一種基于分子膠體的剪切增稠流體及制備方法
從20世紀80年代末開始，人們開始研究如何利用剪切增稠現象，美國特拉華大學的N.J.Wagner等人研究了不同粒徑的納米二氧化硅分散在聚乙二醇體系中的剪切流變行，剪切增稠流體開始出現了很多新應用，人們發明了不同種類的剪切增稠流體組合物并且應用于體育產品和人體防護產品。英國D30公司開發出一種“剪切增稠液體”泡沫，應用于足球球場上守門員的手套、滑雪運動員的滑雪鞋、滑雪服等，可大大提高材料的抗沖擊強度，從而為各種體育運動提供安全保障。芳綸纖維（也稱凱夫拉）和超高分子量聚乙烯纖維作為防護基材，應用起步早，范圍廣，這些高性能纖維具有低質量，高強度和高吸能的特點，然而要滿足防刺和防彈要求，大約需要20層至50層的纖維，因此，美國陸軍研究實驗室和特拉華大學合作研制了“液體盔甲”，其主要組分是剪切增稠流體與芳綸纖維，剪切增稠流體滲入到凱夫拉背心的每一層，這使得達到防刺防彈要求的纖維織物層數大大減少。目前的現有技術中，剪切增稠液體的組分基本上是由納米二氧化硅分散在聚乙二醇的體系中，在高的剪切速率下，二氧化硅納米粒子與聚乙二醇之間由于氫鍵的相互作用，會形成粒子簇，導致體系的黏度在高的剪切速率下有類似于固體的行為，從而達到良好的防刺和防彈的性能。但是現有技術還存在下列問題：由于二氧化硅表面的有機基團的含量較少，其與高性能纖維織物之間的親和性較差；在配置納米剪切增稠流體的過程中，只有粒徑較大的納米粒子和高濃度的納米粒子體系才在較低的剪切速率下表現出剪切增稠特性；制備較大粒徑的納米SiO2顆粒所要求的制備工藝較復雜，且納米二氧化硅在制備的過程中團聚的現象較嚴重，基于這些制備工藝上的問題，使其仍然存在較大的改善空間。
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分子膠體的剪切增稠流體及制備方法，該技術與現有技術相比具有如下有益效果：（1）該技術提供的一種基于分子膠體的剪切增稠流體的制備方法能夠有效防止納米粒子之間的團聚，納米粒子均勻地分散在聚合物基體中，且與聚合物之間以化學鍵的形式相互作用，能夠有效地防止納米粒子在纖維織物表面的脫落，使剪切增稠流體與纖維織物復合效果較好。（2）傳統的高性能纖維織物與橡膠復合工藝采用的是“三明治”夾層結構，高性能纖維織物處于兩層橡膠之間，纖維織物與橡膠之間的界面相容性不好，需要對纖維的表面進行化學修飾后才能改善其與橡膠界面之間的親和性，而后在橡膠的硫化過程中使纖維與橡膠之間實現復合。本發明提供的采用基于分子膠體的剪切增稠流體制備軟體防護復合材料的方法與傳統的制備橡膠纖維復合材料工藝相比，其工藝簡單，成本較低。（3）采用該技術所述基于分子膠體的剪切增稠流體制備得到的軟體防護復合材料與常用的粒子膠體體系相比，在具有良好的防護性能的同時，還具有輕便、舒適、靈活的特點。適用于士兵的防護服和警察的防護裝備，還可廣泛應用于運動防護裝備中，現將該一種基于分子膠體的剪切增稠流體及制備方法及技術方案實施例介紹如下供研究交流參考：（771211 491567）