甲基丙烯酸烷基酯改性的納米二氧化鈦電流變體系的構(gòu)建、性能研究及在電泳顯示中的應(yīng)用.pdf

1、甲基丙烯酸烷基酯改性的納米二氧化鈦電流變體系的構(gòu)建、性能研究及在電泳顯示中的應(yīng)用ConstructionPerfmanceStudyofTitaniumDioxideElectrheologicalSystemModifiedwithMethylacrylateApplicationinElectropheticDisplay學(xué)科專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)博士生：江艷萍指導(dǎo)教師：李祥高教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一四年十二月中文摘要中文摘要分別以甲基丙

2、烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、甲基丙烯酸異辛酯(EHMA)、甲基丙烯酸十二烷基酯(LMA)以及甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)為單體，通過接枝聚合法在二氧化鈦納米粒子的表面包覆上一層聚甲基丙烯酸烷基酯，得到聚甲基丙烯酸烷基酯包覆的二氧化鈦納米粒子PMMATiO2、PBMATiO2、PEHMATiO2、PLMATiO2和PSMATiO2。利用紅外吸收光譜、熱失重分析、掃描電子顯微鏡及透射電子顯微鏡對(duì)包覆的粒子進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，

3、對(duì)包覆粒子的性質(zhì)研究表明隨著甲基丙烯酸烷基酯化基團(tuán)烷基鏈碳原子數(shù)的增加，改性的TiO2納米粒子與水的接觸角逐漸增大，納米粒子表面逐漸由親水性轉(zhuǎn)變成疏水性，在有機(jī)溶劑中粒子逐漸由團(tuán)聚狀態(tài)轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定分散狀態(tài)；在IsoparL中納米粒子的Zeta電位和電泳淌度逐漸增加，分散穩(wěn)定性增強(qiáng)；當(dāng)改性劑單體中烷基鏈上的碳原子數(shù)少于8時(shí)，TiO2納米粒子的平均粒徑較大，體系出現(xiàn)團(tuán)聚和沉淀現(xiàn)象；當(dāng)改性劑單體中烷基鏈上碳原子數(shù)大于8時(shí)，粒子的平均粒徑較小，分

4、布在200~300nm之間，體系基本不會(huì)產(chǎn)生團(tuán)聚和沉淀，分散穩(wěn)定。以聚甲基丙烯酸烷基酯改性的二氧化鈦納米粒子PMMATiO2、PBMATiO2、PEHMATiO2、PLMATiO2和PSMATiO2作為分散相固體顆粒，以IsoparL為基礎(chǔ)液，構(gòu)建了甲基丙烯酸烷基酯改性的納米二氧化鈦電流變體系，并對(duì)構(gòu)建體系的電流變性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明在外加電場(chǎng)的作用下PLMATiO2電流變液的電流變效應(yīng)最強(qiáng)，其次是PMMATiO2電流變液，PBMA

5、TiO2和PSMATiO2電流變液的電流變效應(yīng)相當(dāng)，PEHMATiO2電流變液沒有產(chǎn)生電流變效應(yīng)。當(dāng)沒有外加電場(chǎng)作用時(shí)，甲基丙烯酸烷基酯改性的TiO2納米粒子電流變液體系具有典型的牛頓流體特性。當(dāng)外加電場(chǎng)強(qiáng)度由0kVmm增至4.5kVmm時(shí)，電流變體系表現(xiàn)出賓漢流體的流變行為，且剪切應(yīng)力隨著外加電場(chǎng)強(qiáng)度的增強(qiáng)而增大；體系的剪切應(yīng)力也隨著固體顆粒質(zhì)量濃度的增加及溫度的升高而增大，電流變效應(yīng)增強(qiáng)。電場(chǎng)強(qiáng)度、固體顆粒的質(zhì)量濃度以及剪切速率均對(duì)

6、電流變液的漏電流有影響，并且都存在臨界值。介電常數(shù)和介電損耗均隨著固體顆粒質(zhì)量濃度的增加而增大，體系的電流變效應(yīng)亦隨著介電常數(shù)和介電損耗的增大而增強(qiáng)。將PMMATiO2、PBMATiO2、PEHMATiO2、PLMATiO2和PSMATiO2電流變液作為電子墨水白色介質(zhì)應(yīng)用到電泳顯示中，并對(duì)顯示性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明與以未改性的二氧化鈦納米粒子電泳液為電子墨水白色介質(zhì)制備的電泳顯示原型器件相比，以甲基丙烯酸烷基酯改性的納米二氧化鈦電流