无机壳层包覆聚离子液体微球的制备及其电流变性能研究

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聚离子液体(PILs)兼具聚合物和离子液体的双重特性,其高电荷密度的阴/阳离子对在电场下可诱导出强偶极矩,被认为是一种优异的无水型电流变材料。然而含有机反离子的PILs的玻璃化转变温度(Tg)较低,当温度达到Tg时,其离子电导率迅速增加并产生漏电流,从而限制了PILs电流变液的使用。因此,解决PILs电流变液在高温下的离子泄漏是目前该材料研究的主要问题之一。本文以疏水型PILs微球为核,通过原位溶胶-凝胶法分别制备了Si O2和Ti O2无机壳层包覆的PILs核壳微球。用SEM、IR、TG和DSC等对微球形貌和结构进行了表征,用流变仪测试了核壳颗粒/硅油的电流变性能。采用分散聚合法,制备了疏水型PILs微球,对其结构进行表征,测试其电流变性能和工作温度范围。结果表明,PILs呈相对光滑的球形,颗粒尺寸分布较窄。电流变测试显示,PILs电流变液的屈服应力随电场增加而升高;温度升高,漏电流密度增加,工作温度范围较窄。利用原位溶胶-凝胶法将SiO2前驱体吸附在PILs颗粒表面,进一步水解缩合形成PILs@Si O2核壳结构微球。对微球结构进行表征,研究PILs@Si O2在不同电场强度及不同温度下的电流变性能。结果表明,PILs@Si O2电流变液在电场下具有更小的漏电流密度和更宽的工作温度范围。Si O2壳层在一定程度上抑制了阴离子(TFSI-)在PILs表面的迁移和泄露,从而拓宽了工作温度范围。利用钛酸四丁酯(TBT)在PILs表面原位水解缩合,形成无机壳层Ti O2,制备了PILs@Ti O2核壳结构微球。对微球结构进行表征,研究PILs@Ti O2在不同电场强度及不同温度下的电流变性能。结果表明,对比纯PILs电流变液,PILs@Ti O2电流变液具有更宽的工作温度范围。
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