Электрореологическая композиция Советский патент 1992 года по МПК G03G5/00 C09K9/00 

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

Известны электрореологические жидкостные композиции, состоящие из частиц наполнителя в жидком связующем (1). В качестве связующего используют масла трансформаторное, вазелиновое, вакуумное (1). Для получения композиций частицы наполнителя определенной степени дисперсности заливают раствором связующего и перемешивают. Выявление электрочувствительности проводят, в частности, путем измерения электрореологических свойств, т.е. выявляют изменение свойств в поле, в зависимости от его напряженности.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является электрореологическая композиция на основе суспензии волокнистого оксида алюминия (2). Данная композиция превосходит по электрочувствительности композиций на основе порошкообразного оксида алюминия, однако ее электрочувствительность недостаточна для ряда практических целей.

Целью данного изобретения является повышение электрочувствительности композиции на основе суспензии волокнистого оксида алюминия.

Поставленная цель достигается тем, что электрореологическая композиция на основе волокнистого оксида алюминия дополнительно содержит волокнистый оксид хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%: волокнистые оксиды алюминия и хрома, взятые в массовом отношении 99 : 1,0-85,0: 15-1-40, связующее (трансформаторное масло) - 60-99.

Следующие примеры иллюстрируют изобретение.

Примеры 1-13.

Композиция, состоящая из наполнителя - 10%-ной суспензии волокнистого оксида алюминия в связующем - трансформаторном масле, испытана на электрочувствительность. Волокнистый оксид алюминия получали при температуре термообработки 700°С путем пропитки гидратцеллюлозных волокон раствором азотнокислого алюминия, сушки на воздухе и термообработки. Для получения электрореологической композиции 7 г волокнистого оксида алюминия заливали трансформаторным маслом до веса композиции 70 г и получали 10%-ную суспензию на основе оксида алюминия. 70 мл полученной композиции заливали во

Ё

VJ

vj

о ю N

внешний цилиндр ротационного вискозиметра РЕОТЕСТ-2, подсоединяли его к внешнему цилиндру - электроду с помощью специальной резьбы и подключали постоянное электрическое поле напряженностью от 0,2 до 2,8 кВ/мм. Измерения осуществляли при скорости вращения внутреннего цилиндра - скорости сдвига 16,2 с . В качестве характеристики электрочувствительности оценивали величину динамической вязко- гг

сти / г -- 100,

динамическая вяз К

кость, ту- касательное напряжение, см градиент напряжения на срез, Tf-2-a, где Z - константа цилиндра, Дин/см2/дел. шкалы//, а - значение, отсчитанное на шкале индикаторного прибоWR2ра (деления шкалы), у --. где R и г R

-г2

сительной вязкости

где -ij.

радиусы внешнего и внутреннего цилиндра измерительной ячейки соответственно, см. W - скорость врашения (скорость сдвига) внутреннего цилиндра измерительной ячейки, .

Для оценки электрочувствительности определяли величину электрореологического эффекта, т.е. изменение реологических свойств в поле, и оценивали величину отно- Arj

Ч т/1 - вязкость среды при наложении поля,

rj- без поля).

Примеры 1-24.

Композицию, состоящую из наполнителя - смеси волокнистых оксидов алюминия и хрома при массовом соотношении компонентов 99,5 : 0,5 испытывали на электрочувствительность. Для этого готовили 10%-ную суспензию смеси оксидов в трансформаторном масле и проводили испытания как в примерах 1-13 в интервале напряженности постоянного электрического поля от 0,2 до 2,4 кВ/мм.

П р и м е ры 25-36.

10%-ную композицию, состоящую из смеси волокнистых оксидов алюминия и хрома (наполнитель) при массовом соотношении 99,0 : 1,0 в трансформаторном масле испытывали на электрочувствительность как в примерах 1-13.

Примеры 37-47.

10%-ную композицию в трансформаторном масле на основе смеси оксидов алюминия и хрома при массовом соотношении компонент 95,0 : 5,0 испытывали как в примерах 1-13.

Примеры 48-59.

10%-ную композицию в трансформаторном масле на основе смеси оксидов алюминия и хрома при массовом соотношении компонент 85 : 15 испытывали как в примерах 1-13.

Примеры 60-67.

10%-ную композицию в трансформаторном масле на основе смеси оксидов алюминия и хрома при массовом соотношении компонент 80 : 20 испытывали как в примерах 1-13.

В таблице 1 представлены результаты по величинам относительной вязкости для 10%-ных суспензий оксидов в маслах. Как следует из таблицы, использование смеси оксидов алюминия и хрома в интервале их

массовых соотношений 99 : 1,0-85 : 15 позволяет повысить электрочувствительность суспензии, в частности при больших напря- женностях электрического поля. Примеры 68-75.

Композицию, состоящую из наполнителя - смеси волокнистых оксидов алюминия и хрома при массовом соотношении компонент: сксид алюминия - 95, оксид хрома- 5, испытывали на электрочувствительность.

Для этого готовили смеси в трансформаторном масле при общей их концентрации 0,5, 1,0, 2,0, 5,0, 20.0, 30,0 40,0, 50,0 мае.%. Проводили испытания на электрочувствительность как в примерах 1-13 при

напряженности постоянного электрического поля 0,8 кВ/мм.

Примеры 76-83 (прототип). Композицию при массовом соотношении компонент: волокнистый оксид алюминия, полученный при температуре термообработки 600°С - 10, 8%-ный раствор диацетата целлюлозы -90. испьтывали как в примерах 1-13.

В таблицах 2 и 3 представлены данные

по величинам относительной вязкости в зависимости от концентрации наполнителя и для композиции-прототипа. Как следует из сравнения таблиц, оптимальны составы при концентрации наполнителя в связующем от

1 до 40 мас.%. Уменьшение концентрации менее 1 мас.% приводит к существенному уменьшению электрочувствительности, увеличение концентрации более 40 мас.% не позволяет проводить измерения из-.за большой вязкости среды.

Таким образом, оптимальна композиция на основе волокнистых оксидов алюминия и хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%: волокнистые оксиды

алюминия и хрома, взятые в массовом соотношении 99,0 : 1,0-85,0 : 15,0 - 1-40 связующее (трансформаторное масло) - композиция позволяет примерно в 2-6 раз увеличить электрочувствительность систе мы, т.е. отклик системы на электрическое

поле, по сравнению с композицией-прототипом.

формула изобретения

Электрореологическая композиция на основе волокнистого оксида алюминия в связующем, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества за счет повышения электрочувствительности композиции, она дополнительно содержит волокнистый

оксид хрома, а в качестве связующего - трансформаторное масло, при этом волокнистые оксиды алюминия и хрома взяты при массовом соотношении соответственно

99,0 : 1,0 - 85,0 : 15,0 и при следующем содержании компонентов в композиции, мае. %, волокнистые оксиды алюминия и хрома - 1-40; трансформаторное масло - 60-99.

Сущность изобретения: композиция содержит волокнистую смесь оксидов алюминия и хрома 1-40%; связующее 60-99%. Волокнистая смесь содержит оксиды алюминия 99,0 : 1,0% и оксида хрома 85,0 : .15,0%. В качестве связующего композиция содержит трансформаторное масло 3 табл.

Таблица

Электрореологические свойства 10%-ной коспозиции на основе суспензий оксидов алюминия и хрома а трансформаторном масле, оцениваемые по величине относительной вязкости fblAv)

Влияние концентрации наполнителя - композиции оксидов аломимия и хрома (при их соотношении, масД: 95,0:5,0 (в трансформаторном масле на величин относительной вязкости (ьц/ц,)

Конц.наполнителя, мае.

0,5 1,02,05,02030

&ч/ч

Таблица Значения относительной вязкости композиции-прототипа в зависимости от напряженности постоянного

Состав композиции, Е, кВ/мм С,2 0,6 0,8 масЛ

AljOj-fO (t - 600 С/ в|-ный р-р ДАЦ-90

0,50 7,16 19,18 26.7ь ,32 38.Э1 3,1

Таблица 2 (пр.68-75)

(0

50

Э2

302В

20

3 (пр.76-83)

1,2

1,6

2,02,1|

2,6

(6,51