CN104277345A - 一种磁性塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁性塑料及其制备方法，塑料以重量组分计包括：氯化聚乙烯80-100份，磁粉60-70份，氧化铝3-7份，氧化钙2-8份，硬脂酸钡0.3-1份，炭黑3-8份，抗氧剂0.5-1份，固化剂0.5-1份，丁基橡胶1-6份，己内酰胺5-10份，乙二醇月桂酸酰胺1-4份。制备方法为将氯化聚乙烯、磁粉、氧化铝、氧化钙、炭黑、丁基橡胶、己内酰胺和乙二醇月桂酸酰胺于混合机中混合均匀得混合物一，然后与固化剂一起加到反应釜中，在一定温度与惰性气体保护下搅拌反应；再加入硬脂酸钡和抗氧剂，混合均匀后于双螺杆挤出机挤出得磁性塑料。本发明提供的磁性材料具有优良的理化性能与磁性，扩大了该材料的应用范围。

Description

一种磁性塑料及其制备方法
技术领域
本发明属于化工材料领域，具体涉及一种磁性塑料及其制备方法。
背景技术
磁性塑料作为一种新型功能材料，以其固有的特性广泛应用于电子、电气、仪器仪表、通讯等诸多领域.由于磁性塑料的密度小、冲击强度高，可进行切割、切削、钻孔、焊接、层压和压花纹等加工使用时不会发生碎裂，可直接注塑成型，同时,可加工成尺寸精度高、薄壁、复杂形状的制品，可成型带嵌件制品，实现电磁设备的小型化、轻量化、精密化和高性能化。因此，在某些新的领域，烧结磁体正逐步被磁性塑料代替，同时，磁性塑料比烧结磁体耗能低，完全符合国家建设资源节约型、环境友好型社会的战略部署。
目前磁性塑料可分为结构型和复合型两种，结构型是指聚合物本身具有磁性功能，而复合型则是指塑料基体与磁性粉末经过加工复合形成的磁性复合材料，然而，现有技术中，由于相容性及分散性的问题，加工得到的塑料基磁性复合材料的最大磁能面积、力学性能大多不理想。
申请号为201110137071.2的中国专利公开了一种塑料基磁性复合材料，其是由以下质量份的原料组成：40-80份的塑料基体、10-40份的偏铁酸亚铁、10-20份的经过偶联剂表面处理的钕铁硼、5-10份的相容剂、0.5-1份的润滑剂、0.5-1份的抗氧剂，所述的相容剂为POE-g-MAH、SEBS-g-MAH、SMA中的一种；申请号为201110273795.X的中国专利公开了一种塑料磁性成型方法，包括磁性功能材料制备-塑化注入-充磁牵引-保压冷却固化工艺，将多磁性功能材料作为母料按既定比例与其它基体树脂(塑料)混合，通过注塑机塑化后注入具有加热功能的模具型腔内，同时利用充磁机对模具型腔内的熔体进行充磁，使得熔体内处于半熔态的磁性功能材料获得磁性，趋向于向产品表面运动，从而使大多数的磁性材料富集于产品表面，然后经保压后冷却固化，经脱模得到制品；以上专利公开的材料的性能虽然有所改进，然是在实际使用过程中仍然不能满足要求，尤其是材料磁性效果与耐热氧老化一般，仍需进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于为了克服以上现有技术的缺陷而提供一种磁性塑料及其制备方法，
本发明采用以下技术手段实现：
一种磁性塑料，以重量组分计包括：氯化聚乙烯80-100份，磁粉60-70份，氧化铝3-7份，氧化钙2-8份，硬脂酸钡0.3-1份，炭黑3-8份，抗氧剂0.5-1份，固化剂0.5-1份，丁基橡胶1-6份，己内酰胺5-10份，乙二醇月桂酸酰胺1-4份。
所述的磁性塑料，可以优选为以重量组分计包括：氯化聚乙烯88-95份，磁粉65-68份，氧化铝4-6份，氧化钙4-7份，硬脂酸钡0.6-0.8份，炭黑5-8份，抗氧剂0.6-0.8份，固化剂0.7-1份，丁基橡胶3-5份，己内酰胺7-9份，乙二醇月桂酸酰胺2-4份。
以上所述的磁性塑料，抗氧剂可以为抗氧剂NDP。
以上所述的磁性塑料，固化剂可以为乙二胺。
一种以上所述的磁性塑料的制备方法，步骤如下：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将氯化聚乙烯、磁粉、氧化铝、氧化钙、炭黑、丁基橡胶、己内酰胺和乙二醇月桂酸酰胺于混合机中进行混合均匀，得到混合物一；
步骤三，将混合物一与固化剂加入到反应釜中，在温度为80-90℃，惰性气体保护的氛围下搅拌反应60-120分钟，得到混合物二；
步骤四，将硬脂酸钡和抗氧剂加入到混合物二中，搅拌混合均匀，得到混合物三；
步骤五，将混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，得到磁性塑料。
所述的磁性塑料的制备方法，步骤二中混合均匀条件可以为在70-80℃条件下搅拌混合，搅拌速度为150-200转/分钟。
所述的磁性塑料的制备方法，步骤三种惰性气体可以为氮气或氩气。
所述的磁性塑料的制备方法，步骤三中搅拌反应的搅拌速度可以为80-100转/分钟。
所述的磁性塑料的制备方法，步骤五中挤出条件可以为挤出温度为180-220℃，螺杆长径比为12:1，螺杆转速50-60转/分钟。
本发明与现有技术相比优异效果如下：
(1)本发明提供的磁性塑料具有优良的物化性能以及磁性，其中拉伸强度能够达到72MPa以上，断裂伸长率能够达到29％以上，缺口冲击强度能够达到18KJ/m2以上，耐热氧老化时间达到了800小时，最大磁能面积达到了128Kt.A/m。
(2)本发明由于组分中引入了己内酰胺、氧化铝和乙二醇月桂酸酰胺，是的最终材料的耐热氧老化性能与磁性进一步提高，极大增强了材料的整体性能。
具体实施方式：
实施例1
一种磁性塑料，以重量组分计包括：氯化聚乙烯80份，磁粉60份，氧化铝3份，氧化钙2份，硬脂酸钡0.3份，炭黑3份，抗氧剂NDP 0.5份，乙二胺0.5份，丁基橡胶1份，己内酰胺5份，乙二醇月桂酸酰胺1份。
以上所述的磁性塑料的制备方法，步骤如下：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将氯化聚乙烯、磁粉、氧化铝、氧化钙、炭黑、丁基橡胶、己内酰胺和乙二醇月桂酸酰胺于混合机中进行混合均匀，具体为在70℃条件下搅拌混合，搅拌速度为150转/
分钟，得到混合物一；
步骤三，将混合物一与乙二胺加入到反应釜中，在温度为80℃，氮气或氩气保护的氛围下搅拌反应60分钟，其中搅拌速度为80转/分钟，得到混合物二；
步骤四，将硬脂酸钡和抗氧剂加入到混合物二中，搅拌混合均匀，得到混合物三；
步骤五，将混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，挤出条件为挤出温度180℃，螺杆长径比为12:1，螺杆转速50转/分钟，得到磁性塑料。
实施例2
一种磁性塑料，以重量组分计包括：氯化聚乙烯88-95份，磁粉65份，氧化铝4份，氧化钙4份，硬脂酸钡0.6份，炭黑5份，抗氧剂NDP 0.6份，乙二胺0.7份，丁基橡胶3份，己内酰胺7份，乙二醇月桂酸酰胺2份。
以上所述的磁性塑料的制备方法，步骤如下：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将氯化聚乙烯、磁粉、氧化铝、氧化钙、炭黑、丁基橡胶、己内酰胺和乙二醇月桂酸酰胺于混合机中进行混合均匀，具体为在73℃条件下搅拌混合，搅拌速度为160转/
分钟，得到混合物一；
步骤三，将混合物一与乙二胺加入到反应釜中，在温度为85℃，氮气或氩气保护的氛围下搅拌反应70分钟，其中搅拌速度为90转/分钟，得到混合物二；
步骤四，将硬脂酸钡和抗氧剂加入到混合物二中，搅拌混合均匀，得到混合物三；
步骤五，将混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，挤出条件为挤出温度190℃，螺杆长径比为12:1，螺杆转速53转/分钟，得到磁性塑料。
实施例3
一种磁性塑料，以重量组分计包括：氯化聚乙烯92份，磁粉67份，氧化铝5份，氧化钙6份，硬脂酸钡0.7份，炭黑6份，抗氧剂NDP 0.7份，乙二胺0.8份，丁基橡胶4份，己内酰胺8份，乙二醇月桂酸酰胺3份。
以上所述的磁性塑料的制备方法，步骤如下：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将氯化聚乙烯、磁粉、氧化铝、氧化钙、炭黑、丁基橡胶、己内酰胺和乙二醇月桂酸酰胺于混合机中进行混合均匀，具体为在78℃条件下搅拌混合，搅拌速度为180转/
分钟，得到混合物一；
步骤三，将混合物一与乙二胺加入到反应釜中，在温度为85℃，氮气或氩气保护的氛围下搅拌反应80分钟，其中搅拌速度为90转/分钟，得到混合物二；
步骤四，将硬脂酸钡和抗氧剂加入到混合物二中，搅拌混合均匀，得到混合物三；
步骤五，将混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，挤出条件为挤出温度200℃，螺杆长径比为12:1，螺杆转速60转/分钟，得到磁性塑料。
实施例4
一种磁性塑料，以重量组分计包括：氯化聚乙烯95份，磁粉68份，氧化铝6份，氧化钙7份，硬脂酸钡0.8份，炭黑8份，抗氧剂NDP 0.8份，乙二胺1份，丁基橡胶5份，己内酰胺9份，乙二醇月桂酸酰胺4份。
以上所述的磁性塑料的制备方法，步骤如下：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将氯化聚乙烯、磁粉、氧化铝、氧化钙、炭黑、丁基橡胶、己内酰胺和乙二醇月桂酸酰胺于混合机中进行混合均匀，具体为在78℃条件下搅拌混合，搅拌速度为190转/
分钟，得到混合物一；
步骤三，将混合物一与乙二胺加入到反应釜中，在温度为88℃，氮气或氩气保护的氛围下搅拌反应110分钟，其中搅拌速度为90转/分钟，得到混合物二；
步骤四，将硬脂酸钡和抗氧剂加入到混合物二中，搅拌混合均匀，得到混合物三；
步骤五，将混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，挤出条件为挤出温度210℃，螺杆长径比为12:1，螺杆转速60转/分钟，得到磁性塑料。
实施例5
一种磁性塑料，以重量组分计包括：氯化聚乙烯100份，磁粉70份，氧化铝7份，氧化钙8份，硬脂酸钡1份，炭黑8份，抗氧剂NDP 1份，乙二胺1份，丁基橡胶6份，己内酰胺10份，乙二醇月桂酸酰胺4份。
以上所述的磁性塑料的制备方法，步骤如下：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将氯化聚乙烯、磁粉、氧化铝、氧化钙、炭黑、丁基橡胶、己内酰胺和乙二醇月桂酸酰胺于混合机中进行混合均匀，具体为在80℃条件下搅拌混合，搅拌速度为200转/分钟，得到混合物一；
步骤三，将混合物一与乙二胺加入到反应釜中，在温度为90℃，氮气或氩气保护的氛围下搅拌反应120分钟，其中搅拌速度为100转/分钟，得到混合物二；
步骤四，将硬脂酸钡和抗氧剂加入到混合物二中，搅拌混合均匀，得到混合物三；
步骤五，将混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，挤出条件为挤出温度220℃，螺杆长径比为12:1，螺杆转速60转/分钟，得到磁性塑料。
对比例1
一种磁性塑料，以重量组分计包括：氯化聚乙烯92份，磁粉67份，氧化铝5份，氧化钙6份，硬脂酸钡0.7份，炭黑6份，抗氧剂NDP 0.7份，乙二胺0.8份，丁基橡胶4份，乙二醇月桂酸酰胺3份。
以上所述的磁性塑料的制备方法，步骤如下：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将氯化聚乙烯、磁粉、氧化铝、氧化钙、炭黑、丁基橡胶和乙二醇月桂酸酰胺于混合机中进行混合均匀，具体为在78℃条件下搅拌混合，搅拌速度为180转/分钟，得到混合物一；
步骤三，将混合物一与乙二胺加入到反应釜中，在温度为85℃，氮气或氩气保护的氛围下搅拌反应80分钟，其中搅拌速度为90转/分钟，得到混合物二；
步骤四，将硬脂酸钡和抗氧剂加入到混合物二中，搅拌混合均匀，得到混合物三；
步骤五，将混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，挤出条件为挤出温度200℃，螺杆长径比为12:1，螺杆转速60转/分钟，得到磁性塑料。
对比例2
一种磁性塑料，以重量组分计包括：氯化聚乙烯92份，磁粉67份，氧化钙6份，硬脂酸钡0.7份，炭黑6份，抗氧剂NDP 0.7份，乙二胺0.8份，丁基橡胶4份，己内酰胺8份。
以上所述的磁性塑料的制备方法，步骤如下：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将氯化聚乙烯、磁粉、氧化钙、炭黑、丁基橡胶和己内酰胺于混合机中进行混合
均匀，具体为在78℃条件下搅拌混合，搅拌速度为180转/分钟，得到混合物一；
步骤三，将混合物一与乙二胺加入到反应釜中，在温度为85℃，氮气或氩气保护的氛围下
搅拌反应80分钟，其中搅拌速度为90转/分钟，得到混合物二；
步骤四，将硬脂酸钡和抗氧剂加入到混合物二中，搅拌混合均匀，得到混合物三；
步骤五，将混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，挤出条件为挤出温度200℃，螺杆长径比
为12:1，螺杆转速60转/分钟，得到磁性塑料。
对以上实施例以及对比例制备得到的磁性塑料进行性能测试，结果如下：
项目 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/％ 缺口冲击强度KJ/m2 耐热氧老化/h 最大磁能面积/Kt.A/m
实施例1 72 29 18 800 128
实施例2 75 36 23 800 141
实施例3 78 42 25 800 156
实施例4 76 37 22 800 145
实施例5 74 33 23 800 138
对比例1 74 72 20 500 142
对比例2 75 69 21 800 108
从以上结果可以得出，本发明提供的磁性塑料具有优良的物化性能以及磁性，其中拉伸强度能够达到72MPa以上，断裂伸长率能够达到29％以上，缺口冲击强度能够达到18KJ/m2以上，耐热氧老化时间达到了800小时，最大磁能面积达到了128Kt.A/m。其中实施例3制备得到的材料性能最为突出，因此作为最优选实施例。
对比例1与对比例2是以实施例3为基础进行的进一步试验，其中对比例1中没有加入己内酰胺，结果导致产品的耐热氧化时间大为下降，表明该组分可以进一步提升本发明产品的耐热氧化性能；对比例2中没有加入氧化铝和乙二醇月桂酸酰胺，导致最终产品中最大磁能面积相比实施例3有了明显下降，表明该两种组分加入到本发明的产品中会进一步提升产品磁性，在产品组分中原有磁粉的基础上进一步提高。

Claims (9)

1. 一种磁性塑料，其特征在于，以重量组分计包括：氯化聚乙烯80-100份，磁粉60-70份，氧化铝3-7份，氧化钙2-8份，硬脂酸钡0.3-1份，炭黑3-8份，抗氧剂0.5-1份，固化剂0.5-1份，丁基橡胶1-6份，己内酰胺5-10份，乙二醇月桂酸酰胺1-4份。
2. 根据权利要求1所述的磁性塑料，其特征在于，以重量组分计包括：氯化聚乙烯88-95份，磁粉65-68份，氧化铝4-6份，氧化钙4-7份，硬脂酸钡0.6-0.8份，炭黑5-8份，抗氧剂0.6-0.8份，固化剂0.7-1份，丁基橡胶3-5份，己内酰胺7-9份，乙二醇月桂酸酰胺2-4份。
3. 根据权利要求1或2所述的磁性塑料，其特征在于，抗氧剂为抗氧剂NDP。
4. 根据权利要求1或2所述的磁性塑料，其特征在于，固化剂为乙二胺。
5. 一种权利要求1或2所述的磁性塑料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将氯化聚乙烯、磁粉、氧化铝、氧化钙、炭黑、丁基橡胶、己内酰胺和乙二醇月桂酸酰胺于混合机中进行混合均匀，得到混合物一；
步骤三，将混合物一与固化剂加入到反应釜中，在温度为80-90℃，惰性气体保护的氛围下搅拌反应60-120分钟，得到混合物二；
步骤四，将硬脂酸钡和抗氧剂加入到混合物二中，搅拌混合均匀，得到混合物三；
步骤五，将混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，得到磁性塑料。
6. 根据权利要求5所述的磁性塑料的制备方法，其特征在于，步骤二中混合均匀条件为在70-80℃条件下搅拌混合，搅拌速度为150-200转/分钟。
7. 根据权利要求5所述的磁性塑料的制备方法，其特征在于，步骤三种惰性气体为氮气或氩气。
8. 根据权利要求5所述的磁性塑料的制备方法，其特征在于，步骤三中搅拌反应的搅拌速度为80-100转/分钟。
9. 根据权利要求5所述的磁性塑料的制备方法，其特征在于，步骤五中挤出条件为挤出温度为180-220℃，螺杆长径比为12:1，螺杆转速50-60转/分钟。
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