Электрореологическая композиция Советский патент 1992 года по МПК C08L1/06 C08L1/12 C09K3/00 

(Л

С

Изобретение может быть использовано в конденсатрростроении, мембранной технологии, для записи информации. Состав композиции, мэс.%: 2-10%-ный раствор диацетата целлюлозы в диоксане 60-99,5, волокнистый оксид алюминия - продукт осушки и термообработки при 600- 900°С пропитанных водными растворами солей алюминия гидратцеллюлозных волокон 0,5-40. 5 табл.

Изобретение относится к созданию электрореологических композиций и может быть использовано в конденсаторострое- нии, мембранной технологии, для целей за - писи информации.

Известны волокнистые оксиды металлов, в частности волокнистый оксид алюминия, которые могут быть синтезированы по известной методике путем пропитки гидрат- целлюлозных волокон солями алюминия и термообработки в интервале температур 600-1600°С.

В ходе термообработки происходит выгорание гидратцеллюлозных волокон и образование волокнистого оксида алюминия путем окисления на воздухе. Причем в зависимости от температуры термообработки может быть получен либо рентгеноаморф- ный, либо рентгенокристаллический продукт.

Известны электрореологические жидкостные композиции, состоящие из частиц наполнителя в жидком связующем. В качестве наполнителя используют крахмал, диатомит, порошкообразные оксиды алюминия, титана.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому.результату к изобретению является электрореологическая композиция на основе диацетата целлюлозы в диоксане и наполнителя - порошка оксида алюминия или титана, или хрома, или кобальта, или марганца. Данные композиции позволяют получать на их основе пленочные материалы с управляемым при формовании в полях свойствами, в частности оптическими, электрофизическими. Это открывает возможность получения таким образом упаковочных, оформительских материалов с селективным рисунком, прово-ч

шав& Х|

Qs

о

ы

дить подобным образом при наложении поля на жидкостную композицию формование покрытий. Основное преимущество данных композиций - наличие пленкообразующих свойств и электрочувствительности.

Однако электрочувствительность компо зиций на основе оксидов металлов в диаце- тате целлюлозы начинает существенно проявляться с довольно высоких значений напряженности постоянного или переменного электрического поля порядка 1,0-2,5 кВ/мм. Это требует осторожности в применении метода, вызывает необходимость использования специальных выпрямителей, серийный выпуск которых ненадежен.

Целью изобретения является повышение электрочувствительности композиции, а также снижение пороговых значений напряженности электрического поля,

Предлагаемая электрореологическая композиция содержит 2-10%-ный раствор диацетата целлюлозы, а в качестве наполнителя - волокнистый оксид алюминия - продукт осушки и термообработки при 600- 900°С пропитанных водными растворами солей алюминия гидратцеллюлозных волокон, при следующем содержании компонентов, мае.%: 2-10%-ный раствор диацетата целлюлозы 60-99,5, наполнитель 0,5-40.

Примеры 1-14 (прототип). Композиции, состоящие из суспензии порошкообразного оксида алюминия в растворе диацетата целлюлозы испытывают на электрочувствительность. Испытывают композиции следующих составов, мас.%: оксид алюминия 10; 8%-ный раствор диацетата целлюлозы 90; оксид алюминия 20, 10%- ный раствор диацетата целлюлозы 80. Для этого 70 мл композиции заливают во внешний цилиндр ротационного вискозиметра, подсоединяют его к внешнему цилиндру- электроду с помощью специальной резьбы и подключают постоянное электрическое поле напряженностью 0,2, 1,0, 1,8, 2,2, 2,4, 2,8, 3,0 кВ/мм. Измерения осуществляют при скорости сдвига 1.6,2 .

В качестве характеристики электрочувствительности оценивают величину динамической вязкости }--%j- 100, где tj динамическая вязкость; TI - касательное напряжение, см2; у- градиент напряжения на срез, с тг - 2. -а , где Z - константа цилиндра, Дн/см2 (деления шкалы);а- значение, отсчитанное на шкале индикаторного прибора (деления шкалы).

vjyfe 7 RV

где R и г - радиусы внешнего и внутреннего цилиндра измерительной ячейки, соответственно, см; W - скорость вращения - скорость сдвига внутреннего цилиндра измерительной ячейки, с .

Для оценки электрочувствительности определяют величину электрореологического эффекта, т.е. изменения реологических свойств в электрическом поле, и оценивают

Q величину -jL, где -rj/rj- - вязкость среды при наложении электрического поля, a rj- без наложения поля.

Композицию готовят следующим образом. 7 1или 14 г порошкообразного оксида

5 алюминия заливают при перемешивании 8 или 10%-ным раствором диацетата целлюлозы до веса композиции 70 г.

В табл. 1-2 представлены данные по влиянию постоянного электрического поля на

0 величину вязкости и относительной вязкости.

Примеры 15-41. Композицию, состоящую из наполнителя - волокнистого оксида алюминия, термообработанного при 600 или 700, или 900, или 1000, или 1400°С, и

5 8%-ного раствора диацетата целлюлозы при соотношении компонентов, мас.%: оксид алюминия Ю; 8%-ный раствор диацетата целлюлозы 90, испытывают как в примерах 1-14 при скорости сдвига 162 и напряженности постоянного электрическо0 го поля 0,2-2,6 кВ/мм.

Для получения композиции гидратцел- лкэлозное волокно пропитывают в течение суток раствором уксуснокислого алюминия, отжимают и сушат на воздухе, а затем про5 водят его термообработку в печи при 600 или 700, или)00, или 1000, или 1400°С. Затем волокно измельчают в ступке.

Проводить термообработку при температуре менее 600°С нецелесообразно, так

0 как при меньших температурах не происходит формирования оксида алюминия в волокне, который и является одной из электрочувствительных компонент композиции. 7 г измельченного волокна заливают при перемешивании 8%-ным раствором диацетата целлюлозы до веса композиции 70 г, перемешивают до получения однородной массы и заливают в измерительную ячейку. В табл.2 представлены результаты по

5 оценке электрочувствительности композиций на основе волокнистого оксида алюминия, термообработанного при различных температурах, по примерам 15-41.

П р и м е р ы 42-90. Композицию, состо0 ящую из наполнителя - волокнистого оксида алюминия, термообработанного при 600°С, и 8%-ного раствора диацетата целлюлозы при соотношении компонентов, мас.%: оксид алюминия 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0; 12,0; 40,0; 45,0, 8%-ный рабтвор диацетата целлюлозы 99,75; 99,5; 99,0; 98,0; 95,0; 90,0; 88.0; 60; 55,0, испытывают как в примерах 1-14 при напряженности постоянного электрического поля 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1.5; 1.75; 2,0; 3,0 кВ/мм.

В табд.З показано влияние , термо- обработанного с 8%-ным раствором ДАЦ.

Примеры 91-133. Композицию, состоящую из наполнителя - волокнистого оксида алюминия, термообработанного при 600°С, и 2%-ного раствора диацетата целлюлозы при соотношении компонентов, мае. %: оксид алюминия 0,25 или 0,5, или 2,0, или 5,0, или 10,0, или 12,0 или 40,0, или 45,0, 2%-ный раствор диацетата целлюлозы 99,75 или 99,5, или 99,0, или 98,0, или 60,0, или 55,0. испытывают как в примерах 1-t4 при напряженности постоянного электрического поля 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 1,75; 2,0 кВ/мм.

Примеры 134-151. Композицию, состоящую из наполнителя - волокнистого оксида алюминия, термообработанного при 600°С и 2 или 8, или 10, или 12%-ного раствора диацетата целлюлозы при соотноше- нии компонентов, мас.%: оксид алюминия 5,0 или 2,0, или 8,0, или 10,0 ,12%-ный раствор диацетата целлюлозы 95, испытывают как в примерах 1-14 при скорости сдвига 16,2с и напряженности постоянного элек- трического поля 0,2; 0,5; 1,0; 1,2; 2,0 кВ/мм.

В табл.4-5 представлены данные по оценке влияния концентрации раствора диацетата целлюлозы и наполнителя на элект- рореолсгические свойства.

Как следует из табл. 1-5, оптимальным является следующий состав, мас,%: волокнистый оксид алюминия, термоо.ботан- ный при 600-900°С .0,5-40; 2-10%-ный раствор диацетата целлюлозы 60-99,5.

По сравнению с известной композицией на основе порошкообразного оксида алюминия в растворе диацетата целлюлозы предлагаемая композиция позволяет в 50- 60 раз повысить электрочувствительность, оцениваемую по величине относительной вязкости, а также снизить пороговые значения электрочувствительности, т.е. достичь изменения вязкости в поле при меньших его нэп ряжен ностях.

Формула изобретения Электрореологическая композиция, включающая раствор диацетата целлюлозы в диоксане и наполнитель, содержащий алюминий, о т ли чающаяся тем, что, с целью повышения электрочувствительности композиции и возможности снижения пороговых значений напряженности электрического поля, она содержит 2-10%-ный раствор диацетата целлюлозы, а в качестве наполнителя - волокнистый оксид алюминия - продукт осушки и термообработки при 600-900°С пропитанных водными растворами солей алюминия гидратцеллюлоз- ных волокон, при следующем содержании компонентов, мас.%: 2-10%-ный раствор диацетата целлюлозы 60,0-99,5; наполнитель 0,5-40,0.

Таблица i

Термообработанный при 600 С„

Термообработанный при 600°С Концентрация 2%,

Концентрация суспензии волокнистого Аг03 5%.

РедакторМ.Блонар

Составитель Лазарева Т.Г. Техред М.Моргентал

Таблица 3

Табли.ца Ь

Таблица 5

Корректор И.Кучерявая