分散相和分散介质对剪切增稠胶动态力学性能影响研究

黄俊驰，于国军，刘雅林，周杰

(江苏大学 土木工程与力学学院，江苏 镇江 212013)

剪切增稠材料一般由分散相和分散介质组成，其一般包括剪切增稠液(STF)和剪切增稠胶(STG)两大类材料[1-4]。由于剪切增稠材料力学性能的高度非线性，其在抗冲减振、人体防护等方面具有应用前景[5-11]。近年来，国内外的研究多集中在STF上，STG的研究相对较少。

STF由于其液体的特质，在实际应用中存在易泄露、易流失、悬浮液体系不稳定等问题。针对这些问题，人们研制出了具有稳定性好、易于封装等优点的STG。蔡亮[12]研究了剪切增稠胶剪切作用下的流变性能。

本文研制出了一种STG的制备方法，分析和研究分散相(纳米二氧化硅)的质量分数、分散介质(硅油)粘度对剪切增稠胶剪切增稠行为及动态力学性能的影响。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

纳米二氧化硅(≤100 nm)、硼酸、硅油、油酸均为分析纯。

HTP312电子秤；SN-JJ-1型恒速搅拌器；101-3A型真空干燥箱；MCR302型旋转流变仪。

1.2 STG的制备

分别称取一定质量的纳米二氧化硅、硼酸放入烧杯中并用恒速搅拌器搅拌10 min，使纳米二氧化硅和硼酸充分混合。再称取一定质量的硅油放入烧杯中并搅拌10 min，使其搅拌混合均匀得到悬浮分散体系。将烧杯放入真空干燥箱中，以220 ℃的高温加热5 h。冷却至室温，取出分散体系，用研磨棒手工研磨15 min。研磨至一个整体后加入适量的增塑剂油酸，充分混合，即得到STG。

1.3 STG的动态力学测试

用旋转流变仪对剪切增稠胶的动态力学进行测试，利用旋转流变仪的振荡剪切模式，测试不同材料制备的STG在角频率扫描下剪切储能模量、阻尼因子随角频率的变化规律。……