Пленкообразующая электрореологическая композиция Советский патент 1992 года по МПК C08L1/14 C08L1/10 C08L1/32 

со

С

Изобретение относится к получению электрочувствительной, электрореологической композиции, которая может быть использована в конденсаторостроении. мембранной технологии, для целей записи информации. Изобретение позволяет повысить электрочувствительность за счет того, что композиция содержит, мас.%: жидкое связующее - 2-15%-ный раствор ацетофта- лата целлюлозы 70-90 и порошкообразный наполнитель - карбоксиметилцеллюлозу или фосфат целлюлозы 1-30. 7 табл.

Изобретение относится к области создания электрочувствительных, электрореологических композиций и может быть использовано в конденсаторостроении, мембранной технологии, для целей записи информации.

Целью изобретения является повышение электрочувствительности.

П р и м е р ы 1-6 (известные композиции). Композиция, состоящая из наполнителя - порошка оксида титана и 20%-ного раствора диацетата целлюлозы в диоксанё, при соотношении компонентов, мас.%: оксид титана 20; 20%-ный раствор диацетата целлюлозы 80, испытана на электрочувствительность. Для получения электрореологической композиции 14 г порошка оксида титана заливают при механическом перемешивании 20%-ным раствором диацетата целлюлозы в диоксанё до получения конечной массы суспензии 70 г, полученную композицию перемешивают с помощью

ультразвукового диспергатора до получения однородной массы и заливают во внешний цилиндр ротационного вискозиметра, подсоединяют его к внешнему цилиндру-электроду с помощью специальной резьбы и подключают постоянное электрическое поле напряженностью 0,5, 1,0, 1,52,0,2,5,2,5, 3,0 кВ/мм. Измерения осуществляют при скорости сдвига 5,4 .

В качестве характеристики электрочувствительности берут величину динамической вязкости ту т}.100, где / динамическая вязкость, т -касательноенапряжение (см2), у-градиент напряжения на срез, с . т; La , где L- константа цилиндра (Дн/см2.1 дел. шкалы), а- значение, отсчитанное от шкалы индикаторного прибора (деления шкалы).

со о

о

о

}

wFT

R

-г2

где R и г - радиус внешнего и внутреннего цилиндров измерительной ячейки соответственно, см., w - скорость вращения (скорость сдвига) внутреннего цилиндра измерительной ячейки, с .

Для оценки электрочувствительности определяют величину электрореологического эффекта, т.е. изменение реологических свойств в электрическом поле, а оценивают величину , где г) - - вязкость среды при наложении электрического поля, ц- без наложения электрического поля.

Примеры 7-17. Композицию, состоящую из наполнителя - порошка карбокси- метилцеллюлозы (ТУ 6-09-10-1874-87) (КМЦ) и 5%-ного раствора ацетофталата целлюлозы (АЦФ). при соотношении компонентов, мас.%: карбоксиметилцеллюлоза 2; 5%-ный раствор ацетофталата целлюлозы с содержанием фталильных групп 24,3% 98, испытывают как в примерах 1-6 при скоростях сдвига 16,2 и 48,2 с и напряженности постоянного электрического поля 0,2; 0,8; 1,0; 1,3 ; 1,6; 2,1 ; 2,6 ; 3,2 ; 3,7; 4,0 кВ/мм.Для получения электрореологической композиции 1,4 г карбоксиметилцеллюлозы заливают при механическом перемешивании 5%-ным раствором ацетофталата целлюлозы в диоксане до получения конечной массы суспензии 70 г, полученную композицию перемешивают с помощью ультразвукового диспергатора до получения однородной массы и подвергают испытанию на электрочувствительность.

Примеры 18-62. Композицию, состоящую из наполнителя - порошка карбоксиметилцеллюлозы (ТУ 6-09-10-1874-87) и 2%-ного раствора ацетофталата целлюлозы с содержанием фталильных групп 9,7, 24,3, 31,7%, при соотношении компонентов, мас.%: карбоксиметилцеллюлоза 10; 2%- ный раствор ацетофталата целлюлозы 90, испытывают как в примерах 1-6 при скорости сдвига 16,2 и 48,2 с и напряженности постоянного электрического поля 0,2, 0,8, 1,0, 1,3, 1,6, 2,1,2,6кВ/мм.

В табл. 1 и 2 представлены результаты по величинам в зависимости от напряженности постоянного электрического поля для композиций известной и предлагаемой. Использование в качестве электрочувствительной среды композиции на основе карбоксиметилцеллюлозы в растворе ацетофталата целлюлозы позволяет существенно повысить электрочувствительность и использовать среду при меньших напряжен- ностях электрического поля.

Примеры 63-68. Композицию, состоящую из наполнителя - порошка карбокси- метилцеллюлозы (ТУ 6-09-10-1874-87) и

2%-ного раствора ацетофталата целлюлозы с содержанием фталильных групп 24,3 мас.%, при соотношении компонентов, мас.%: карбоксиметилцеллюлоза 0,5; 1,0;

2,0; 10,0; 20,0; 30,0; 2 %-ный раствор ацетофталата целлюлозы 99,5;. 99; 98; 90; 80; 70 испытывают как в примерах 1-6 при скорости сдвига 16,2 с и напряженности постоянного электрического поля 1,6 кВ/мм.

0Примеры 69-72. Готовят композицию, состоящую из наполнителя - порошка карбоксиметилцеллюлозы (ТУ 6-09-10- 1874-87) и 2, 5, 7, 15%-ного раствора ацетофталата целлюлозы с содержанием

5 фталильных групп 24,3%, при соотношении компонентов, мас.%: карбоксиметилцеллюлоза 20, 2; 5; 7; 15%-ный раствор ацетофталата целлюлозы 80.

Как следует из табл. 3 и 4, электрочувст0 вительность композиции проявляется в интервале концентрации карбоксиметилцеллюлозы от 1 до 30 мас.%. Дальнейшее увеличение или уменьшение концентрации карбоксиметилцеллюлозы уменьшает элек5 трочувствительность. Для приготовления композиции может быть использован раствор ацетофталата целлюлозы в интервале концентраций от 2 до 15 мас.%. При уменьшении концентрации ацетофталата целлюлозы, являющегося пленкообразующим

0 компонентом, состав перестает обладать пленкообразующими свойствами, увеличение концентрации ацетофталата целлюлозы более 15% не позволяет оценивать электрочувствительность по реологическим свойст5 вам из-за большой вязкости среды. При увеличении концентрации карбоксиметилцеллюлозы более 30 мас.% также невозможно оценить реологические свойства композиции из-за большой вязкости среды.

0 Таким образом, оптимальна по составу композиция: карбоксиметилцеллюлоза от 1 до 30 мас.%, 2 - 15%-ный раствор ацетофталата целлюлозы 99-80 мас.%.

Для подтверждения положительного

5 эффекта по сравнению с известной композицией, содержащей фосфат целлюлозы, приведены следующие примеры.

Примеры 73-120. Композицию, состоящую из наполнителя - порошка фос0 фата целлюлозы (РТУ 9-67) и 10%-ных растворов ацетофталата целлюлозы с содержанием фталильных групп 9,7; 24,3; 31,0% при соотношении компонентов, мас.%; фосфат целлюлозы 10; 10%-ныерас5 творы ацетофталата целлюлозы 90, испытывают как в примерах 1-6 при скорости сдвига 16,2 и 48,2 и напряженности постоянного электрического поля 0,2; 0,8; 1,0; 1,3; 1,6;2,1;2,6кВ/мм.

В табл. 5 представлены полученные результаты, свидетельствующие о повышении электрочувствительности предлагаемых композиций по сравнению с композицией- прототипом, достижении больших изменений вязкости при меньшей напряженности электрического поля. Для подтверждения положительного эффекта и выявления оптиг. мального состава композиции, содержащей фосфат целлюлозы, приведены следующие примеры.

Примеры 121-126. Композицию, состоящую из наполнителя - порошка фосфата целлюлозы (РТУ 9-67) и 2%-ного раствора ацетофталата целлюлозы с содержанием фталильных групп 24,3%, при соотношении компонентов, мас.%: фосфат целлюлозы 0,5; 1,0; 2,0; 10,0; 20,0; 30,0; 2%- ный раствор ацетофталата целлюлозы 99,5; 99. 98; 90; 80; 70, испытывают как в примерах 1-6 при скорости сдвига 16,2 с 1 и напряженности постоянного электрического поля 1,6 кВ/мм.

Примеры 127-130. Готовят композицию, состоящую из наполнителя - порошка фосфата целлюлозы (РТУ 9-67) и 2; 5; 7; 15%-ного раствора ацетофталата целлюлозы с содержанием фталильных групп 24,3 мас.% при соотношении компонентов, мас.%: фосфат целлюлозы 20; 2; 5; 7; 15%- ный раствор ацетофталата целлюлозы 80.

Как следует из табл. 6 и 7, для фосфата целлюлозы оптимальной также является композиция, мас.%: фосфат целлюлозы 1Влияние напряженности постоянного электрического поля на

электрочувствительность композиции, оцениваемую по величине

(известная композиция , примеры 1-6) при скорости

-1

30; 2-15%-ный раствор ацетофталата целлюлозы 99-70. Уменьшение концентрации раствора ацетофталата целлюлозы менее 2 мас.% лишает композицию пленкообразующих свойств, увеличение концентрации раствора ацетофталата целлюлозы более 15 мас.% и фосфата целлюлозы более30 мас,% не позволяет оценить электрочувствительность по реологическим свойствам из-за

большой вязкости раствора.

По сравнению с известной, заявляемая композиция позволяет в оптимальных вариантах в 10-15 раз повысить электрочувствительность, оцениваемую по изменению

вязкости при наложении электрического поля, а также снизить пороговые значения напряженности электрического поля, при которых наступает изменение вязкости в поле.

Формула изобретен и я

Пленкообразующая электрореологическая композиция, включающая раствор эфира целлюлозы в диоксане в качестве жидкого связующего и порошкообразный

наполнитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения электрочувствительности, в качестве жидкого связующего она содержит 2-5%-ный раствор ацетофталата целлюлозы, а в качестве порошкообразного

наполнителя - карбоксиметилцеллюлозу или фосфат целлюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Жидкое связующее70-99

Порошкообразный наполнитель 1-30

Т а б л и ц а 1

ция , примеры

сдвига 5,4с

-1

Влияние напряженности постоянного электрического поля на

электрочувствительность композиции , оцениваемую

по величине

Таблица2

Влияние состава композиции на электрочувствительность (ск.сдвига - 16,2 , Е 1,6 кВ/мм) (примеры 63-68)

Таблица4

Влияние концентрации раствора ацетофталата целлюлозы , используемого для приготовления композиции , на электрочувствительность ( ) (Примеры 69-72)

Таблица

Влияние напряженности постоянного электрического поля на электрочувствительность / tj/rj I композиции на основе фосфата

целлюлозы (примеры 73-120)

ТаблицаЗ

Влияние состава композиции на электрочувствительность суспензии на основе фосфата целлюлозы ( примеры 121- 126)

Таблица 7

Влияние концентрации раствора ацетофталата целлюлозы , используемого для приготовления композиции , на электрочувствительность / / (примеры 127-130)

Таблицаб