CN103724994A - 一种用于注塑磁性材料的纳米金属络合物改性高分子材料 - Google Patents

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耿保山
刘淑英
黄然
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Abstract

本发明涉及一种用于注塑磁性材料的纳米金属络合物改性高分子材料。注塑磁性材料是目前使用广泛的一种磁性材料，本发明为解决不使用助剂的均相分散问题，提出了用金属络合物二茂铁及其衍生物的纳米颗粒改性高分子从而提升共混分布均匀性，技术方案：将尼龙或聚苯硫醚(PPS)与二茂铁或二茂铁衍生物的纳米粉末共混后，使用双螺杆挤出机共混挤出造粒，得到改性高分子的颗粒料。所得改性高分子可以与磁粉共混注射生产成所需磁性材料。

Description

一种用于注塑磁性材料的纳米金属络合物改性高分子材料
技术领域
本发明属于材料科学领域，具体涉及一种用于注塑磁性材料的纳米金属络合物改性高分子材料。
背景技术
注塑磁性材料是目前使用广泛的一种磁性材料。注塑磁性材料是粘结磁性材料的一种，其特征是将高分子材料(如尼龙，聚苯硫醚(PPS)等)作为粘结剂和磁粉(如铁氧体磁粉，钕铁硼NdFeB磁粉)混合后，采用高分子加工工艺中的注射方法生产成型，与烧结磁性材料相比，粘结磁性材料成型工艺简单，易于制造出尺寸精度高、无需二次加工的磁性材料产品，生产效率高、成本低，因而近年来市场增长很快，需求旺盛，发展前景良好。
注塑磁性材料的磁性能主要取决于磁粉材料的性能，而其加工性能取决于磁粉材料与粘结剂混合物的共混比例和分散均匀度。磁粉含量越高，磁性能越好，但是过高的磁粉填充量又会使磁粉和粘结剂混合物的粘度变大，流动性变差，分散均匀度降低，使得注塑成型时混合料难以加工，磁性材料成型困难。目前有多种技术研发以解决磁粉和粘结剂均相分散的问题，绝大多数方案是采用添加助剂的方法，如中国发明专利CN1645526A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，加入助剂会产生额外的影响，例如有机润滑剂在高温注射过程中会分解或气化，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，还会导致磁性材料中出现气孔，降低磁性能与力学性能。
二茂铁(Ferrocene)，或称环戊二烯基铁，是分子式为Fe(C5H5)2的有机金属化合物，一般产品成橘黄色粉末状，性质稳定。二茂铁是最重要的金属茂基配合物，也是最早被发现的夹心配合物，包含两个环戊二烯环与铁原子成键。二茂铁自1951年被发明合成以来，其性质和应用经历了长久的研究和发展。作为有机金属化学中的里程碑物质，二茂铁的重大价值在于，将金属和有机物结合了起来，这为本发明中的利用二茂铁提高金属和有机物的相容性提供了理论基础。
发明内容
本发明为了解决磁粉和粘结剂混合物的均相分散问题，同时又避免加入其它助剂以产生额外的影响，提出了用二茂铁及其衍生物的纳米颗粒改性高分子材料，此种改性高分子材料与磁粉共混用于注射生产，可以在提升共混分布均匀性的同时，没有使用其他助剂。
发明原理：二茂铁是稳定的金属和有机物的配合物，根据相似相容原理，二茂铁在理论上既可以实现与金属物质的有效相容共混，也可以实现与有机高分子物质的有效相容共混。虽然在分子微观层面上，二茂铁中的铁原子是否和其他金属粒子存在有效的互相作用还有待研究证实，但是在大于1微米的宏观尺度上，实验证实二茂铁粉的纳米颗粒与金属粉末可以有效共混互容，分散均匀。另外二茂铁中的有机碳环，以及在碳环上可接枝的取代官能团衍生物，也提供了与有机高分子相似相容的性能。
本发明的有益效果：
使用本发明的经过二茂铁及其衍生物的纳米颗粒改性过的高分子材料，可以和金属磁粉更加有效的共混互容，从而提高分散均匀度，进而提升注塑磁性材料的机械性能和磁性能，同时注塑过程中没有使用其它助剂，避免了助剂产生的负面影响。
本发明的实现方案：
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
1)将高分子材料颗粒料与质量分数1-10％的二茂铁或二茂铁衍生物的纳米颗粒粉末搅拌混合后，使用双螺杆挤出机共混挤出造粒，得到改性高分子的颗粒料。
2)所述高分子材料颗粒料包括尼龙和聚苯硫醚(PPS)。
3)所述二茂铁衍生物包括常见的二茂铁的碳环取代官能团衍生物，取代官能团包括羟基，羧基，脂肪链，氨基，酰基。
4)所述二茂铁或二茂铁衍生物的纳米颗粒粉末粒径为100-1000nm之间。
5)所得改性高分子材料的颗粒料可以与铁氧体磁粉或钕铁硼磁粉共混，注射生产成所需磁材部件，此工艺步骤与目前通用的注射磁性材料生产工艺相同。
具体实施方式
下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
实施例一：将尼龙12颗粒料与质量分数5％的二茂铁纳米粉末搅拌混合后，使用双螺杆挤出机共混挤出造粒，得到改性尼龙的颗粒料，所得改性尼龙的颗粒料再与铁氧体磁粉按15∶85共混，注塑成型。
实施例二：将尼龙6.6颗粒料与质量分数3％的乙酰基二茂铁和3％的羧基二茂铁纳米粉末搅拌混合后，使用双螺杆挤出机共混挤出造粒，得到改性尼龙的颗粒料，所得改性尼龙的颗粒料再与铁氧体磁粉按10∶90共混，注塑成型。
实施例三：将PPS颗粒料与质量分数10％的全甲基取代二茂铁(Fe(η5-C5Me5)2)纳米粉末搅拌混合后，使用双螺杆挤出机共混挤出造粒，得到改性PPS的颗粒料，所得改性PPS的颗粒料再与铁氧体磁粉按10∶90共混，注塑成型。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种用于注塑磁性材料的纳米金属络合物改性高分子材料，其特征在于使用二茂铁及其衍生物的纳米颗粒对尼龙或聚苯硫醚(PPS)进行改性，改性后的高分子材料与金属磁粉有较好的混合相容性，注塑生产得到磁性材料的分散均匀性比使用纯尼龙或PPS更好。
2.如权利要求1所述的一种用于注塑磁性材料的纳米金属络合物改性高分子材料，其特征在于，改性工艺采用原料搅拌混合后使用双螺杆挤出工艺实现共混改性。
3.如权利要求1，2所述的一种用于注塑磁性材料的纳米金属络合物改性高分子材料，其特征在于，所述二茂铁衍生物包括常见的二茂铁的碳环官能团取代衍生物，取代官能团为羟基，羧基，脂肪链，氨基，酰基。
4.如权利要求1，2，3所述的一种用于注塑磁性材料的纳米金属络合物改性高分子材料，其特征在于，二茂铁及其衍生物的纳米粉末的粒径为100-1000nm之间。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1645526A (zh) * 2005-01-18 2005-07-27 横店集团东磁有限公司 注塑铁氧体永磁材料配方
US20070092867A1 (en) * 2005-10-20 2007-04-26 Postech Foundation Application using non-covalent bond between a cucurbituril derivative and a ligand
CN102898797A (zh) * 2012-11-11 2013-01-30 桂林理工大学 一种改性聚酯耐热粘结永磁材料及其制备方法

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