CN102832005A - 环保无卤性铁氧体复合磁性材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环保无卤性铁氧体复合磁性材料，相应的复合磁性材料包括粘结剂和铁氧体磁粉；粘结剂包括PBE、TPO、POE或丙烯酸橡胶中的至少一种；铁氧体磁粉包括锶铁氧体磁粉或者钡铁氧体磁粉，所述锶铁氧体磁粉或者钡铁氧体磁粉在原料中的质量百分数为50-94%，锶铁氧体磁粉或者钡铁氧体磁粉的径厚比为1.0-4.0:1。本发明采用的粘结剂体系是无卤粘结剂，属于环境友好材料，不存在像CPE或者PVC那样的卤素引起的环境问题，并且也没有NBR硫化工艺产生的硫化析出污，粘结剂的边角料可以回收利用，能够降低生产成本；本发明提供的生产复合磁性材料的工艺较简单、生产的复合磁性材料的磁性能和力学性能较好。

Description

环保无卤性铁氧体复合磁性材料

技术领域

本发明涉及一种环保无卤性铁氧体复合磁性材料，属于磁性复合材料技术领域。

背景技术

随着电动汽车、磁悬浮列车、高性能电动机、发电机等技术的发展，使得高性能磁性产品的需求越来越大，对产品的特性要求也越来越高。不同于注塑和模压工艺生产的刚性粘结磁体，压延成型和挤出成型制备的柔性粘结永磁磁体以橡胶和塑料为粘结剂，采用橡胶加工工艺，具有生产效率高、产品自由度大、制品尺寸方便变更以及良好地柔性，较好的满足了微特电机向小型、超薄、高速、高精度和低噪音方向发展的要求，广泛的应用于家电、汽车、办公自动化等领域。

制备高性能柔性永磁磁体使用的粘合剂主要是聚氯乙烯（PVC）或者氯化聚乙烯（CPE）及其配合剂如增塑剂等。CPE或者PVC由于其合理的价格、良好的可加工型和良好的力学综合性能，目前乃至今后的一段时间之内仍然是粘结永磁材料的主要粘结剂。长时间以来，不使用CPE做可挠性良好的磁条几乎是不可能的。但是CPE或者PVC由于含有卤素，含卤素物资在废料处理时会产生致癌物资二噁英而受到限制，因此粘结磁体无卤化将是未来橡胶磁体的发展趋势。

目前制备无卤环保粘结磁体较为成熟和普遍的做法是采用NBR丁腈硫化工艺来生产环保的橡塑磁体。虽然NBR制造的磁性制品性能略高于以CPE为粘结剂的制品，但是用NBR丁腈硫化会产生硫化剂析出污染，及边角料无法回收的新问题，导致成本升高，而且工艺控制难度较大。

另外，也出现了一些不采用NBR材料的方法，其中一种方法采用高压低密度聚乙烯塑料制造粘结磁体，就是采用磁粉、聚乙烯、偶联剂和增塑剂等混合后进行混炼、破碎、分出、压延、成型得到粘结磁体。但是聚乙烯的成型温度比CPE还低，因此此种方法存在使用温度低的问题，限制了粘结磁体的使用范围。第二种制备柔性粘结NdFeB的方法，采用聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯，聚酰胺和聚酰亚胺为基材的热塑性弹性体为粘结剂，加入偶联剂、增塑剂和润滑剂等然后通过注射、压延和挤出工艺得到柔性粘结磁体。方法中磁粉填充在84.6-96.5wt%、压延磁体拉伸强度大于3MPa，在120℃保温3小时，磁通损失小于5%。但是由于所选用的粘结剂均为工程塑料，工程塑料制备的磁性材料在填充量（90wt%以上）较大时，难以兼顾高磁性能和高力学性能。第三种采用无卤粘结剂制造橡塑铁氧体挤出磁条和橡塑钕铁硼挤出磁条的方法，采用的粘结剂为橡胶（40-80wt%）和丙烯基弹性体(20-60wt%)混合物。其中丙烯基弹性体为丙烯-辛烯共聚物，丙烯基聚烯烃弹性体，而橡胶为天然橡胶、丁基橡胶、聚异丁烯橡胶或聚氨酯橡胶。其工艺路线是采用纳米级的铁氧体磁粉或者钕铁硼磁粉与粘结剂、在惰性气体保护气氛球磨机中形成混合包覆型颗粒，然后进行挤出和后续加工得到高性能挤出磁体。但是，在粘结铁氧体和粘结钕铁硼的制备工艺中，采用纳米级的磁粉制备磁体，由于10-200纳米铁氧体的颗粒远远小于1微米左右单畴颗粒尺寸，和钕铁硼颗粒在小于40微米以下磁性能急剧下降等原因，很难得到高性能粘结磁体。

发明内容

本发明为解决磁性复合材料技术中存在的污染环境、工艺控制难度较大、磁性能和力学性能较差的问题，进而提供了一种环保无卤性铁氧体复合磁性材料及其制造方法，本发明提供了如下的技术方案：

环保无卤性铁氧体复合磁性材料，包括：铁氧体磁粉和粘结剂；

所述铁氧体磁粉包括锶铁氧体磁粉或者钡铁氧体磁粉，所述锶铁氧体磁粉或者钡铁氧体磁粉在原料中的质量百分数为50-94%，所述锶铁氧体磁粉或者钡铁氧体磁粉的径厚比为1.0-4.0:1；

所述粘结剂包括丙烯基弹性体PBE、聚烯烃热塑性弹性体TPO、热塑性弹性体POE或丙烯酸橡胶中的至少一种。

本发明采用的粘结剂体系是无卤粘结剂，属于环境友好材料，不存在像CPE或者PVC那样的卤素引起的环境问题，并且也没有NBR硫化工艺产生的硫化析出污，粘结剂的边角料还可以回收利用，能够有效的降低生产成本；本发明提供的生产复合磁性材料的工艺比较简单、生产的复合磁性材料的磁性能和力学性能较好。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的具体实施方式提供了一种环保无卤性铁氧体复合磁性材料，包括：铁氧体磁粉和粘结剂；

铁氧体磁粉包括锶铁氧体磁粉或者钡铁氧体磁粉，锶铁氧体磁粉或者钡铁氧体磁粉在原料中的质量百分比数50-94%，锶铁氧体磁粉或者钡铁氧体磁粉的径厚比为1.0-4.0:1；

粘结剂包括丙烯基弹性体PBE、聚烯烃热塑性弹性体TPO、热塑性弹性体POE或丙烯酸橡胶中的至少一种。

优选的，锶铁氧体磁粉或者钡铁氧体磁粉的径厚比为1.5-3.0:1。在注重磁体力学性能如拉伸性能、硬度、弹性等性能甚于磁性能的场合，选用径厚比小的铁氧体磁粉可以提高磁粉的有效填充率，从而可以得到既拥有良好的综合性能又有较好的磁性能的应用磁体。

优选的，当粘结剂以PBE为基体时，PBE在粘结剂中的质量百分数为70-95%，相容剂在粘结剂中的质量百分数为5-30%。当粘结剂体系以丙烯基弹性体为基体时，需要POE热塑性弹性体、SEBS或者EPDM作为相容剂来对丙烯基弹性体进行改性，从而改善丙烯基弹性体的力学性能。

优选的，PBE包括丙烯-乙烯类共聚物。

优选的，相容剂包括POE、苯乙烯嵌段共聚物SEBS或者三元乙丙橡胶EPDM。

优选的，相容剂通过马来酸酐(MAH)或甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）通过接枝获得，接枝率为0.1-15%。

优选的，粘结剂以TPO为基体，TPO在粘结剂中的质量百分数为90-98%，其余的物质为通用辅助助剂，如润滑剂、抗氧化剂和热稳定剂，含量在2-10wt%。

优选的，粘结剂以丙烯酸橡胶为基体，丙烯酸橡胶粘结剂中的重量百分比为90-100%，其余辅助助剂根据需要，可以加入补强剂、润滑剂、热稳定剂或者抗氧化剂，含量小于10wt%。

本发明的具体实施方式还提供了环保无卤性铁氧体复合磁性材料可采用如下的制造方法：

将铁氧体磁粉和粘结剂在开炼机或者密炼机上进行塑炼，再在压延机上对塑炼料进行薄通，获得按照一定的规律排列的铁氧体磁片；

将经过薄通的铁氧体磁片进行叠片成型，然后再次进行冷轧精整和切割，制得相应的环保无卤性铁氧体复合磁性材料。

本发明的具体实施方式还提供的环保无卤性铁氧体复合磁性材料还可采用如下的制造方法：

将片状铁氧体磁粉和粘结剂在开炼机或者密炼机上进行塑炼，再在压延机上对塑炼料压延成片，并通过切粒机造粒；

在挤出模具上加上电磁场，对造粒料进行挤出成型，制得相应的环保无卤性铁氧体复合磁性材料。

下面通过具体的实施例对本发明提出的技术方案作详细说明。

实施例1

将80-88wt％径厚比在2.0-3.2的片状铁氧体磁粉、10-18wt％丙烯-乙烯共聚物和相容剂POE-g-GMA（比例为4：1）的粘结剂体系和2wt％辅助助剂（包括润滑剂、抗氧化剂和热稳定剂）混合均匀在100℃密炼机中塑炼20分钟，然后再压延机上压延成片，切粒后进行挤出成型，得到环保无卤的冰箱封条和门封条，挤出磁体的磁能积在6-10kJ/m3以上。

实施例2

将89wt％的径厚比在1.5-2的片状铁氧体磁粉、9wt％的丙烯-乙烯共聚物和POE-g-MAH（比例为7∶3）的粘结剂体系和2wt％辅助助剂（包括润滑剂、抗氧化剂和热稳定剂）经过密炼、压延、切粒后进行磁场异性挤出，得到挤出磁体。挤出磁体具有良好的可挠性和高的磁性能。磁体剩磁在0.27T以上，磁能积在13kJ/m3以上。成型磁场大于20000T。

实施例3

将92wt％片状铁氧体磁粉（如北矿磁材BMXF-4D）、6wt％聚烯烃热塑性弹性体之一的乙烯-丁烯高聚物或者丙烯酸橡胶ACM、1wt％补强剂白炭黑和1wt％的热稳定剂混合均匀，然后在130℃开炼机上进行压延成型，通过塑炼、薄通、叠片和冷轧精整工序后得到压延成型柔性粘结磁体。压延磁体磁能积能够达到12kJ/m3以上。

采用本具体实施方式提供的技术方案，采用的粘结剂体系是无卤粘结剂，属于环境友好材料，不存在像CPE或者PVC那样的卤素引起的环境问题，并且也没有NBR硫化工艺产生的硫化析出污，粘结剂的边角料还可以回收利用，能够有效的降低生产成本；本发明提供的生产复合磁性材料的工艺比较简单、生产的复合磁性材料的磁性能和力学性能较好。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.环保无卤性铁氧体复合磁性材料，包括：铁氧体磁粉和粘结剂；

所述铁氧体磁粉包括锶铁氧体磁粉或者钡铁氧体磁粉，所述锶铁氧体磁粉或者钡铁氧体磁粉在原料中的质量百分数为50-94%，所述锶铁氧体磁粉或者钡铁氧体磁粉的径厚比为1.0-4.0:1；

其特征在于，所述粘结剂包括丙烯基弹性体PBE、聚烯烃热塑性弹性体TPO、热塑性弹性体POE或丙烯酸橡胶中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的环保无卤性铁氧体复合磁性材料，其特征在于，所述锶铁氧体磁粉或者钡铁氧体磁粉的径厚比为1.5-3.0:1。

3.根据权利要求1所述的环保无卤性铁氧体复合磁性材料，其特征在于，当所述粘结剂以PBE为基体时，所述PBE在所述粘结剂中的质量百分数为70-95%，所述相容剂在所述粘结剂中的质量百分数为5-30%。

4.根据权利要求3所述的环保无卤性铁氧体复合磁性材料，其特征在于，所述PBE包括丙烯-乙烯类共聚物。

5.根据权利要求3所述的环保无卤性铁氧体复合磁性材料，其特征在于，所述相容剂包括POE、苯乙烯嵌段共聚物SEBS或者三元乙丙橡胶EPDM。

6.根据权利要求5所述的环保无卤性铁氧体复合磁性材料，其特征在于，所述相容剂通过马来酸酐(MAH)或甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）通过接枝获得，所述接枝率为0.1-15%。

7.根据权利要求1所述的环保无卤性铁氧体复合磁性材料，其特征在于，当所述粘结剂以TPO为基体时，所述TPO在所述粘结剂中的重量百分比为90-98%。

8.根据权利要求1所述的环保无卤性铁氧体复合磁性材料，其特征在于，当所述粘结剂以丙烯酸橡胶为基体时，所述丙烯酸橡胶所述粘结剂中的重量百分比为90-100%。