一種基于SiO2微納米球的剪切增稠流體的制備方法
近年來研究發現，單分散SiO2微納米球分散在有機溶劑中制備的流體具有受到沖擊的瞬間粘度迅速增加的剪切增稠特征，利用這一特性開發的復合材料具有抗沖擊、抗銳器穿刺、減震、吸能等多種功能。美國Delaware大學的N.J.Wagner等人首先提出利用這種剪切增稠流體制備防護裝甲的構想，他們的研究表明：利用單分散亞微米二氧化硅粒子分散懸浮在聚乙二醇中制得的剪切增稠流體與杜邦公司的芳綸(Kevlar)纖維布復合制備的復合材料，在不降低原料布靈活性的同時，其防彈性能有很大提高，防刀刺性能有少許的提高，而防錐刺性能則有很明顯的提高。這種新型防護材料很好的調和了防護性能和舒適性二者很難兼顧的矛盾，使得兩者間能夠和諧共存，具有防護能力高、質量輕、柔軟堅韌的特點，迎合了個人防護材料全面、舒適、輕量化的發展方向，是一種防護性能優異、應用廣泛的新材料，在軍民兩用領域都具有巨大的應用前景、社會效益和經濟價值。
由此，基于SiO2微納米球的剪切增稠流體的制備方法就成了應用剪切增稠流體的前提和物質基礎。N.J.Wagner等人提出了兩種制備剪切增稠流體的方法，一是以SiO2干粉為原料，采用球磨24小時的方法將之直接分散在聚乙二醇溶劑中；二是以SiO2顆粒的水相懸浮液為原料，先用高速離心機分離水相懸浮液，得到的固相分離物再分散在聚乙二醇溶劑中，隨后再次離心分離，重復以上操作4次逐步用聚乙二醇取代水，最終制得剪切增稠流體。近年來，有關剪切增稠流體制備的報道大都很粗略，基本上都可歸入到以上兩種方法之中。整體上，以上方法作為實驗室研究之用是可行的，但要實現大批量的剪切增稠流體規模制備仍有一些不足。如由于微納米SiO2表面的硅羥基極性較強，干粉顆粒間的團聚現象嚴重，團聚程度較強，而聚合物溶劑的粘度又較高，單純的球磨、攪拌等物理分散手段很難分散已團聚的顆粒聚集體，即使有超聲波作為強化分散手段，仍然需要很長的制備時間。而以SiO2顆粒的水相懸浮液為原料，采用多次離心再分散的手段，逐步用聚合物溶劑取代水溶劑的方法可以在一定程度上克服顆粒間的團聚，獲得SiO2顆粒在聚合物溶劑中分散性較好的剪切增稠流體，但該法仍然存在著制備周期長、能耗高、成本高、難量產的問題。
華炬新產品研究所技術咨詢委員會科研人員現推薦一項一種基于SiO2微納米球的剪切增稠流體的制備方法，該技術方案的有益效果在于：該技術提供的SiO2微納米球的剪切增稠流體的制備方法能夠有效防止SiO2微納米球的團聚和實現顆粒的均勻分散，具有工藝簡單、制備周期短、操作控制性強、產物性能穩定、易量產、能耗低、三廢少、和成本低等多種優勢，特別適用于工業化生產。將該技術提供的方法制備的基于SiO2微納米球的剪切增稠流體，應用于軟體防護復合材料的制備中，所獲得的復合材料防護能力高、質量輕、柔軟堅韌能夠滿足個體防護材料全面、舒適、輕量化的要求，現將該一種基于SiO2微納米球的剪切增稠流體的制備方法及技術方案實施例介紹如下供研究交流參考：（771211 491645）