的流变性能，测试了不同温度下熔体的流变曲线，非牛顿指数；分析了温度，剪切应力对剪切粘度的影响在所研究的剪切应力。剪切速率及温度范围内，两者均属于假塑性流体，呈现剪切变稀行为。在较高温度和较低剪切速率下，HDPE/MMT纳米复合材料的熔体表现为类牛顿性流体行为。与HDPE相比，HDPE/MMT纳米复合材料熔体具有较高的温度敏感性。     

不同种类增稠剂对香波体系流变性能的影响

本文主要研究了在以脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵(ALES)为主表面活性剂的香波体系中,表面活性剂、无机盐及水溶性聚合物等增稠剂对产品流变特性的影响.结果表明,除以表面活性剂增稠的体系外,无机盐与水溶性聚合物增稠的体系在低温时均有屈服应力存在.非离子表面活性剂增稠的体系,在5～40℃之间表现出相似的流变特性,在较高的剪切速率下剪切变稀性能比较明显;无机盐NaCl增稠的体系,在低温下比单靠表面活性剂增稠的体系具有更好的剪切变稀性能,但在较高的温度下,基本表现为牛顿流体特性;而水溶性聚合物羟乙基纤维素在香波体系中,不仅增稠作用不明显,对产品流变性的改变也不大;聚丙烯酸类聚合物A2在ALES体系中,在较低的温度(5℃)下,有较高的表观粘度,而在40℃时,粘度较低,没有屈服应力存在,不利于产品在高温时的稳定性.     

单分散氧化硅浓缩悬浮液浸渍Kevlar复合材料的防刺性能

以St(O)ber和离心交换法制备了不同浓度的单分散SiO_2/PEG浓缩悬浮液,并研究了其流变性能和用其浸渍Kevlar编织布所得复合材料的防刺性能.研究发现,所制备浓缩悬浮液在质量浓度低于50%时,具有微弱的剪切增稠效应,增稠所能达到的粘度值随浓度增加缓慢升高,而临界剪切速率降低;当浓度在55%左右时,先是剪切增稠,随后出现轻微的剪切减稀现象;当浓度达到65%时,出现较为显著的剪切增稠效应.所制备复合材料的防刺性能比纯Kevlar编织布有一定的提高,当SiO_2质量百分比浓度在40%～45%区间时,抗刺力可提高到1.66倍左右.     

剪切增稠液体材料的研究现状及其在人体防护装备上的应用

总结了国内外剪切增稠液体材料的研究现状,从其流变特性、增稠机理及其应用于人体防护装备的发展等方面进行了综述。阐述了影响剪切增稠液体材料流变性能的一些因素的研究现状,包括分散相粒子的性质、分散介质的性质、亲水长链高分子的添加量和温度等。     

STF微胶囊增韧PP

以聚丙二醇600(PPG 600)为液体分散介质,以纳米二氧化硅(nano-Si O_2)为分散相粒子制备PPG 600体系的剪切增稠流体(PPG-STF),并对其进行包裹得到芯材为PPG-STF的微胶囊。在此基础上,将PPG-STF微胶囊与聚丙烯(PP)熔融共混,通过PPG-STF的剪切增稠特性对PP进行增韧。研究了PPG-STF的流变性能、PPG-STF微胶囊的粒径分布和表观形貌,以及PPG-STF微胶囊对PP的增韧效果及其作用机理。结果表明:PPG-STF在大于1 Hz的振荡频率下具有明显的增稠效应;PPG-STF微胶囊增韧PP的冲击强度最大可达到纯PP的3.5倍。