CN104200952B - 一种无卤耐油耐高温的柔性铁氧体橡胶磁体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无卤耐油耐高温的柔性铁氧体橡胶磁体的配方及其制备工艺。该无卤耐油耐高温的柔性铁氧体橡胶磁体，包括如下重量份的：铁氧体磁粉：85‑93份，高温橡胶：5‑12份，加工助剂：1‑5份，硫化剂：0.5‑3份。本发明人通过对高温橡胶体系与铁氧体磁粉的合理配合，对工艺进行优化，引进叠压工序明显提高磁特性，使得所制成的橡胶磁体可以在高温下仍然具有较好的磁特性和曲绕性，满足耐高温的要求，根据选用橡胶体系的不同，最高使用温度可达120‑170℃，弥补了现有橡胶磁体耐温性最高只能耐100℃的不足，扩大了橡胶磁体的应用范围，尤其针对汽车行业将有广阔的市场前景。

Description

一种无卤耐油耐高温的柔性铁氧体橡胶磁体及其制备方法

技术领域

本发明属于粘结磁性材料领域，具体地，涉及一种无卤耐油耐高温的柔性铁氧体橡胶磁体及其制备方法，主要应用于微电机及风扇马达。

背景技术

柔性铁氧体橡胶磁体自问世以来，已广泛应用于家电、办公、电脑、汽车及自动化等行业，制造各种微特电机、散热风扇及磁吸装置，与烧结铁氧体相比，因采用橡胶加工工艺生产，加工能耗低，可实现连续批量生产，生产效率高，产品可自由弯曲而不开裂，尺寸形状自由度大，可任意裁切，不用开模，节省客户开发费用，尺寸可以做到更小，精度更高，厚度最小可以达到0.5mm，容易制成辐射状各向异性产品便于辐射多极充磁，客户使用非常方便等优点，已经取代了较大部分烧结磁体的市场。但是现有柔性铁氧体橡胶磁体的主要粘接剂是CPE或NBR，CPE含有卤素，且最高使用温度只有85℃，因含卤素材料燃烧时会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成二次危害，所以现电子产品行业对无卤的呼声越来越高，很多厂家都开始对产品实施无卤的管控；NBR不含卤素，但是其最高使用温度只有100℃，与烧结磁体400℃的最高使用温度相比，使用温度大大降低，在要求高温的汽车行业等行业使用受到了限制。虽然在专利ZL200610089260.6中，已经有关于高温铁氧体橡胶的发明，但是其采用的橡胶是氟橡胶，或有机硅与NBR的并用体系，氟橡胶属于卤素橡胶，不符合无卤的要求，且加工比较困难，价格昂贵；有机硅由于在高温下会挥发出一些含硅有机物，这些有机物会附着在马达的电刷上，对电刷的导电性产生影响，在微电机马达行业一般都不允许使用有机硅及其相关的化合物，所以这两种橡胶体系的磁体还无法达到批量生产用于汽车行业用的微电机马达中的目的。

发明内容

本发明的目的就是解决现有橡胶磁体耐温性不足的缺点，提供一种具有高性价比的耐油耐高温的铁氧体无卤橡胶磁体及其制备方法。

本发明的发明目的之一通过下述方案实现：

一种无卤耐油耐高温的柔性铁氧体橡胶磁体，包括如下重量份的：

其中，所述高温橡胶包括：乙烯丙烯酸酯橡胶、乙烯醋酸乙烯酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氢化丁腈橡胶其中一种或者一种以上并用橡胶体系。

其中，所述高温橡胶包括：乙烯丙烯酸酯橡胶、乙烯醋酸乙烯酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氢化丁腈橡胶其中一种或一种以上与丁腈橡胶(NBR)的并用橡胶体系。

根据选用橡胶体系的不同，其耐温性为120℃到170℃，可提供不同耐温用途的橡胶磁体。

其中，所述铁氧体磁粉包括：各向异性锶铁氧体、各向同性锶铁氧体、钡铁氧体。

本发明所用的橡胶助剂包括润滑剂、防老剂、增塑剂以及耐热剂等，其中润滑剂包括硬脂酸锌、硬脂酸、脂肪酸酯、石蜡等；防老剂包括取代二苯胺、对苯二胺类(Antiox445)，二巯基苯并咪唑(MB)、2,2,4-三甲基-1,2二氢化喹啉聚合体、微晶蜡、等；增塑剂包括偏苯三酸三辛酯(TOTM)、己二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯(TP95)、等；耐热剂包括氧化镁、甲基丙烯酸锌、甲基丙烯酸镁等，耐热剂在NBR与其它橡胶的并用体系中尤其有较明显的效果。

本发明所用的硫化剂包括过氧化物类以及胺类硫化剂。包括叔丁基异丙基苯过氧化物、2,5-二甲基-2，5-双(过氧化苯甲酰)己烷、过氧化二异丙苯(DCP)、1,4-双(叔丁过氧基)二异丙苯、六亚甲基氨基甲酸盐(1号硫化剂)、乙二胺氨基甲酸盐等。

所述铁氧体磁粉的粒径在1.0-2.0um。

本发明的另一发明目的在于：一种无卤耐油耐高温的柔性铁氧体橡胶磁体的制备方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤一、将磁粉、橡胶、助剂准确称量后按比例投入密炼机中混炼均匀，

步骤二、将混炼后的原料降温至100℃以下后再加入硫化剂混炼均匀，

步骤三、然后在双辊压延机上将密炼料压成1.5-2.5mm的薄片，将3-8片薄片用压延机连续3-8次叠压至2mm厚度，进行机械取向以提高磁特性。

步骤四、将压延后的片经过连续硫化炉进行硫化，得到耐油耐温性优异的柔性铁氧体橡胶磁体。

其中，密炼的温度是130～150℃。

其中，所述机械取向提高磁特性的工艺是通过3-8台压延机连续压延取向。

其中，所述硫化工艺为微波硫化或热空气硫化或鼓式硫化或红外硫化或平板硫化。

其制造工艺是将磁粉、橡胶、助剂准确称量后投入密炼机中混炼均匀至130-150℃，然后降温至100℃以下，再加入硫化剂混炼均匀，然后在双辊压延机上将密炼料压成1.5-2.5mm厚度的薄片，将3-8片薄片用压延机连续3-8次叠压进行机械取向以提高磁特性，并得到需要的厚度2mm，最后经过连续硫化炉进行硫化，得到耐油耐温性优异的柔性铁氧体橡胶磁体，最后将硫化后的片材进行裁切成客户需要的尺寸。通过多台压延机叠压连续机械取向，其磁特性Br可提高5-10％，拉伸强度和曲绕性将得到明显提高。

制造工艺如下：

密炼→出片→叠压→连续硫化→裁切

本发明与现有的柔性橡胶磁体相比，耐温性得到明显提高，根据不同的粘接剂体系可以得到不同耐温橡胶磁体，成本也相应可进行调整。

具体实施方式

本发明中出现的通用专业符号、术语和单位的中文对照如下：

NBR为丁腈橡胶；EVM为乙烯醋酸乙烯酯橡胶；AEM为乙烯丙烯酸酯橡胶；ACM为丙烯酸酯橡胶；HNBR为氢化丁腈橡胶。

TP95为增塑剂己二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯；MB为防老剂二巯基苯并咪唑；Aniox445为防老剂对苯二胺类；DCP为硫化剂过氧化二异丙苯；1号硫化剂为六亚甲基氨基甲酸盐。

Br为剩余磁感应强度，简称剩磁；Hcb为矫顽力；Hcj为内禀矫顽力；(BH)max为最大磁能积；Shore D为邵氏硬度D型；

GS：是Br的单位，高斯单位制(CGS)，高斯。

Oe：是Hcb和Hcj的单位，高斯单位制(CGS)，奥斯特。

MGOe：是(BH)max的单位，高斯单位制(CGS)，兆高奥斯特。

实施例1

配方NO1：

NBR：500g

HNBR：500g

锶铁氧体磁粉：10kg

硬脂酸锌：10g

TP95：50g

氧化镁：50g

MB：20g

DCP：20g

准确称量上述配方中的物质，加入密炼机中混炼均匀至145℃，然后降温至100℃以下，再加入硫化剂混炼均匀，然后在双辊压延机上将密炼料压成2mm厚度的薄片，将数片薄片用压延机连续多次叠压进行机械取向以提高磁特性，并得到需要的厚度，本实施例为2mm，然后将薄片放入连续硫化炉中硫化。将硫化后的磁胶片测量磁特性并做高温老化试验，结果见表1-5：

实施例2

配方NO2：

NBR：300g

HNBR：680g

锶铁氧体磁粉：10kg

硬脂酸锌：10g

TP95：60g

氧化镁：30g

MB：20g

DCP：20g

准确称量上述配方中的物质，加入密炼机中混炼均匀至140℃，然后降温至100℃以下，再加入硫化剂混炼均匀，然后在双辊压延机上将密炼料压成2mm厚度的薄片，将数片薄片用压延机连续多次叠压进行机械取向以提高磁特性，并得到需要的厚度，本实施例为2mm，然后将薄片放入连续硫化炉中硫化。将硫化后的磁胶片测量磁特性并做高温老化试验，结果见表1-5：

实施例3

配方NO3：

HNBR：980g

锶铁氧体磁粉：10kg

硬脂酸锌：10g

TP95：80g

MB：20g

DCP：20g

准确称量上述配方中的物质，加入密炼机中混炼均匀至150℃，然后降温至100℃以下，再加入硫化剂混炼均匀，然后在双辊压延机上将密炼料压成2mm厚度的薄片，将数片薄片用压延机连续多次叠压进行机械取向以提高磁特性，并得到需要的厚度，本实施例为2mm，然后将薄片放入连续硫化炉中硫化。将硫化后的磁胶片测量磁特性并做高温老化试验，结果见表1-5：

实施例4

配方NO4：

HNBR：490g

EVM:490g

锶铁氧体磁粉：10kg

硬脂酸：10g

TP95：50g

MB：20g

DCP：20g

准确称量上述配方中的物质，加入密炼机中混炼均匀至135℃，然后降温至100℃以下，再加入硫化剂混炼均匀，然后在双辊压延机上将密炼料压成2mm厚度的薄片，将数片薄片用压延机连续多次叠压进行机械取向以提高磁特性，并得到需要的厚度，本实施例为2mm，然后将薄片放入连续硫化炉中硫化。将硫化后的磁胶片测量磁特性并做高温老化试验，结果见表1-5：

实施例5

配方NO5：

AEM：1000g

锶铁氧体磁粉：10kg

硬脂酸：15g

TP95：50g

Antiox 445：20g

1号硫化剂：20g

准确称量上述配方中的物质，加入密炼机中混炼均匀至145℃，然后降温至100℃以下，再加入硫化剂混炼均匀，然后在双辊压延机上将密炼料压成2mm厚度的薄片，将数片薄片用压延机连续多次叠压进行机械取向以提高磁特性，并得到需要的厚度，本实施例为2mm，然后将薄片放入连续硫化炉中硫化。将硫化后的磁胶片测量磁特性并做高温老化试验，结果见表1-5：

实施例6

配方NO6：

ACM：1030g

锶铁氧体磁粉：10kg

硬脂酸：15g

TP95：50g

Antiox 445：20g

1号硫化剂：20g

准确称量上述配方中的物质，加入密炼机中混炼均匀至138℃，然后降温至100℃以下，再加入硫化剂混炼均匀，然后在双辊压延机上将密炼料压成2mm厚度的薄片，将数片薄片用压延机连续多次叠压进行机械取向以提高磁特性，并得到需要的厚度，本实施例为2mm，然后将薄片放入连续硫化炉中硫化。将硫化后的磁胶片测量磁特性并做高温老化试验，结果见表1-5：

表1：不同粘接剂体系磁体的磁特性和物理性能

实施例中NO1～NO6配方的磁特性与对比组基本相当，ACM作粘接剂配方因其强度较差，需要更多的粘接剂，所以Br偏低些，曲绕性也稍差些，其它几组的硬度和曲绕性与对比组相当甚至更好，完全可以代替现有NBR磁体用于微电机马达中。

表2：不同温度老化条件下各种粘接剂体系的曲绕性

曲绕性的测试是将磁胶条弯曲在间隔相差2mm的不同直径的轴上，观察其表面，记录表面不发生裂纹的最大直径。例如Φ18mm表示磁胶条弯曲在Φ18mm的轴上OK，但是弯曲在Φ20mm的轴上就有裂纹产生。对于微电机马达用磁性橡胶，由于橡胶磁体使用时需要弯曲成圆使用，所以磁体必须有一定的曲绕性。曲绕性变化越大，说明磁胶条老化越严重。对于2mm厚度的磁胶，曲绕性的要求一般是至少Φ22OK。

实施例中NO1～NO6配方都比对比组好很多，以NBR为粘接剂的对比组在120℃下曲绕性明显变差，不能使用。NO1配方可以耐120℃的高温老化，NO2、NO3和NO6配方可以耐140℃高温老化，NO4、NO5可以耐160℃高温老化。

表3：不同温度老化条件下各种粘接剂体系的硬度变化(Shore D)

实施例中NO1～NO6配方经高温老化后的硬度变化也比对比组小很多，NO4和NO5配方经过160℃老化后硬度才增加12-13度，说明实施例的配方体系更耐高温老化。

表4：不同温度老化条件下各种粘接剂体系的长度变化率的影响(％)

实施例中NO1～NO6配方经高温后长度的变化比对比组小，长度变化越大，磁胶条装入微电机马达后就越容易松动，严重的话会使马达停止运行。而实施例的配方体系，尤其分别以HNBR和AEM作粘接剂的配方长度变化很小，说明其更耐高温。

表5：不同温度老化条件下各种粘接剂体系的磁通变化率的影响(％)

一般微电机马达厂家的要求橡胶磁体在一定温度下使用后磁通的变化率小于5％，从表5可以看出，实施例的配方和对比组的磁通变化都较小，温度越高，磁通变化会稍大些，但是除对比组外都小于5％。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种无卤耐油耐高温的柔性铁氧体橡胶磁体，其特征在于：由如下重量份的组分组成：

所述高温橡胶为乙烯醋酸乙烯酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氢化丁腈橡胶其中一种或者一种以上并用橡胶体系；或者所述高温橡胶为乙烯醋酸乙烯酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氢化丁腈橡胶其中一种或一种以上与丁腈橡胶(NBR)的并用橡胶体系；

所述铁氧体磁粉为各向同性锶铁氧体；

所述柔性铁氧体橡胶磁体用于微电机马达中。

2.根据权利要求1无卤耐油耐高温的柔性铁氧体橡胶磁体，其特征在于：所述铁氧体磁粉的粒径在1.0-2.0um。

3.一种如权利要求1至2任意一项所述的无卤耐油耐高温的柔性铁氧体橡胶磁体的制备方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤一、将磁粉、橡胶、助剂准确称量后按比例投入密炼机中混炼均匀，

步骤二、将混炼后的原料降温至100℃以下后再加入硫化剂混炼均匀，

步骤三、然后在双辊压延机上将密炼料压成1.5-2.5mm的薄片，将3-8片薄片用压延机连续3-8次叠压至2mm厚度，进行机械取向以提高磁特性,

步骤四、将压延后的片经过连续硫化炉进行硫化，得到耐油耐温性优异的柔性铁氧体橡胶磁体。

4.根据权利要求3所述的一项无卤耐油耐高温的柔性铁氧体橡胶磁体的制备方法，其特征在于：密炼的温度是在130～150℃。

5.根据权利要求3所述的一项无卤耐油耐高温的柔性铁氧体橡胶磁体的制备方法，其特征在于：所述机械取向提高磁特性的工艺是通过3-8台压延机连续压延取向。

6.根据权利要求3所述的一项无卤耐油耐高温的柔性铁氧体橡胶磁体的制备方法，其特征在于：所述硫化工艺为微波硫化或热空气硫化或鼓式硫化或红外硫化或平板硫化。