CN102964090A - 一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于磁性材料领域，具体涉及一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料，其原料配方按质量百分比计包括：磁粉84～92%、尼龙7～15%、表面活性剂0～0.1%、偶联剂0～0.4%、乳化剂0～0.4%。本发明还提供了所述的高流动性铁氧体-尼龙颗粒料的制备方法，包括磁粉表面改性工序、胶磁混合工序和混炼造粒工序，其中：在进行磁粉表面改性工序时，加入表面活性剂、偶联剂和乳化剂。本发明配方和制备方法得到的铁氧体-尼龙颗粒料具有磁粉填充量高、流动性好的优点，因此易于在较低的温度及较小的磁场下，制备出磁性能高、一致性好的注塑磁体器件。

Description

一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料及其制备方法

技术领域

本发明属于磁性材料领域，具体涉及一种可在较低的温度下注射成型的高流动性铁氧体-尼龙颗粒料及其制备方法。

背景技术

铁氧体永磁材料是目前世界上用量最大的一类永磁材料，按照成型工艺的不同，其可分为烧结铁氧体与粘结铁氧体。烧结铁氧体的特点是磁性能高，因而占据了当前铁氧体永磁的绝大部分市场，但是，这类磁体也存在不少缺点，如：尺寸精度低、抗冲击强度不高、无法制造具有复杂形状的磁体产品、多极充磁困难等，越来越难以满足微电子技术发展的需要。与之相比，粘结铁氧体成型工艺简单，易于制造出尺寸精度高、无需二次加工的磁体产品，生产效率高、成本低，因而近年来市场扩张极快，显示出良好的发展前景。

粘结铁氧体可以采用注塑、挤出或压延的方法制备，其中注塑铁氧体由于具有机械性能好、可制备复杂形状多极取向充磁的磁体、可与其它部件整体注塑成型、易于大规模化生产等优点，广泛应用于家用电器、汽车、通信设备、检测仪表、计算机、办公设备等领域。近年来，随着中国工业自动化和信息现代化的飞速发展，注塑成型磁体作为电子工业和信息产业的一种重要的功能材料，具有广阔的发展空间。

当注塑成型工艺参数合理时，注塑铁氧体的磁性能主要取决于铁氧体颗粒料的性能，而铁氧体颗粒料的性能又与磁粉本身的性质、磁粉填充量以及流动性密切相关。一般来讲，为了提高注塑磁体的磁性能，必须增加铁氧体颗粒料中的磁粉含量，但是，过高的磁粉填充量又会使磁粉/粘结剂混合物的粘度变大，流动性变差，最终使得注塑成型时磁体成型困难，而且即使能够成型，也会因为磁粉颗粒取向程度不够，导致磁性能偏低。为了使铁氧体颗粒料在高磁粉填充的情况下具有较好的流动性，人们尝试了很多办法。如公开号为特开平9-106904A的日本发明专利所公布的技术，将粗磁粉与细磁粉按一定比例混合造粒，可以使铁氧体颗粒料在高磁粉填充量的条件下，保持很好的流动性，但是该方法却会致使注塑磁体的矫顽力降低，而且，在实际生产中，将粗磁粉与细磁粉进行分选及按比例混合，会极大地增加工艺的复杂性，降低生产效率；公开号为CN1645526A的中国发明专利公开了一种注塑铁氧体永磁材料配方，采用有机外润滑剂和无机内润滑剂相互配合，以提高颗粒料的流动性，该配方虽然在一定程度上解决了尼龙12作为粘结剂使用上的问题，但是，由于注塑磁体成型温度很高，配方中的有机润滑剂会分解或气化，无法达到所预期的流动性提高的效果，而且由于气体的产生，还会导致磁体中出现气孔，降低磁性能与力学性能。  　

发明内容

针对现有铁氧体-尼龙颗粒料由于磁粉填充量大而导致的熔融粘度大、流动性差、磁粉取向困难的缺点，本发明提供了一种高流动性的铁氧体-尼龙颗粒料，并提供了一种所述铁氧体-尼龙颗粒料的制备方法，使本发明得到的铁氧体-尼龙颗粒料在高磁粉填充量的条件下，仍然具有极好的流动性，从而易于在较低的温度下注射成型，并获得高磁性能的注塑磁体产品。

本发明的目的是通过以下技术方案得以实施的：

一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料，其原料配方按质量百分比计包括：磁粉84～92%、尼龙7～15%、表面活性剂0～0.1%、偶联剂0～0.4%、乳化剂0～0.4%。

发明人发现，加入适量表面活性剂，可以有效地消除磁粉微粒之间的团聚；加入偶联剂改善磁粉与尼龙粘结剂的亲和性，可以使磁粉与尼龙之间的结合更紧密；加入乳化剂改善胶磁熔融混合物的均匀性，则可以使磁粉在尼龙中的分布更为均匀。经过上述处理后的磁粉，可以比较均匀的弥散分布在尼龙粘结剂中，且磁粉与尼龙结合紧密，磁粉-尼龙界面中的空隙较少，因此即便在高磁粉填充的条件下，所制备的铁氧体-尼龙颗粒料仍然具有很高的流动性。

作为优选方案，根据本发明所述的一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料，其中，所述的原料还包括断链剂0～0.2%。加入少量断链剂，使尼龙实现可控降解。这是因为，加入少量断链剂后，可以使部分尼龙的分子链发生断裂，从而使尼龙的粘度降低，提高颗粒料流动性。

作为优选方案，根据本发明所述的一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料，其中，所述的原料还包括按磁粉和尼龙总质量计的铁氧体回料10～50%。掺入少量破碎后的注塑铁氧体回料可以调节粒料的流动性。

作为更优选方案，铁氧体回料比例为铁氧体和尼龙粘结剂混合物总质量的10-30%。这是因为，加入过多的回料，虽然会提高颗粒料的流动性，但是其注塑成型后的产品强度会有较大幅度的降低。

作为优选方案，根据本发明所述的一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料，其中，所述的表面活性剂为硅酸盐类表面活性剂（如水玻璃）、碱金属盐类无机表面活性剂（如焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等），或有机表面活性剂（如聚丙烯酰胺、甲基戊醇、十二烷基硫酸钠等）。

作为优选方案，根据本发明所述的一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料，其中，所述的偶联剂可为硅烷类偶联剂（如KH550、KH560、KH792）或钛酸酯类偶联剂。

作为优选方案，根据本发明所述的一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料，其中，所述的乳化剂为油包水型乳化剂（如单硬脂酸甘油酯）。

作为优选方案，根据本发明所述的一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料，其中，所述的断链剂为水、过氧化物、酸溶液、碱溶液或金属盐中的一种或者多种。

本发明还提供了一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料的制备方法，包括磁粉表面改性工序、胶磁混合工序和混炼造粒工序，其中：在进行磁粉表面改性工序时，加入表面活性剂、偶联剂和乳化剂。 

本发明引入表面活性剂、偶联剂、乳化剂及断链剂，并调整工艺，使尼龙在混炼、造粒的过程中适当降解，而大幅度的增加流动性。加入表面活性剂消除磁粉颗粒的团聚；加入偶联剂改善磁粉与尼龙粘结剂的亲和性；加入乳化剂改善胶磁熔融混合物的均匀性；加入断链剂可使尼龙实现可控降解。

作为优选方案，根据本发明所述的一种铁氧体注塑成型颗粒料的制备方法，其中，在所述的胶磁混合工序或混炼造粒工序中，加入断链剂。加入断链剂可使尼龙实现可控降解。这是因为，加入少量断链剂后，可以使部分尼龙的分子链发生断裂，从而使尼龙的粘度降低，提高颗粒料流动性。

作为优选方案，根据本发明所述的一种铁氧体注塑成型颗粒料的制备方法，其中，在所述的胶磁混合工序或混炼造粒工序中，掺入破碎后的注塑铁氧体回料。发明人发现，在胶磁混合工序或混炼造粒工序中掺入少量破碎后的注塑铁氧体回料后，所制备的颗粒料流动性会有较大幅度的提升，对于其机理，尚不是十分明确，本发明人进行如下推论：即注塑铁氧体回料中的部分尼龙在注塑过程中发生了热裂解，分子量降低，粘度降低，因此加入后有利于提高体系的流动性。

本发明中，所述的铁氧体回料为注塑成型后的磁体回料，即注塑铁氧体回料，包括不合格的注塑产品及注塑时产生的料棒。

另外，根据需要，可以添加硬脂酸锌或硬脂酸钙等公知的润滑剂。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

采用本发明配方和制备方法得到的铁氧体-尼龙颗粒料具有磁粉填充量高、流动性好的优点，因此易于在较低的温度及较小的磁场下，制备出磁性能高、一致性好的注塑磁体器件。

具体实施方式

下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1：

一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料，其原料配方按质量百分比计包括：磁粉90%、尼龙6粉末9%、表面活性剂（苯磺酸钠）0.1%、偶联剂（KH550硅烷偶联剂）0.4%、乳化剂（单硬脂酸甘油酯）0.4%，硬脂酸锌0.1%，按下述方法制备：

（1）磁粉表面改性：将表面活性剂用水溶解，加入铁氧体磁粉中并混合均匀，然后在80～100℃下烘干；将偶联剂用乙醇溶解，加入上述经表面活性剂分散处理的铁氧体磁粉中，混合均匀，80～100℃下烘干处理；将0.5%的乳化剂加入上述经表面活性剂和偶联剂处理的铁氧体磁粉中，混合均匀；

（2）胶磁混合：将尼龙加入经过上述表面改性工序处理的磁粉中，充分混合，

（3）混炼造粒：将混合均匀的磁粉/尼龙混合物放入双螺杆混炼挤出机中混炼、切粒获得铁氧体-尼龙注塑成型颗粒料。

将颗粒料放入熔融指数测量仪中，测量颗粒料的熔体质量流动速率（MFR），测试条件为270℃、负荷10kg。

将本实施例得到的铁氧体-尼龙颗粒料样品进行检测，MFR为66g/10min。

实施例2

本实施例其他操作同实施例1，不同之处在于：尼龙6的比例为15%，磁粉的比例为84%。

将本实施例得到的铁氧体-尼龙颗粒料样品进行检测，MFR为82g/10min。

实施例3

本实施例其他操作同实施例1，不同之处在于：尼龙6的比例为7%，磁粉的比例为92wt%。

将本实施例得到的铁氧体-尼龙颗粒料样品进行检测，MFR为30g/10min。

实施例4

本实施例其他操作同实施例1，不同之处在于：加入0.1%的断链剂（浓度为85%醋酸溶液），尼龙6的比例为8.9%。

将本实施例得到的铁氧体-尼龙颗粒料样品进行检测，MFR为100g/10min。

实施例5

本实施例其他操作同实施例1，不同之处在于：加入0.2%的断链剂（浓度为85%的醋酸溶液），尼龙6的比例为8.8%。

将本实施例得到的铁氧体-尼龙颗粒料样品进行检测，MFR为120g/10min，但是产品易开裂。

实施例6

本实施例其他操作同实施例1，不同之处在于：加入注塑铁氧体回料（用量为磁粉和尼龙6粘结剂混合物总质量的10%，来自注塑时产生的料棒）。

将本实施例得到的铁氧体颗粒料样品进行检测，MFR为72g/10min。

实施例7

本实施例其他操作同实施例1，不同之处在于：加入注塑铁氧体回料（用量为磁粉和尼龙6粘结剂混合物总质量的30%，来自不合格的注塑产品）。

将本实施例得到的铁氧体颗粒料样品进行检测，MFR为80g/10min。

实施例8

本实施例其他操作同实施例1，不同之处在于：加入注塑铁氧体回料（用量为磁粉和尼龙6粘结剂混合物总质量的50%，来自不合格的注塑产品）。

将本实施例得到的铁氧体颗粒料样品进行检测，MFR为95g/10min。

比较例1

一种铁氧体-尼龙颗粒料，按下述方法制备：

（1）将0.4wt%的偶联剂用乙醇溶解，加入90%铁氧体磁粉中并混合均匀，然后在80～100℃下烘干；

（2）将9.6wt%的尼龙6加入经过上述偶联剂处理的磁粉中，充分混合，

（3）将混合均匀的磁粉/尼龙混合物放入双螺杆混炼挤出机中混炼、切粒获得铁氧体-尼龙注塑成型颗粒料。

将颗粒料放入熔融指数测量仪中，测量颗粒料的熔体质量流动速率（MFR），测试条件为270℃、负荷10kg。

将本比较例得到的铁氧体颗粒料样品进行检测，MFR为25g/10min。

上述优选实施例只是用于说明和解释本发明的内容，并不构成对本发明内容的限制。尽管发明人已经对本发明做了较为详细地列举，但是，本领域的技术人员根据发明内容部分和实施例所揭示的内容，能对所描述的具体实施例做各种各样的修改或/和补充或采用类似的方式来替代是显然的，并能实现本发明的技术效果，因此，此处不再一一赘述。本发明中出现的术语用于对本发明技术方案的阐述和理解，并不构成对本发明的限制。

Claims (10)

1. 一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料，其特征在于原料配方按质量百分比计包括：磁粉84～92%、尼龙7～15%、表面活性剂0～0.1%、偶联剂0～0.4%、乳化剂0～0.4%。

2.根据权利要求1所述的一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料，其特征在于，所述的原料还包括断链剂0～0.2%。

3.根据权利要求1所述的一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料，其特征在于，所述的原料还包括按磁粉和尼龙总质量计的铁氧体回料10～50%。

4.根据权利要求1所述的一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料，其特征在于，所述的表面活性剂为硅酸盐类表面活性剂、碱金属盐类无机表面活性剂或者有机表面活性剂。

5.根据权利要求1所述的一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料，其特征在于，所述的偶联剂可为硅烷类偶联剂或钛酸酯类偶联剂。

6.根据权利要求1所述的一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料，其特征在于，所述的乳化剂为油包水型乳化剂。

7.根据权利要求2所述的一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料，其特征在于，所述的断链剂为水、过氧化物、酸溶液、碱溶液或金属盐中的一种或者多种。

8.权利要求1-7任一所述的一种高流动性铁氧体-尼龙颗粒料的制备方法，包括磁粉表面改性工序、胶磁混合工序和混炼造粒工序，其特征在于，在进行磁粉表面改性工序时，加入表面活性剂、偶联剂和乳化剂。

9.根据权利要求8所述的一种铁氧体注塑成型颗粒料的制备方法，其特征在于，在所述的胶磁混合工序或混炼造粒工序中，加入断链剂。

10.根据权利要求8所述的一种铁氧体注塑成型颗粒料的制备方法，其特征在于，在所述的胶磁混合工序或混炼造粒工序中，掺入破碎后的注塑铁氧体回料。