一种基于分子胶体的剪切增稠流体及制备方法

从20世纪80年代末开始，人们开始研究如何利用剪切增稠现象，美国特拉华大学的N.J.Wagner等人研究了不同粒径的纳米二氧化硅分散在聚乙二醇体系中的剪切流变行，剪切增稠流体开始出现了很多新应用，人们发明了不同种类的剪切增稠流体组合物并且应用于体育产品和人体防护产品。英国D30公司开发出一种“剪切增稠液体”泡沫，应用于足球球场上守门员的手套、滑雪运动员的滑雪鞋、滑雪服等，可大大提高材料的抗冲击强度，从而为各种体育运动提供安全保障。芳纶纤维（也称凯夫拉）和超高分子量聚乙烯纤维作为防护基材，应用起步早，范围广，这些高性能纤维具有低质量，高强度和高吸能的特点，然而要满足防刺和防弹要求，大约需要20层至50层的纤维，因此，美国陆军研究实验室和特拉华大学合作研制了“液体盔甲”，其主要组分是剪切增稠流体与芳纶纤维，剪切增稠流体渗入到凯夫拉背心的每一层，这使得达到防刺防弹要求的纤维织物层数大大减少。目前的现有技术中，剪切增稠液体的组分基本上是由纳米二氧化硅分散在聚乙二醇的体系中，在高的剪切速率下，二氧化硅纳米粒子与聚乙二醇之间由于氢键的相互作用，会形成粒子簇，导致体系的黏度在高的剪切速率下有类似于固体的行为，从而达到良好的防刺和防弹的性能。但是现有技术还存在下列问题：由于二氧化硅表面的有机基团的含量较少，其与高性能纤维织物之间的亲和性较差；在配置纳米剪切增稠流体的过程中，只有粒径较大的纳米粒子和高浓度的纳米粒子体系才在较低的剪切速率下表现出剪切增稠特性；制备较大粒径的纳米SiO2颗粒所要求的制备工艺较复杂，且纳米二氧化硅在制备的过程中团聚的现象较严重，基于这些制备工艺上的问题，使其仍然存在较大的改善空间。

华炬新产品研究所技术咨询委员会科研人员现推荐一项一种基于分子胶体的剪切增稠流体及制备方法，该技术与现有技术相比具有如下有益效果：（1）该技术提供的一种基于分子胶体的剪切增稠流体的制备方法能够有效防止纳米粒子之间的团聚，纳米粒子均匀地分散在聚合物基体中，且与聚合物之间以化学键的形式相互作用，能够有效地防止纳米粒子在纤维织物表面的脱落，使剪切增稠流体与纤维织物复合效果较好。（2）传统的高性能纤维织物与橡胶复合工艺采用的是“三明治”夹层结构，高性能纤维织物处于两层橡胶之间，纤维织物与橡胶之间的界面相容性不好，需要对纤维的表面进行化学修饰后才能改善其与橡胶界面之间的亲和性，而后在橡胶的硫化过程中使纤维与橡胶之间实现复合。本发明提供的采用基于分子胶体的剪切增稠流体制备软体防护复合材料的方法与传统的制备橡胶纤维复合材料工艺相比，其工艺简单，成本较低。（3）采用该技术所述基于分子胶体的剪切增稠流体制备得到的软体防护复合材料与常用的粒子胶体体系相比，在具有良好的防护性能的同时，还具有轻便、舒适、灵活的特点。适用于士兵的防护服和警察的防护装备，还可广泛应用于运动防护装备中，现将该一种基于分子胶体的剪切增稠流体及制备方法及技术方案实施例介绍如下供研究交流参考：（771211  491567）

该项目由华炬新产品研究所技术咨询委员会多位专家根据目前国内该领域最新技术推荐的新技术、新产品、新工艺，包括技术工艺、技术创新、技术配方、方法步骤及实例等方面的推荐，供同仁参考交流，鉴于技术配方的特殊性不接受退款，请根据需要斟酌后支付，谢谢。