聚苯乙烯/聚邻甲基苯胺核-壳结构微球的制备及其电流变性能研究

摘要

电流变液是一种其流变学特性，如剪切应力，剪切粘度，模量等，可以在外电场刺激下产生特定响应的智能流体。由于其流变学特性的电场调控行为具有快速、可逆、能耗低等特点，电流变液在工程领域有着广阔的应用前景。本文以聚苯乙烯/聚邻甲基苯胺（PS/PMANI）核-壳结构微球为主要研究对象，通过调控制备过程中反应条件，得到不同形貌结构的核-壳结构微球，进而研究了其电流变性能。主要内容如下：
　　首先，制备得到PMANI并研究其电流变性能。而后利用种子乳液聚合法制备得到PS/PMANI核-壳结构微球。通过调节包覆过程中邻甲基苯胺（2-methylaniline）单体的用量以及引发剂的种类（APS和Fe(NO3)3·9H2O），得到具有不同壳层厚度以及不同表面形貌的两组微球，通过SEM、FT-IR以及TG等测试表征了微球的表面形貌、化学结构以及热稳定性，并研究了这些差异对于电流变性能的影响。
　　SEM结果表明，PMANI成无规则结构，而PS/PMANI核-壳结构微球的形貌则相对稳定，且粒径分布具有良好单分散性；随着2-methylaniline单体用量的上升可以明显发现微球的粒径上升，表明壳层变厚，采用APS引发剂制得的核-壳结构微球表面较为光滑，而采用Fe(NO3)3·9H2O引发剂则可以得到海胆状形貌微球。PMANI电流变液表现出良好的电流变效应。分别通过宾汉流体模型和Cho-Choi-Jhon（CCJ）模型对PMANI电流变液电场下流变学行为进行分析，CCJ模型可以对电场下其流变学行为进行更好说明。具有不同核壳物料比的三组PS/PMANI核-壳结构微球电流变液均具有明显的电流变效应，且电流变效应随着PMANI含量的上升而上升。通过对比具有不同表面形貌的两组PS/PMANI核-壳结构微球电流变液的电流变效应，发现海胆状结构微球电流变液在相同电场作用下具有更高的屈服应力，然而其零场粘度也更高。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 电流变液研究发展概况

1.2 电流变液的组成

1.3 影响电流变效应的因素

1.4 电流变效应机理

1.5 电流变液的应用

1.6 本论文研究内容与意义

第2章 实验材料和测试方法

2.1 实验试剂

2.2 实验仪器

2.3 颗粒结构和形貌表征

2.4 电流变液流变性能测试

2.5 电流变液介电性能测试

第3章 聚邻甲基苯胺（PMANI）的制备及其电流变性能

3.1 引言

3.2 PMANI的制备

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 PS/PMANI核-壳结构微球的制备及PMANI含量对电流变性能的影响

4.1 引言

4.2 PS/PMANI核-壳结构微球的制备

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 PS/PMANI海胆状核-壳结构微球的制备及微球形貌对电流变性能的影响

5.1 引言

5.2 PS/PMANI海胆状核-壳结构微球的制备

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的研究任务与主要成果

致谢