本發(fā)明涉及一種強電荷感應(yīng)性復(fù)合介電彈性體的制備方法，屬于介電彈性體制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展，新材料技術(shù)已經(jīng)成為科學(xué)家們熱點探索和研究的前沿領(lǐng)域，是現(xiàn)代科技發(fā)展的支柱。材料技術(shù)是制約所有工程領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵，新材料的創(chuàng)新引領(lǐng)著革命性新技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展。其中，電介質(zhì)材料是諸多新材料中非常重要的一類材料，是人們生活和生產(chǎn)中必須的物質(zhì)基礎(chǔ)。電介質(zhì)材料從廣義上來講泛指在電場作用下能建立極化的一切物質(zhì)。超純半導(dǎo)體材料的發(fā)現(xiàn)和化合物半導(dǎo)體材料的研究應(yīng)用，引發(fā)了電子技術(shù)的騰飛和集成電路的變革，帶領(lǐng)人們進(jìn)入信息社會，這是典型的電介質(zhì)發(fā)展應(yīng)用的結(jié)果。介電彈性體在電場作用下可以產(chǎn)生很大的應(yīng)變。
目前，介電彈性體是科學(xué)家最為關(guān)注的電子型EAP驅(qū)動材料?；诮殡姀椥泽w的柔性驅(qū)動器有著較大的作用力和形變量、較高的效率和較快的響應(yīng)速度等特點，且質(zhì)輕、價廉、噪音小、可塑性強。良好的綜合性能決定了介電彈性體廣泛的應(yīng)用前景。硅橡膠是一種常用的介電彈性體基體，具有柔性好、彈性模量低、機電響應(yīng)快、力學(xué)性能穩(wěn)定、生物相容性好等優(yōu)點，是一種比較理想的介電彈性體基體，但因硅橡膠是非極性分子，存在介電常數(shù)低，對電荷感應(yīng)較弱、力學(xué)強度不足等缺點。所以制備一種響應(yīng)較快，電荷感應(yīng)性能較強的硅橡膠復(fù)合介電彈性體很有必要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有制備的硅橡膠復(fù)合介電彈性體，由于硅橡膠為非極性分子，導(dǎo)致復(fù)合介電彈性體介電常數(shù)低，對電荷感應(yīng)較弱的問題，提供了一種通過制備磁性水凝膠顆粒，對腐殖酸溶液進(jìn)行吸附并干燥，制備富含腐殖酸的凝膠顆粒，由于腐殖酸在反應(yīng)中提供帶負(fù)電的配體，以與帶正電荷的金屬離子絡(luò)合，可直接起配體作用，因此可以影響電性，繼而影響硅橡膠介電復(fù)合彈性體對電荷的響應(yīng)速率，有效改善復(fù)合介電彈性體介電常數(shù)低，對電荷感應(yīng)較弱的問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
（1）稱取0.3～0.5gN,N’-亞甲基雙丙烯酰胺、22～25g（3-丙烯酰胺丙基）三甲基氯化銨和8～10mL去離子水置于三口燒瓶中，攪拌混合25～30min后，對三口燒瓶中添加2～3g納米四氧化三鐵顆粒和1～2g過硫酸鉀，在65～70℃下水浴加熱25～30min后，制備得磁性凝膠液；
（2）將上述制備的磁性凝膠液冷凍干燥并碾磨，收集得磁性凝膠顆粒，隨后按質(zhì)量比1:500，將腐殖酸粉末置于去離子水中，攪拌混合并用0.45μm的微孔濾膜過濾，收集濾液制備得腐殖酸溶液，隨后按質(zhì)量比1:10，將磁性凝膠顆粒與腐殖酸溶液攪拌混合，在室溫下靜置陳化20～24h，隨后過濾并收集濾餅，真空冷凍干燥制備得腐殖酸吸附凝膠顆粒；
（3）稱取5～8g硅橡膠置于80～100mL四氫呋喃中，攪拌混合并置于燒杯中，對燒杯中添加8～10g上述制備的腐殖酸吸附凝膠顆粒，在200～300W下超聲分散10～15min，制備得基體分散液；
（4）按重量份數(shù)計，分別稱量10～15份四氫呋喃、10～15份聚二甲基硅氧烷、35～40份基體分散液和1～2份二月桂酸二丁基錫置于三口燒瓶中，攪拌混合10～15min后，并將其澆注至不銹鋼模具中，在室溫下靜置固化1～2h后，再在175～180℃、3～5MPa條件下，熱壓處理1～2h，隨后靜置冷卻至室溫，脫模即可制備得強電荷感應(yīng)性復(fù)合介電彈性體。
本發(fā)明制備的強電荷感應(yīng)性復(fù)合介電彈性體介電常數(shù)穩(wěn)定性較好，在100Hz下，介電常數(shù)可達(dá)25.32，且在高頻狀態(tài)下，介電損耗為0.2楊氏模量為0.95MPa，拉伸強度為1.58MPa，斷裂伸長率為250.5%。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明制備的強電荷感應(yīng)性復(fù)合介電彈性體通過腐殖酸吸附凝膠顆粒進(jìn)行填充，有效提髙了復(fù)合材料力學(xué)性能，保證了復(fù)合材料良好的柔韌性，同時使復(fù)合材料在低電壓下能夠獲得高的電致形變；
（2）本發(fā)明制備步驟簡單，綠色安全無污染。
具體實施方式
首先稱取0.3～0.5gN,N’-亞甲基雙丙烯酰胺、22～25g（3-丙烯酰胺丙基）三甲基氯化銨和8～10mL去離子水置于三口燒瓶中，攪拌混合25～30min后，對三口燒瓶中添加2～3g納米四氧化三鐵顆粒和1～2g過硫酸鉀，在65～70℃下水浴加熱25～30min后，制備得磁性凝膠液；將上述制備的磁性凝膠液冷凍干燥并碾磨，收集得磁性凝膠顆粒，隨后按質(zhì)量比1:500，將腐殖酸粉末置于去離子水中，攪拌混合并用0.45μm的微孔濾膜過濾，收集濾液制備得腐殖酸溶液，隨后按質(zhì)量比1:10，將磁性凝膠顆粒與腐殖酸溶液攪拌混合，在室溫下靜置陳化20～24h，隨后過濾并收集濾餅，真空冷凍干燥制備得腐殖酸吸附凝膠顆粒；稱取5～8g硅橡膠置于80～100mL四氫呋喃中，攪拌混合并置于燒杯中，對燒杯中添加8～10g上述制備的腐殖酸吸附凝膠顆粒，在200～300W下超聲分散10～15min，制備得基體分散液；按重量份數(shù)計，分別稱量10～15份四氫呋喃、10～15份聚二甲基硅氧烷、35～40份基體分散液和1～2份二月桂酸二丁基錫置于三口燒瓶中，攪拌混合10～15min后，并將其澆注至不銹鋼模具中，在室溫下靜置固化1～2h后，再在175～180℃、3～5MPa條件下，熱壓處理1～2h，隨后靜置冷卻至室溫，脫模即可制備得強電荷感應(yīng)性復(fù)合介電彈性體。
實例1
首先稱取0.3gN,N’-亞甲基雙丙烯酰胺、22g（3-丙烯酰胺丙基）三甲基氯化銨和8mL去離子水置于三口燒瓶中，攪拌混合25min后，對三口燒瓶中添加2g納米四氧化三鐵顆粒和1g過硫酸鉀，在65℃下水浴加熱25min后，制備得磁性凝膠液；將上述制備的磁性凝膠液冷凍干燥并碾磨，收集得磁性凝膠顆粒，隨后按質(zhì)量比1:500，將腐殖酸粉末置于去離子水中，攪拌混合并用0.45μm的微孔濾膜過濾，收集濾液制備得腐殖酸溶液，隨后按質(zhì)量比1:10，將磁性凝膠顆粒與腐殖酸溶液攪拌混合，在室溫下靜置陳化20h，隨后過濾并收集濾餅，真空冷凍干燥制備得腐殖酸吸附凝膠顆粒；稱取5g硅橡膠置于80mL四氫呋喃中，攪拌混合并置于燒杯中，對燒杯中添加8g上述制備的腐殖酸吸附凝膠顆粒，在200W下超聲分散10min，制備得基體分散液；按重量份數(shù)計，分別稱量10份四氫呋喃、10份聚二甲基硅氧烷、35份基體分散液和1份二月桂酸二丁基錫置于三口燒瓶中，攪拌混合10min后，并將其澆注至不銹鋼模具中，在室溫下靜置固化1h后，再在175℃、3MPa條件下，熱壓處理1h，隨后靜置冷卻至室溫，脫模即可制備得強電荷感應(yīng)性復(fù)合介電彈性體。
實例2
首先稱取0.4gN,N’-亞甲基雙丙烯酰胺、23g（3-丙烯酰胺丙基）三甲基氯化銨和9mL去離子水置于三口燒瓶中，攪拌混合27min后，對三口燒瓶中添加2g納米四氧化三鐵顆粒和2g過硫酸鉀，在67℃下水浴加熱27min后，制備得磁性凝膠液；將上述制備的磁性凝膠液冷凍干燥并碾磨，收集得磁性凝膠顆粒，隨后按質(zhì)量比1:500，將腐殖酸粉末置于去離子水中，攪拌混合并用0.45μm的微孔濾膜過濾，收集濾液制備得腐殖酸溶液，隨后按質(zhì)量比1:10，將磁性凝膠顆粒與腐殖酸溶液攪拌混合，在室溫下靜置陳化22h，隨后過濾并收集濾餅，真空冷凍干燥制備得腐殖酸吸附凝膠顆粒；稱取7g硅橡膠置于90mL四氫呋喃中，攪拌混合并置于燒杯中，對燒杯中添加9g上述制備的腐殖酸吸附凝膠顆粒，在250W下超聲分散12min，制備得基體分散液；按重量份數(shù)計，分別稱量12份四氫呋喃、12份聚二甲基硅氧烷、37份基體分散液和2份二月桂酸二丁基錫置于三口燒瓶中，攪拌混合12min后，并將其澆注至不銹鋼模具中，在室溫下靜置固化2h后，再在177℃、4MPa條件下，熱壓處理2h，隨后靜置冷卻至室溫，脫模即可制備得強電荷感應(yīng)性復(fù)合介電彈性體。
實例3
首先稱取0.5gN,N’-亞甲基雙丙烯酰胺、25g（3-丙烯酰胺丙基）三甲基氯化銨和10mL去離子水置于三口燒瓶中，攪拌混合30min后，對三口燒瓶中添加3g納米四氧化三鐵顆粒和2g過硫酸鉀，在70℃下水浴加熱30min后，制備得磁性凝膠液；將上述制備的磁性凝膠液冷凍干燥并碾磨，收集得磁性凝膠顆粒，隨后按質(zhì)量比1:500，將腐殖酸粉末置于去離子水中，攪拌混合并用0.45μm的微孔濾膜過濾，收集濾液制備得腐殖酸溶液，隨后按質(zhì)量比1:10，將磁性凝膠顆粒與腐殖酸溶液攪拌混合，在室溫下靜置陳化24h，隨后過濾并收集濾餅，真空冷凍干燥制備得腐殖酸吸附凝膠顆粒；稱取8g硅橡膠置于100mL四氫呋喃中，攪拌混合并置于燒杯中，對燒杯中添加10g上述制備的腐殖酸吸附凝膠顆粒，在300W下超聲分散15min，制備得基體分散液；按重量份數(shù)計，分別稱量15份四氫呋喃、15份聚二甲基硅氧烷、40份基體分散液和2份二月桂酸二丁基錫置于三口燒瓶中，攪拌混合15min后，并將其澆注至不銹鋼模具中，在室溫下靜置固化2h后，再在180℃、5MPa條件下，熱壓處理2h，隨后靜置冷卻至室溫，脫模即可制備得強電荷感應(yīng)性復(fù)合介電彈性體。