CN101230156B

CN101230156B - 一种具有高磁感应强度的磁性橡胶及其制备方法

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Publication number: CN101230156B
Application number: CN2007103065987A
Authority: CN
Inventors: 杨中联
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-12-29
Filing date: 2007-12-29
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2027-12-29
Also published as: CN101230156A

Abstract

本发明提供了一种具有高磁感应强度的磁性橡胶及其制备方法，属于复合材料技术领域。它解决了现有的制作工艺生产成本高、制作出的磁性橡胶的异形产品磁感应强度低、柔弹性能差的问题。该具有高磁感应强度的磁性橡胶由铁氧体磁粉、天然橡胶、增塑剂、促进剂、活化剂、防老剂、硬脂酸配制组成，其制备方法包括以下步骤：A、研磨、配料；B、炼胶；C、成型；D、充磁。磁性橡胶异形产品的磁感应强度达到600高斯以上、柔弹性能好；制备方法工艺简单、生产成本低。

Description

一种具有高磁感应强度的磁性橡胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种磁性橡胶，尤其涉及一种具有高磁感应强度的磁性橡胶及其制备方法；属于复合材料技术领域。

背景技术

磁性橡胶是以橡胶为基体，加入磁性固体粉末而制成的一种功能性复合材料，磁性粉末经加工后，由不显示各向异性的多晶变成各向异性的单晶，使橡胶中非定向状态的单晶粒子在强磁场的作用下，于橡胶基体内产生定向排列，并能在一定的方向显示出磁性从而形成磁性橡胶，磁性橡胶可分为四类；一：各向同性磁性橡胶；二：各向异性磁性橡胶；三：软磁铁氧体磁性橡胶；四：液体磁性橡胶；在上述四类磁性橡胶中，以各向同性磁性橡胶的应用最为广泛，它主要用于各种冰箱、冷藏柜、冷藏车等门封磁条，高层建筑物的钢窗密封，以及记录仪、磁性搬运、非接触式轴承、吸脱方便的标记、指示板、医疗器械等。

中国专利申请(CN1056419A)涉及一种药磁的制作工艺，药磁包括永磁体和药磁薄片两部分，其中药磁薄片的制造工艺包括配料、混炼、成型、充磁几个工序。配料中各组份的配比是：粒度在1μ左右的Ba、Sr铁氧体磁粉80～95wt％，橡胶20～5wt％，另外，在100份磁粉和橡胶的混合物中，加入硬脂酸0～1份，以及以麝香、乳香为主要成份的中药5～20份(重量比)。使用时，药磁薄片与永磁体吸合，虽然该制作工艺制作的药磁具有一定的保健功能；但是由于该制作工艺中采用的Ba、Sr铁氧体磁粉粒径要求较高，加大了产品的成本，此外该制作工艺制成的药磁硬度较高、柔韧性差；不适合用于制成保健用品；此外中国专利申请(CN1050030A)涉及一种磁性橡胶制造新工艺，该工艺将重量百分比为8～17％的橡胶、1％～4％的硫化配合剂；2～6％的氧化锌；其余为锶铁氧体磁粉加到炼胶机中进行磁取向混炼，接着是压片，硫化，再剪切拉伸变形，然后是裁剪或冲压成型，充磁，最后得到产品。虽然该工艺制作出来的磁性橡胶具有一定的磁性能和柔弹性；但是其磁感应强度只能达到200高斯左右，该产品根本不能满足工业、保健品等行业的需求。

发明内容

本发明针对现有技术的磁性橡胶磁感应强度和柔弹性能差的缺陷，提供一种能使异形产品的磁感应强度达到600高斯以上柔弹性能好的磁性橡胶及其制备方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实施的：一种具有高磁感应强度的磁性橡胶，该磁性橡胶是通过以下重量配比的成分制成：

铁氧体磁粉：75～90份；天然橡胶：5～1 5份；

增塑剂： 0.5～2份；促进剂： 0.01～0.1份；

活化剂： 0.5～2份；防老剂： 0.01～0.2份；

硬脂酸： 0.5～2份；

其中所述的铁氧体磁粉为锶铁氧体磁粉、钡铁氧体磁粉、钴铁氧体磁粉中的一种，粒径为100～300目；所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种；所述的促进剂为噻唑类促进剂、次磺酰胺类促进剂、秋兰姆类促进剂中的一种；所述的活化剂为氧化锌；所述的防老剂为防老剂MB和防老剂D或防老剂RD。本发明采用的磁粉为六角性的片状晶体，在外界磁场的作用下，它的易磁化轴容易沿磁场方向排列取向，从而获得具有较高磁感应强度的磁性橡胶；磁粉的粒径对磁性橡胶影响也比较大，磁粉的粒径太小，即小于300目，磁性橡胶成型是比较困难，工艺比较复杂；成本较高；如果粒径太大，即大于100目；磁粉和橡胶之间配合困难，导致橡胶基体就不能包覆全部磁粉表面，从而导致磁感应强度较低；而磁粉的含量多少对磁性橡胶的性能也会产生比较大的影响；磁粉含量太少，磁感应强度较低，橡胶磁体的硬度较差；磁粉含量太高，成型困难，橡胶磁体的柔弹性较差；因此本发明将磁粉的含量的重量配比为75～90份；本发明采用的橡胶为天然橡胶，在所有橡胶中，氯丁橡胶的磁通量最高，分子极性较大，有利于磁性粒子有规则的排列，能显示出较大的磁性，但是由于氯丁橡胶中含有氯元素不适合做保健用品，而且这种橡胶成分会污染环境，而本发明由于磁粉的填充量很大，所以用其为原料制作的磁性橡胶，磁感应强度较大，柔弹性等综合性能较好；氧化锌作为天然橡胶胶的活化剂，具有很大的表面积，具有良好的分散性与良好的吸附性，能促进橡胶的硫化、活化和补强防老化作用，能加强硫化过程，达到稳定物性、加工安全性提高，大副度降低不良率，提高磁性橡胶耐撕裂性、耐磨性。硬脂酸能减少炼胶时的粘辊现象，所述的噻唑类促进剂有2-硫基苯并噻唑、二硫化苯并噻唑等；所述的次磺酰胺类促进剂有N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧二乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N，N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺等；所述的秋兰姆类促进剂有二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、一硫化四甲基秋兰姆等，其中防老剂MB对促进剂有延缓作用，与防老剂D或防老剂RD产生协同效应；综上所述，本发明通过精心筛选上述成分并且成分之间配伍合理，制成的坯件成型后的各种产品的异形(如椭圆等不规则形状)通过充磁，异形磁性橡胶的磁感应强度能够达到600高斯以上，而现有技术的普通磁性橡胶充磁后像圆形、方形等规则产品的磁感应强度能达到600高斯，但是充磁后异形磁性橡胶的磁感应强度无法达到600高斯，不能满足工业、保健品等行业的需求。

在上述的具有高磁感应强度的磁性橡胶中，该磁性橡胶成分的优化重量配比为：

铁氧体磁粉：80～90份；天然橡胶：8～12份；

增塑剂：1份；促进剂： 0.06份；

活化剂：1份；防老剂D： 0.04份；

硬脂酸：1份；防老剂MB：0.05份；

其中所述的铁氧体磁粉为锶铁氧体磁粉、钡铁氧体磁粉、钴铁氧体磁粉中的一种，粒径为100～300目；所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；所述的促进剂为噻唑类促进剂；所述的活化剂为氧化锌。

在上述的具有高磁感应强度的磁性橡胶中，所述的磁性橡胶为异形磁性橡胶，所述的异形磁性橡胶的磁感应强度为600～800高斯。本发明异形磁性橡胶的磁感应强度达到600高斯以上能够满足工业、保健行业的需要；如果磁性橡胶的磁感应强度低于600高斯，那么磁感应性能较差，起到作用甚微；如果磁性橡胶的磁感应强度太大，超过800高斯，用它来制成保健用品，会对人体产生伤害作用。

此外，本发明还提供了该磁性橡胶的制备方法，该方法包括以下步骤：

A、研磨、配料：取铁氧体磁粉放在研磨机研磨成粒径为100～300目的磁粉，然后对磁粉进行表面改性处理，最后按照上述重量配比加入其它成分和天然橡胶；

B、炼胶：将上述配制好的成分放入炼胶机中，在室温条件下通过设置在炼胶机上辊的作用下炼胶10～50分钟，然后将其磨合成膏块状；

C、成型：将上述炼胶后的膏块状成分放入模具中，在温度为80～150℃的条件下成型为坯件；

D、充磁：将上述成型后的坯件放入磁场强度为750～1000kA/m的条件下进行充磁，充磁后即得到磁性橡胶。

在上述的磁性橡胶的制备方法中，步骤A中采用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂对磁粉进行表面改性处理，其中所述的硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂和磁粉的重量配比为0.5～1.5∶100。由于铁氧体磁粉是亲水性的无机填料，它与天然橡胶的亲合力差，大量的铁氧体磁粉填充后会使磁性橡胶的物理性能恶化，特别是柔韧性变坏，扯断伸长率急剧下降，本发明采用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂对磁粉进行表面改性处理，可以增加磁粉的亲有机性，改善了天然橡胶和磁粉之间的亲合力。从而提高了磁性橡胶的物理性能，其中表面改性处理按照橡胶工业常规的无机填料表面处理的方法进行。

在上述的磁性橡胶的制备方法中，作为优选，步骤C中成型时的温度为100～120℃。

在上述的磁性橡胶的制备方法中，步骤D中采用双载流导体进行充磁。磁性橡胶在外磁场的作用下，原子磁矩从不同的方向改变到和外磁场方向一致或接近磁场方向时，对外则显示出磁性，充磁方式不同，磁性橡胶的表面磁感应强度也不同本发明采用双载流导体进行充磁可以使两个导体之间的磁性橡胶表面的磁道密度提高，从而增加了磁性橡胶的磁感应强度。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、本发明的磁性橡胶选用的原料正确，原料之间配伍合理；用它们制成的磁性橡胶磁感应强度比现有的磁性橡胶的橡胶磁感应强度大，无论规则产品还是异形产品的磁感应强度都可以达到600～800高斯，可满足工业、保健品等行业的需求。

2、由于本发明选用的原料合适，原料之间配伍合理，制成的磁性橡胶不仅具有较高的磁感应强度，而且其拉伸强度、扯断伸长率、扯断永久变形、硬度等柔弹性能都较好。

3、本发明的磁性橡胶的制备方法，该方法使用的设备较少，工艺流程简单；成本低。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明；但是本发明并不限于这些实施例。

表1：本发明具有高磁感应强度的磁性橡胶的组分(按重量份)

其中实施例1中所述的铁氧体磁粉为锶铁氧体磁粉，粒径为100～300目；所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，所述的促进剂为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺；

其中实施例2中所述的铁氧体磁粉为钡铁氧体磁粉，粒径为100～300目；所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，所述的促进剂为2-硫基苯并噻唑；

其中实施例3中所述的铁氧体磁粉为锶铁氧体磁粉，粒径为100～300目；所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，所述的促进剂为二硫化苯并噻唑；

其中实施例4中所述的铁氧体磁粉为钴铁氧体磁粉，粒径为100～300目；所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，所述的促进剂为2-硫基苯并噻唑；

其中实施例5中所述的铁氧体磁粉为锶铁氧体磁粉，粒径为100～300目；所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，所述的促进剂为二硫化四乙基秋兰姆。

实施例1

取上述表1实施例1中的锶铁氧体磁粉放在研磨机研磨成粒径为100～300目的磁粉，然后采用占锶铁氧体磁粉重量配比为0.5％的硅烷偶联剂对锶铁氧体磁粉进行表面改性处理，表面改性处理按照橡胶工业常规的无机填料表面处理的方法进行；然后取表1实施例1中的其它成分和天然橡胶，将其粉碎后与上述研磨后的锶铁氧体磁粉进行充分混合；将混合后的成分放入炼胶机中，在室温条件下，通过设置在炼胶机上辊的作用下的作用下炼胶50分钟，然后将其磨合成膏块状；将上述炼胶后的膏块状成分放入模具中，在温度为100℃的条件下成型为坯件；将上述成型后的坯件放入磁场强度为1000kA/m的条件下进行充磁，充磁后即得到异形磁性橡胶；将制备的异形磁性橡胶通过检测，其磁性能和其它物理性能如表2所示。

实施例2

取上述表1实施例2中的钡铁氧体磁粉放在研磨机研磨成粒径为100～300目的磁粉，然后采用占钡铁氧体磁粉重量配比为1％的钛酸酯偶联剂对钡铁氧体磁粉进行表面改性处理，表面改性处理按照橡胶工业常规的无机填料表面处理的方法进行；然后取表1实施例2中的其它成分和天然橡胶，将其粉碎后与上述研磨后的钡铁氧体磁粉进行充分混合；将混合后的成分放入炼胶机中，在室温条件下，通过设置在炼胶机上辊的作用下的作用下炼胶30分钟，然后将其磨合成膏块状；将上述炼胶后的膏块状成分放入模具中，在温度为150℃的条件下成型为坯件；将上述成型后的坯件放入磁场强度为900kA/m的条件下进行充磁，充磁后即得到异形磁性橡胶；将制备的异形磁性橡胶通过检测，其磁性能和其它物理性能如表2所示。

实施例3

取上述表1实施例3中的锶铁氧体磁粉放在研磨机研磨成粒径为100～300目的磁粉，然后采用占锶铁氧体磁粉重量配比为1％的硅烷偶联剂对锶铁氧体磁粉进行表面改性处理，表面改性处理按照橡胶工业常规的无机填料表面处理的方法进行；然后取表1实施例3中的其它成分和天然橡胶，将其粉碎后与上述研磨后的钡铁氧体磁粉进行充分混合；将混合后的成分放入炼胶机中，在室温条件下，通过设置在炼胶机上辊的作用下的作用下炼胶20分钟，然后将其磨合成膏块状；将上述炼胶后的膏块状成分放入模具中，在温度为120℃的条件下成型为坯件；将上述成型后的坯件放入磁场强度为850kA/m的条件下进行充磁，充磁后即得到异形磁性橡胶；将制备的异形磁性橡胶通过检测，其磁性能和其它物理性能如表2所示。

实施例4

取上述表1实施例4中的钴铁氧体磁粉放在研磨机研磨成粒径为100～300目的磁粉，然后采用占钴铁氧体磁粉重量配比为1％的钛酸酯偶联剂对钴铁氧体磁粉进行表面改性处理，表面改性处理按照橡胶工业常规的无机填料表面处理的方法进行；然后取表1实施例4中的其它成分和天然橡胶，将其粉碎后与上述研磨后的钡铁氧体磁粉进行充分混合；将混合后的成分放入炼胶机中，在室温条件下，通过设置在炼胶机上辊的作用下的作用下炼胶40分钟，然后将其磨合成膏块状；将上述炼胶后的膏块状成分放入模具中，在温度为100℃的条件下成型为坯件；将上述成型后的坯件放入磁场强度为800kA/m的条件下进行充磁，充磁后即得到异形磁性橡胶；将制备的异形磁性橡胶通过检测，其磁性能和其它物理性能如表2所示。

实施例5

取上述表1实施例5中的锶铁氧体磁粉放在研磨机研磨成粒径为100～300目的磁粉，然后采用占锶铁氧体磁粉重量配比为1.5％的硅烷偶联剂对锶铁氧体磁粉进行表面改性处理，表面改性处理按照橡胶工业常规的无机填料表面处理的方法进行；然后取表1实施例5中的其它成分和天然橡胶，将其粉碎后与上述研磨后的钡铁氧体磁粉进行充分混合；将混合后的成分放入炼胶机中，在室温条件下，通过设置在炼胶机上辊的作用下的作用下炼胶10分钟，然后将其磨合成膏块状；将上述炼胶后的膏块状成分放入模具中，在温度为80℃的条件下成型为坯件；将上述成型后的坯件放入磁场强度为750kA/m的条件下进行充磁，充磁后即得到异形磁性橡胶；将制备的异形磁性橡胶通过检测，其磁性能和其它物理性能如表2所示。

表2：本发明的磁性橡胶的磁性能和物理性能

从表2可以看出，本发明制备的异形磁性橡胶不仅具有较高的磁感应强度，而且其拉伸强度、扯断伸长率、扯断永久变形、硬度等柔弹性能也较好。

本发明中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims

1.一种具有高磁感应强度的磁性橡胶，该磁性橡胶是通过以下重量配比的成分制成：

铁氧体磁粉：75～90份；天然橡胶：5～15份；

增塑剂：0.5～2份；促进剂：0.01～0.1份；

活化剂：0.5～2份；防老剂：0.01～0.2份；

硬脂酸：0.5～2份；

其中所述的铁氧体磁粉为锶铁氧体磁粉、钡铁氧体磁粉、钴铁氧体磁粉中的一种，粒径为100～300目；所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种；所述的促进剂为噻唑类促进剂、次磺酰胺类促进剂、秋兰姆类促进剂中的一种；所述的活化剂为氧化锌；所述的防老剂为防老剂MB和防老剂D或防老剂RD；所述的磁性橡胶中还含有偶合剂，所述的偶合剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，其中偶合剂与铁氧体磁粉的重量配比为0.5～1.5∶100；所述的磁性橡胶为异形磁性橡胶，所述的异形磁性橡胶的磁感应强度为600～800高斯。

2.根据权利要求1所述的具有高磁感应强度的磁性橡胶，其特征在于：该磁性橡胶是通过以下重量配比的成分制成：

铁氧体磁粉：80～90份；天然橡胶：8～12份；

增塑剂：1份；促进剂：0.06份；

活化剂：1份；防老剂D：0.04份；

硬脂酸：1份；防老剂MB：0.05份；

3.一种如权利要求1或2所述的磁性橡胶的制备方法，该方法包括以下步骤：

B、炼胶：将上述配制好的成分放入炼胶机中，在室温条件下，通过设置在炼胶机上辊的作用下炼胶10～50分钟，然后将其磨合成膏块状；

4.根据权利要求3所述的磁性橡胶的制备方法，其特征在于：步骤A中采用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂对磁粉进行表面改性处理，其中所述的硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂和磁粉的重量配比为0.5～1.5∶100。

5.根据权利要求3所述的磁性橡胶的制备方法，其特征在于：步骤C中成型时的温度为100～120℃。

6.根据权利要求3所述的磁性橡胶的制备方法，其特征在于：步骤D中采用双载流导体进行充磁。