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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
下　载: 41次
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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。

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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