CN102977383A

CN102977383A - 永磁铁氧体注塑母料的制备方法及制得的永磁铁氧体注塑母料

Info

Publication number: CN102977383A
Application number: CN2012102656020A
Authority: CN
Inventors: 胡江平; 李玉平; 金志洪
Original assignee: Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Current assignee: Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2032-07-30
Also published as: CN102977383B

Abstract

本发明公开了一种永磁铁氧体注塑母料的制备方法及制得的永磁铁氧体注塑母料，其目的在于解决现有永磁铁氧体注塑母料制备时使用单一的偶联剂来对磁粉进行表面处理，容易使磁粉表面进行团聚，使磁体充磁时磁矩转动困难，降低了磁体磁性能的问题。本发明先通过使用磷酸酯偶联剂对铁氧体磁粉进行第一次表面处理，能有效的提高铁氧体磁粉间的分散性，然后再通过添加钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种对处理过的铁氧体磁粉进行第二次表面处理，再经混料、造粒制得永磁铁氧体注塑母料。本发明提高了铁氧体磁粉的有效使用率，提高了注塑母料的性能，注塑母料注塑成永磁铁氧体后产品性能稳定，磁性能高。

Description

永磁铁氧体注塑母料的制备方法及制得的永磁铁氧体注塑母料

技术领域

本发明涉及磁性材料生产技术领域，特别涉及一种永磁铁氧体注塑母料的制备方法及制得的永磁铁氧体注塑母料。

背景技术

将磁粉、高分子粘结剂、助剂按一定的比例进行混炼、造粒，然后再将粒料通过注射机在适当的温度下注射成型的方法制备出的磁体被称为注塑磁体。此类磁体作为粘结磁体的一个重要分支，由于具有尺寸精度高、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。

注塑磁体器件的发展始于20世纪80年代，至今已有20多年的历史，但是由于注塑磁体生产工艺的复杂性与特殊性，要求掌握磁性材料、高分子材料、机械、电子等多方面的技术，目前只有美国、日本、及欧洲的少数发达工业国家才拥有高性能注塑磁器件的工业化生产能力。国内的注塑磁器件厂家经过20多年的发展，虽然也取得了较大的进步，但是其注塑磁粉、混炼机、模具磁路设计、树脂及助剂的综合生产能力仍与国外先进水平相差甚远。目前国外注塑铁氧体永磁的最大磁能积已达到2.3MGOe，而国内的注塑铁氧体产品磁能积大多在1.9MGOe左右。

尼龙6是工程塑料中开发最早的品种，也是目前聚酰胺塑料中产量最大的品种之一。它具有力学强度高、电气性能良好、耐磨、抗震吸音、耐油、耐弱酸以及加工流动性好等优点，广泛应用于汽车工业、电子、机械制造等领域…。在聚合物基复合材料领域，铁氧体粉／尼龙复合材料是制备注射成型磁体的首选材料。高的填充量是获得高的磁性能的必要条件，然而，铁氧体粉填充量的提高使复合材料流动性大为降低，影响了其加工应用，因此，提高铁氧体粉／尼龙复合材料的流动性是制备高填充尼龙复合材料的一个重要的发展方向。

然而人们通常都通过单一的偶联剂（如硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂等）来对磁粉进行表面处理（如公开号CN1770337A的发明专利，即是通过单一的偶联剂对磁粉进行表面处理），但是往往其单一的表面处理容易使磁粉表面进行团聚，增加了磁粉间的阻力，使注塑母料的流动性变差，在一定程度上相对增加了磁粉用量；同时使注塑磁体在充磁时磁矩转动困难，降低了磁体磁性能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有永磁铁氧体注塑母料制备时使用单一的偶联剂来对磁粉进行表面处理，容易使磁粉表面进行团聚，使磁体充磁时磁矩转动困难，降低了磁体磁性能的问题，提供一种永磁铁氧体注塑母料的制备方法，通过复合偶联剂处理磁粉，解决了磁粉在混料中容易团聚的技术问题，使磁粉在混粉过程中充分分散，并与尼龙6有效结合；提高了磁粉在注塑母料中的使用率，提高了注塑母料的性能，注塑母料注塑成永磁铁氧体后产品性能稳定，磁性能高。

本发明的另一目的在于提供一种永磁铁氧体注塑母料，注塑母料注塑成永磁铁氧体后产品性能稳定，磁性能高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种永磁铁氧体注塑母料的制备方法，所述的制备方法步骤如下：

（1）表面处理：采用表面处理用添加剂对铁氧体磁粉进行表面处理，表面处理用添加剂由磷酸酯偶联剂与钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种组成，表面处理具体为：向铁氧体磁粉中加入磷酸酯偶联剂混合均匀进行第一次表面处理，然后再向铁氧体磁粉中加入钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种混合均匀进行第二次表面处理；

（2）混料：向步骤（1）表面处理完成后的铁氧体磁粉中加入尼龙6和润滑剂，混合均匀；

（3）造粒：将混合好的物料加热到220-230℃成熔体，挤出造粒，切料后得永磁铁氧体注塑母料。

发明人通过长期的实验研究后发现，先通过使用磷酸酯偶联剂对铁氧体磁粉进行第一次表面处理（磷酸酯偶联剂混入铁氧体磁粉后，能有效渗入磁粉与磁粉的间隙，使磁粉间相对隔离），能有效的提高铁氧体磁粉间的分散性，然后再通过添加钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种对处理过的铁氧体磁粉进行第二次表面处理，这样能有效解决铁氧体磁粉团聚的问题，使硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂等偶联剂有效的包裹磁粉，进一步的防止了铁氧体磁粉的团聚，为后续的尼龙6添加做好了有效的铺垫作用，从而提高了铁氧体磁粉的有效使用率，提高了注塑母料的性能，注塑母料注塑成永磁铁氧体后产品性能稳定，磁性能高。

作为优选，永磁铁氧体注塑母料各原料配比为：铁氧体磁粉80wt%-90wt%，尼龙6 9wt%-17wt%，表面处理用添加剂0.1wt%-3wt%，润滑剂0.05wt %-0. 2t%。

作为优选，所述铁氧体磁粉平均粒径为2.0-3.0μm；所述表面处理用添加剂中磷酸酯偶联剂所占的重量百分比≥20%，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。铁氧体磁粉平均粒径为2.0-3.0μm，磁粉过大或过小，都会对形成的注塑母料注塑得到的永磁铁氧体的物理性能产生较大影响，因此铁氧体磁粉平均粒径控制在2.0-3.0μm。磷酸酯偶联剂的添加量对表面处理的效果异常重要，表面处理用添加剂中磷酸酯偶联剂所占的重量百分比≥20%，这样才能有效解决铁氧体磁粉团聚的问题。

作为优选，步骤（1）中磷酸酯偶联剂通过与无水乙醇混合形成混合溶液后使用，混合溶液中无水乙醇占的体积百分比为50%-85%；钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种通过与无水乙醇混合形成混合溶液后使用，混合溶液中无水乙醇占的体积百分比为50%-85%。偶联剂的使用均与无水乙醇混合后使用，从而使偶联剂同磁粉混合时能更加有效的分散。无水乙醇均占混合溶液的体积百分比为50%-85%，这样能保证最佳的分散效果。

作为优选，步骤（1）中第一次表面处理的时间为：以50kg铁氧体磁粉计，混合20-30min，第二次表面处理的时间为：以50kg铁氧体磁粉计，混合30-40min。磁粉量加大，可按相应比例提高混合时间。

作为优选，步骤（2）混料温度为70-130℃。混料温度为70-130℃，温度若过低，酒精不易挥发完全；若温度过高，尼龙6会融化，使尼龙6团聚，不能有效的包裹住磁粉表面，致使尼龙6完全不起作用。

一种永磁铁氧体注塑母料，所述永磁铁氧体注塑母料由以下原料制成：铁氧体磁粉80wt%-90wt%，尼龙6 9wt%-17wt%，表面处理用添加剂0.1wt%-3wt%，润滑剂0.05wt %-0.2wt %；表面处理用添加剂由磷酸酯偶联剂与钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种组成。

作为优选，所述表面处理用添加剂中磷酸酯偶联剂所占的重量百分比≥20%。

作为优选，所述铁氧体磁粉平均粒径为2.0-3.0μm。

作为优选，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。

本发明的有益效果是：通过复合偶联剂处理磁粉，使磁粉在混粉过程中充分分散，并与尼龙6有效结合；提高了磁粉在注塑母料中的使用率，提高了注塑母料的性能，注塑母料注塑成永磁铁氧体后产品性能稳定，磁性能高。

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的具体说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。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。

下述实施例使用的铁氧体磁粉平均粒径为2.0-3.0μm。

实施例一

取铁氧体磁粉50Kg用磷酸酯偶联剂250g表面处理20min后，加入钛酸酯偶联剂250g表面处理40min，混入5.6Kg尼龙6后，同时混入乙撑双硬脂酸酰胺润滑剂100g混合15min，再用双螺杆混炼机进行混炼，造粒切料。对颗粒料进行流动性分析，并通过注塑成型制得尼龙6高性能注塑永磁铁氧体。成型时可根据磁粉的性质来决定是否要进行磁场取向。

混料采用70℃下温混，造粒时，调节螺杆加热区温度为230℃，喂料速度为1.7m/min，螺杆转速为80转/min,进行挤出成型，然后通过运输带冷却后，用切料机却成直径3mm，长度2.5mm的颗粒料。

实施例二

取铁氧体磁粉50Kg用磷酸酯偶联剂200g表面处理30min后，加入硅烷偶联剂300g表面处理30min，混入5.6Kg尼龙6后，同时混入乙撑双硬脂酸酰胺润滑剂100g混合15min，再用双螺杆混炼机进行混炼，造粒切料。对颗粒料进行流动性分析，并通过注塑成型制得尼龙6高性能注塑永磁铁氧体。成型时可根据磁粉的性质来决定是否要进行磁场取向。

混料采用130℃下温混，造粒时，调节螺杆加热区温度为220℃，喂料速度为1.7m/min，螺杆转速为80转/min,进行挤出成型，然后通过运输带冷却后，用切料机却成直径3mm，长度2.5mm的颗粒料。

实施例三

取铁氧体磁粉50Kg用磷酸酯偶联剂100g处理30min后，加入硅烷偶联剂400g表面处理30min，混入5.6Kg尼龙6后，同时混入乙撑双硬脂酸酰胺润滑剂100g混合15min，再用双螺杆混炼机进行混炼，造粒切料。对颗粒料进行流动性分析，并通过注塑成型制得尼龙6高性能注塑永磁铁氧体。成型时可根据磁粉的性质来决定是否要进行磁场取向。

混料采用120℃下温混，造粒时，调节螺杆加热区温度为230℃，喂料速度为1.7m/min，螺杆转速为80转/min,进行挤出成型，然后通过运输带冷却后，用切料机却成直径3mm，长度2.5mm的颗粒料。

实施例四

取铁氧体磁粉50Kg用磷酸酯偶联剂100g处理30min后，加入铝酸酯偶联剂400g表面处理30min，混入5.4Kg尼龙6后，同时混入乙撑双硬脂酸酰胺润滑剂100g混合15min，再用双螺杆混炼机进行混炼，造粒切料。对颗粒料进行流动性分析，并通过注塑成型制得尼龙6高性能注塑永磁铁氧体。成型时可根据磁粉的性质来决定是否要进行磁场取向。

实施例五

取铁氧体磁粉50Kg用磷酸酯偶联剂100g处理30min后，加入硅烷偶联剂200g，钛酸酯偶联剂200g，表面处理30min，混入5.6Kg尼龙6后，同时混入乙撑双硬脂酸酰胺润滑剂100g混合15min，再用双螺杆混炼机进行混炼，造粒切料。对颗粒料进行流动性分析，并通过注塑成型制得尼龙6高性能注塑永磁铁氧体。成型时可根据磁粉的性质来决定是否要进行磁场取向。

本发明中，永磁铁氧体注塑母料各原料配比：铁氧体磁粉80wt%-90wt%，尼龙6 9wt%-17wt%，表面处理用添加剂0.1wt%-3wt%，润滑剂0.05wt %-0.2wt%。各原料组分均可在上述限定范围内作出变动，但为了与对比例较好地比较，各原料组分均在上述限定范围内变动的其它实施例在此不作一一列举。

对比例一：

取铁氧体磁粉50Kg用硅烷偶联剂500g表面处理30min，混入5.6Kg尼龙6后混合15min，再用双螺杆混炼机进行混炼，造粒切料。对颗粒料进行流动性分析，并通过注塑成型制得设计现状的尼龙6高性能注塑永磁铁氧体。成型时可根据磁粉的性质来决定是否要进行磁场取向；

混料采用120℃下温混，造粒时，调节螺杆加热区温度为230℃，喂料速度为1.7m/min，螺杆转速为80转/min，进行挤出成型，然后通过运输带冷却后，用切料机却成直径3mm，长度2.5mm的颗粒料。

对比例二：

取铁氧体磁粉50Kg用硅烷偶联剂500g表面处理30min，混入5.6Kg尼龙6后，同时混入乙撑双硬脂酸酰胺润滑剂100g混合15min，再用双螺杆混炼机进行混炼，造粒切料。对颗粒料进行流动性分析，并通过注塑成型制得设计现状的尼龙6高性能注塑永磁铁氧体。成型时可根据磁粉的性质来决定是否要进行磁场取向；

将上述对比例及实施例制造的颗粒料放入注塑机中，注塑温度275℃、注射压力75Kg/cm² 、保压时间为5.0S，注射成外径3.2cm、内径1.2cm、高1cm的圆柱环进行抗压强度测定；并通过注塑机成型样品，成型样品尺寸为直径3cm，高1cm的标准样柱，成型温度315℃，成型时都加10000Oe的取向磁场；其融溶指数测量温度为270℃，保温10min，压力10Kg下测得。数据见表1。

Figure 2012102656020100002DEST_PATH_IMAGE002

对比例一及对比二是传统意义上的单一表面处理工艺方法，获得的注塑永磁铁氧体磁性能、融溶指数及抗压强度都相对较低。而本发明的实施例与对比例相比，各项数值均相对较高，可见采用本发明的注塑母料获得的注塑永磁铁氧体综合性能好。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1. 一种永磁铁氧体注塑母料的制备方法，其特征在于：所述的制备方法步骤如下：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：永磁铁氧体注塑母料各原料配比为：铁氧体磁粉80wt%-90wt%，尼龙6 9wt%-17wt%，表面处理用添加剂0.1wt%-3wt%，润滑剂0.05wt %-0.2 wt%。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述铁氧体磁粉平均粒径为2.0-3.0μm；所述表面处理用添加剂中磷酸酯偶联剂所占的重量百分比≥20%，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中磷酸酯偶联剂通过与无水乙醇混合形成混合溶液后使用，混合溶液中无水乙醇占的体积百分比为50%-85%；钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种通过与无水乙醇混合形成混合溶液后使用，混合溶液中无水乙醇占的体积百分比为50%-85%。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中第一次表面处理的时间为：以50kg铁氧体磁粉计，混合20-30min，第二次表面处理的时间为：以50kg铁氧体磁粉计，混合30-40min。

6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）混料温度为70-130℃。

7.一种永磁铁氧体注塑母料，其特征在于：所述永磁铁氧体注塑母料由以下原料制成：铁氧体磁粉80wt%-90wt%，尼龙6 9wt%-17wt%，表面处理用添加剂0.1wt%-3wt%，润滑剂0.05wt%-0.2wt%；表面处理用添加剂由磷酸酯偶联剂与钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种组成。

8.根据权利要求7所述的永磁铁氧体注塑母料，其特征在于：所述表面处理用添加剂中磷酸酯偶联剂所占的重量百分比≥20%。

9.根据权利要求7或8所述的永磁铁氧体注塑母料，其特征在于：所述铁氧体磁粉平均粒径为2.0-3.0μm。

10.根据权利要求7或8所述的永磁铁氧体注塑母料，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。