Электрореологическая композиция
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.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4789598/05 (22) 12,02.90 (46) 07,03..92. Бюл. M 9 (71) Институт общей и неорганической химии АН БССР и Институт тепло- и массообмена АН БССР (72) И.Н.Ермоленко, Т,Г,Лазарева, Т.М.Ульянова и Е,В.Коробко (53) 677.464 (088,8) (56) Ермоленко И.Н. и др, Элементосодержащие угольные волокнистые материалы.—
Минск: Наука и техника, 1982, с.223-224.
Электрореологический эффект., Под ред. А,В.Лыкова, — Минск; Наука и техника, ".972, с,176.
Авторское свидетельство СССР
¹ 1654312, кл. С 081 1/06, 1989.
Изобретение относится к созданию электрореологических композиций и может быть использовано в конденсаторостроении, мембранной технологии, для целей записи информации, Известны волокнистые оксиды металлов, в частности волокнистый оксид алюминия, которые могут быть синтезированы по известной методике путем пропитки гидратцеллюлозных 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 рентгеноаморфный, либо рентгенокристаллический продукт., ЯЛ„„1717603А1 (я)л С 081 1/06. 1/12, С09 К3/":0 (54) ЭЛЕКТРОРЕОЛОГИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ (57) Изобретение может быть использовано в конденсаторостроении, мембранной .технологии, для записи информации. Состав композиции, мас,%: 2-10%-ный раствор диацетата целлюлозы в диоксане
60-99,5, волокнистый оксид алюминия— продукт осушки и термообработки при 600900 С пропитанных водными растворами солей алюминия гидратцеллюлозных волокон 0,5-40. 5 табл.
Известны электрореологические жидкостные композиции, состоящие из частиц наполнителя в жидком связующем, В качестве наполнителя используют крахмал, диатомит, порошкообраэные 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 управляемыми при формовании в полях свойствами, в частности оптическими, электрофизическими. Это открывает возможность получения таким образом упаковочных, оформительских материалов с селективным рисунком, прово1717603 у e9t, R гг
50 дить подобным образом при наложении поля на жидкостную композицию формование покрытий. Основное преимущество данных композиций — наличие пленкообразующих свойств и электрочувствительности. 5
Однако электрочувствительность композиций на основе оксидов металлов в диацетате целлюлозы начинает существенно проявляться с довольно высоких значений напряженности постоянного или переменного электрического поля порядка 1,0-2,5 10 кВ/мм. Это требует осторожности в применении метода, вызывает необходимость использования специальных выпрямителей, серийный выпуск которых ненадежен.
Целью изобретения является повыше- 15 ние электрочувствительности композиции, а также снижение пороговых значений напряженности электрического поля, Предлагаемая электрореологическая композиция содержит 2-10%-ный раствор 20 диацетата целлюлозы, а в качестве наполкителя — волокнистый оксид алюминия— продукт осушки и термообработки при 600900 С пропитанных водными растворами солей алюминия гидратцеллюлозных волокон, прй следующем содержании компонен- 25 тов, мас.%: 2-10%-ный раствор диацетата целлюлозы 60-99,5, наполнитель 0,5-40.
Пример ы 1-14 (прототип). Композиции, состоящие из суспекзии порошкооб.разного оксида алюминия в растворе диацетата целлюлозы испытывают на элек- 30 трочувствительность. Испытывают композиции следующих составов, мас.%: оксид алюминия 10; 8%-ный раствор диацетата целлюлозы 90; оксид алюминия 20, 10%ный раствор диацетата целлюлозь1 80. Для 35 этого 70 мл композиции заливают во внешний цилиндр ротационного вискозиметра, подсоединяют его к внешнему цилиндруэлектроду с помощью специальной резьбы и подключают постоянное электрическое 40 поле напряженностью 0,2, 1,0, 1,8, 2,2, 2,4, 2,8, 3,0 кВ/мм. Измерения осуществляют при скорости сдвига 16,2 с
В качестве характеристики электрочувствительности оценивают величину дина<2 мической вязкости r — - 100, где r
У динамическая вязкость; r2 — касательное напряжение, см; y— - градиент напряжения
2. на срез, с " tz = Z a, где Z — константа 45 цилиндра, Дн/см (деления шкалы);а — знаг чение, отсчитанное на шкале индикаторного прибора (деления шкалы). где R u r — радиусы внешкего 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. изменекия реологических свойств в электрическом поле, и оценивают величину, где Лд =д1 — у/у1 — вязЧ кость среды при наложении электрического поля, а у- без каложения поля.
Композицию готовят следующим образом. 7 или 14 r порошкообразного оксида 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 величину вязкости и относительной вязкости.
Пример ы 15-41. Композицию, состоящую из йаполкителя — волокнистого оксида алюминия, термообработанного при 600 или 700, или 900, или 1000, или 1400 С, и
8%-ного раствора диацетата целлюлозы при соотношении компонентов, мас,%; оксид алюминия 10; 8% -ный раствор диацетата целлюлозы 90, испытывают как в примерах 1-14 при скорости сдвига 162 с и напряженности постоянного электрического поля 0,2-2,6 кВ/мм.
Для получения композиции гидратцеллюлозное волокно пропитывают в течение суток раствором уксуснокислого алюминия, отжимают и сушат на воздухе, а затем проводят его термообработку в печи при 600 или 700, или 800, или 1000, или 1400 С. Затем волокно измельчают в ступке.
Проводить термообработку при температуре менее 600 С нецелесообразно, так как при меньших температурах не происходит формирования оксида алюминия в волокне, который и является одной из электрочувствительных компонент композиции. 7 r 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.
B табл.2 представлены результаты по оценке электрочувствительности композиций на основе волокнистого оксида алюминия„термообработанного при различных температурах, по примерам 15-41, Пример ы 42-90, Композицию, состоящую из наполнителя — волокнистого оксида алюминия, термообработанного при
600 С, и 8%-ного раствора диацетата цел1717603
Таблица l т т
Показатели при напряяеннос;и, кб/мн
Состав конпозиции,мас. 4
А1з03 I 800-ный раствор ДАЦ
Измеряемая вепинина
1,0
5,92
6,66
10
Я,Па с ,отн.ед. и
Ч
9,Па.с
8,14
5,55
5,55
В,14
0>47
7,03
9,25
0,67
0,47
12,95
0,07
10,36 10,73
0,20
1l,47
0,27
20
10,36
l2,21
Л,отн.ед..
0,04
0,18
0,11
0,25
Таблица 2
Измеряемая величина
Состав композиции,мас.г г,6
Alt0c (t, с) 808-ный раствор
ДАЦ
1,8
10 (600 C) 90
10 (700 С) 90
21,46
16,65 19,24
19,98
0,44
0,66
8,88
3,59, Па.с ьц —,отн.ед.
0, Па.с
Лц — отн.ед. э
Па с
Л9 —,отн.ед.
Па с —,отн.ед. ьг ь, Па с л9 — отн.ед.
47,77
36,84
42,72
24,05
44,41
19,18
l 4, 83
7,16
11,84
0,5
10,73
18,5
29,95
3.59
7,35 г,зо
l1,84
4,15
22,20
3,02
5,70
36,26
1.99
10 (900 С) 90
16,65
10,73 10 73
2,36
5,6
1,07
0„55
C,lC
10 (1000 С) 90
5,5
5,5
0,02
1,85
10 (1400 С) 90
1,85
2,22
0,20 люлоэы 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 раствор 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 О;25; 0,5; 0,75; 1,0;
1,5; 1,75; 2,0; 3,0 кВ/мм.
В табл..З показано влияние А120з, термообработанного с 80/-ным раствором ДАЦ.
Пример ы 91-133, Композицию, состоящую иэ наполнителя — волокнистого оксида алюминия, термообработанного при
600 .С, и 2%-ного раствора диацетата целлюлозы при соотношении компонентов, мас.%: 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 1-14 при напряженности постоянного электрического поля 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 1,75; 2,0 к В /мм.
Пример ы 134-151. Композицию, состоящую из наполнителя — волокнистого оксида алюминия, термообработан ного при
600 С и 2 или 8, или 10, или 12% ного раствора диацетата целлюлозы при соотношении компонентов, мас.%: оксид алюминия
5,0 или 2,0, или 8,0, или 10,0,12%-ный раствор диацетата целлюлозы 95, ис-.ытывают как в примерах 1-14 при скорости сдвига
16,2 с 1 и напряженности постоянного электрического поля 0,2; 0,5; 1,0; 1,2; 2,0 кВ/мм.
В табл.4-5 представлены данные по оценке влияния концентрации раствора ди) ацетата целлюлозы и наполнителя на электрореолсгические свойства.
5 Как следует из табл,1-5, оптимальным является следующий состав, мас.%..олокнистый оксид алюминия, термопг.,.7..ботанный при 600-900 С 0,5-40: 2-10%-ный раствор диацетата целлюлозы 60-99,5.
10 По сравнению с известной композицией на основе порошкообразного оксида алюминия в растворе диацетата целлюлозы предлагаемая композиция позволяет в 5060 раз повысить электрочувствительность, 15 оцениваемую по величине относительной вязкост)л, а также снизить пороговые значения электрочувствительности, т.е. достичь изменения вязкости в поле при меньших его напряженностях.
Формула изобретения
Электрореологическая композиция, включающая раствор диацетата целлюлозы . в диоксане и наполнитель, содержащий
25 ал)оминий, о т л и ч à ю щ а я с я тем, что, с целью повышения электрочувствительности композиции и возможности сни>кения пороговых значений напряженности электр1лческого поля, она содержит 2-10 /-ный
30 раствор диацетата целлюлозы, а в качестве наполнителя — волокнистый оксид алюминия — продукт осушки и термообработки при 600-900 С пропитанных водными растворами солей алюминия гидратцеллюлоз35 ных волокон, при следующем содержании компонентов, мас.%. 2-10%-н ый раствор д1лацетата целлюлозы 60,0-99,5; наполнитель 0,5-40,0.
