CN105017666A - 一种磁性材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁性材料及其制备方法。所述的磁性材料，由包括以下重量份的组分制成：聚苯乙烯100份，聚乙烯5～20份，相容剂2～6份，聚乙烯缩丁醛2～8份，四氧化三铁8～20份，润滑剂2～5份，抗氧剂1～3份。本发明中采用四氧化三铁作为磁性填料对材料体系进行改性，四氧化三铁在潮湿状态下和空气接触会氧化成三氧化二铁，磁性变弱，本发明采用油酸对四氧化三铁进行表面包覆处理，不仅增加了四氧化三铁的稳定性，同时使四氧化三铁和复合材料体系的结合强度增加，使制得的磁性材料同时具备较好的磁性和力学性能。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种磁性材料及其制备方法。
背景技术
磁性材料在电力、电机、信息、医疗等产业中有广泛的应用，在日常生活中也经常见到各种磁性材料。常见的磁性材料按用途大致分为永磁、软磁、磁记录、磁卡等。将橡胶或塑料等材料加工成磁性材料具有结构设计方便，加工效率高，应用领域广的特点。
橡胶具有包覆性好，填充性好，抗冲击性能强的优点，因此以橡胶为基体制备磁性材料的应用较多。而对于聚苯乙烯塑料而已，由于本身刚性较大，抗冲击性能差，和磁性填料的相容性不好，因此并未作为制备磁性材料的首选原料。而聚苯乙烯泡沫材料的大量应用也导致了废弃物污染的增加。因此对聚苯乙烯废弃塑料进行回收再利用，越来越得到重视。对于聚苯乙烯回收材料而言，抗冲击性能较差制约了回收聚苯乙烯材料的应用领域。而传统对聚苯乙烯进行增韧的手段，多是加入含苯乙烯链段的增韧剂，如SBS、SEBS等，但这些增韧材料的价格普遍偏高，用于回收聚苯乙烯材料中，会导致回收材料的成本大幅度上升。
如能将聚苯乙烯回收材料进行低成本的增韧改性并制备成磁性材料，不仅会提高聚苯乙烯回收材料的应用领域，而且会降低磁性材料的制作成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种成本低，抗冲击性能好的磁性材料及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种磁性材料，由包括以下重量份的组分制成：
优选的，所述的聚苯乙烯熔指为4～30g/10min(测试条件200℃，5kg)。
优选的，所述的聚乙烯为线性低密度聚乙烯。
优选的，所述的相容剂由以下方法制得：
(1)按重量份秤取引发剂0.2～0.8份，偶联剂1～3份，苯乙烯20份，聚苯乙烯100份，聚乙烯60～100份；
(2)将引发剂和偶联剂溶于苯乙烯单体中，混合均匀；
(3)将聚乙烯和聚苯乙烯加入双螺杆挤出机共混，同时在挤出机的机筒中加入溶有引发剂和偶联剂的苯乙烯单体，熔融共混，挤出切粒得到所述相容剂。
优选的，所述的引发剂选自过氧化月桂酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮或过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或一种以上，优选过氧化二碳酸二异丙酯。
优选的，所述的偶联剂选自3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯或四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种或一种以上，优选γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
通过实验发现，将偶联剂和引发剂溶入苯乙烯单体中再对聚苯乙烯和聚乙烯进行反应性共混改性，苯乙烯和聚乙烯的接枝率大幅提升，制得的相容剂对PS和PE的增容效果较传统相容剂更好。当同时采用过氧化二碳酸二异丙酯作为引发剂和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷作为偶联剂时，制得的相容剂的增容效率比其他引发剂和偶联剂制得的相容剂的增容效率提高了15～20％。
聚乙烯缩丁醛具有韧性好，抗冲击性能高的优点，在聚苯乙烯/聚乙烯体系中加入聚乙烯缩丁醛不仅可以改善聚苯乙烯与聚乙烯之间的相容性，同时可以提高聚苯乙烯材料的抗冲击性能。
优选的，所述的四氧化三铁为油酸表面处理过的四氧化三铁。
在一个优选的实施方案中，所述的油酸表面处理过的四氧化三铁按以下步骤制得，先将10g硫酸铁和18g氯化铁加入100ml水中，配制成水溶液，将5g油酸溶入50g氨水中，加入硫酸铁和氯化铁的水溶液中，搅拌均匀，在80℃下反应2小时，将沉淀物过滤水洗后干燥，制得表面包覆处理的四氧化三铁。
优选的，所述的润滑剂选自硬脂酸钙、氧化石蜡、硬脂酸甘油酯中的一种或一种以上。
优选的，所述的抗氧剂选自(聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]])、(2-(3，5-二叔丁基-2-羟苯基)-5-氯苯并三唑)、(1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮)或2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的一种或一种以上。
优选的，所述抗氧剂为(1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮)和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚按重量比为3:1的混合物。
一种上述磁性材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份秤取聚苯乙烯100份，聚乙烯5～20份，相容剂2～6份，聚乙烯缩丁醛2～8份，四氧化三铁8～20份，润滑剂2～5份，抗氧剂1～3份，混合均匀；
(2)将步骤(1)中混合的原料加入双螺杆挤出机中，熔融共混挤出，冷却切粒，制得所述磁性材料。
优选的，所述的挤出温度为170～200℃，螺杆转速为150～220R/min。
优选的，在挤出过程中，先将聚苯乙烯、聚乙烯、聚乙烯缩丁醛、四氧化三铁、润滑剂和抗氧剂进行共混，在双螺杆挤出机中挤出时，在螺杆中段的侧喂料处加入浸泡过苯乙烯的相容剂，其中苯乙烯中含有0.2％重量份引发剂，熔融共混挤出，冷却切粒，制得所述磁性材料。
苯乙烯中加入的引发剂与制备相容剂时的引发剂选用范围相同。
将相容剂用苯乙烯浸泡后再加入挤出机中和其他原料进行共混，可以防止聚苯乙烯降解，提升相容剂的增容效率，从而提高磁性材料的抗冲击性能。
和现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明中采用四氧化三铁作为磁性填料对材料体系进行改性，四氧化三铁在潮湿状态下和空气接触会氧化成三氧化二铁，磁性变弱，本发明采用油酸对四氧化三铁进行表面包覆处理，不仅增加了四氧化三铁的稳定性，同时使四氧化三铁和复合材料体系的结合强度增加，使制得的磁性材料同时具备较好的磁性和力学性能。
(2)本发明对聚苯乙烯增韧过程中不采用SBS橡胶等昂贵的增韧材料，而采用成本较低的聚乙烯材料，降低了生产成本，使得改性后的回收聚苯乙烯材料具有较好的性价比和较好的市场竞争力。
(3)本发明改进了聚苯乙烯相容剂的生产工艺，以及相容剂的使用工艺，在生产相容剂的过程中，通过对配方进行优化，加入苯乙烯单体，提升了相容剂的增容效率，制得的相容剂可以直接用于聚苯乙烯/聚乙烯材料进行改性，使用方便无污染。
(4)本法明中的相容剂在使用过程中对相容剂用苯乙烯进行浸泡处理，进一步提高增容效率和聚苯乙烯/聚乙烯材料的物理性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，实施例中除特殊说明外，含量均为重量份。
实施例1
一种磁性材料，由以下方法制得：
(1)制备相容剂和表面包覆处理的四氧化三铁
按重量份秤取引发剂0.2份，偶联剂1份，苯乙烯20份，聚苯乙烯100份，聚乙烯60份；将引发剂和偶联剂溶于苯乙烯单体中，混合均匀；将聚乙烯和聚苯乙烯加入双螺杆挤出机共混，同时在挤出机的机筒中加入溶有引发剂和偶联剂的苯乙烯单体，熔融共混，挤出切粒得到所述相容剂；
其中所述的引发剂选自过氧化月桂酰，所述的偶联剂选自3-氨丙基三乙氧基硅烷；
将10g硫酸铁和18g氯化铁加入100ml水中，配制成水溶液，将5g油酸溶入50g氨水中，加入硫酸铁和氯化铁的水溶液中，搅拌均匀，在80℃下反应2小时，将沉淀物过滤水洗后干燥，制得表面包覆处理的四氧化三铁；
(2)按重量份秤取聚苯乙烯100份，聚乙烯5份，相容剂2份，聚乙烯缩丁醛2份，表面包覆处理的四氧化三铁8份，润滑剂2份，抗氧剂1份，混合均匀；
其中所述的聚苯乙烯为回收聚苯乙烯，熔指4g/10min，所述的聚乙烯为线性低密度聚乙烯，所述的抗氧剂选自(聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]])；所述的润滑剂为硬脂酸钙；
(3)将步骤(2)中混合的原料加入双螺杆挤出机中，熔融共混挤出，挤出温度为170～200℃，螺杆转速为150～220R/min，冷却切粒，制得所述磁性材料。
实施例2
一种磁性材料，由以下方法制得：
(1)制备相容剂和表面包覆处理的四氧化三铁
按重量份秤取引发剂0.8份，偶联剂3份，苯乙烯20份，聚苯乙烯100份，聚乙烯100份；将引发剂和偶联剂溶于苯乙烯单体中，混合均匀；将聚乙烯和聚苯乙烯加入双螺杆挤出机共混，同时在挤出机的机筒中加入溶有引发剂和偶联剂的苯乙烯单体，熔融共混，挤出切粒得到所述相容剂；
其中所述的引发剂选自过氧化苯甲酸叔丁酯，所述的偶联剂选自γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷；
(2)按重量份秤取聚苯乙烯100份，聚乙烯20份，相容剂6份，聚乙烯缩丁醛8份，表面包覆处理的四氧化三铁20份，润滑剂5份，抗氧剂3份，混合均匀；
其中所述的聚苯乙烯为回收聚苯乙烯，熔指30g/10min；所述的聚乙烯为回收聚乙烯；
所述的抗氧剂选自(1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮)；所述的润滑剂为氧化石蜡；
(3)将步骤(2)中混合的原料加入双螺杆挤出机中，熔融共混挤出，挤出温度为170～200℃，螺杆转速为150～220R/min，冷却切粒，制得所述磁性材料。
实施例3
一种磁性材料，由以下方法制得：
(1)制备相容剂和表面包覆处理的四氧化三铁
按重量份秤取引发剂0.6份，偶联剂2份，苯乙烯20份，聚苯乙烯100份，聚乙烯80份；将引发剂和偶联剂溶于苯乙烯单体中，混合均匀；将聚乙烯和聚苯乙烯加入双螺杆挤出机共混，同时在挤出机的机筒中加入溶有引发剂和偶联剂的苯乙烯单体，熔融共混，挤出切粒得到所述相容剂。
其中所述的引发剂选过氧化二碳酸二异丙酯，所述的偶联剂选自γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷；
(2)按重量份秤取聚苯乙烯100份，聚乙烯12份，相容剂4份，聚乙烯缩丁醛5份，表面包覆处理的四氧化三铁15份，润滑剂4份，抗氧剂2份，混合均匀；
其中所述的聚苯乙烯为回收聚苯乙烯，熔指15g/10min，所述的聚乙烯为线性低密度聚乙烯；所述抗氧剂为(1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮)和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚按重量比为3:1的混合物；所述的润滑剂为硬脂酸甘油酯；
(3)将步骤(2)中混合的原料加入双螺杆挤出机中，熔融共混挤出，挤出温度为170～200℃，螺杆转速为150～220R/min，冷却切粒，制得所述磁性材料。
实施例4
一种磁性材料，由以下方法制得：
(1)制备相容剂
按重量份秤取引发剂0.6份，偶联剂2份，苯乙烯20份，聚苯乙烯100份，聚乙烯80份；将引发剂和偶联剂溶于苯乙烯单体中，混合均匀；将聚乙烯和聚苯乙烯加入双螺杆挤出机共混，同时在挤出机的机筒中加入溶有引发剂和偶联剂的苯乙烯单体，熔融共混，挤出切粒得到所述相容剂。
其中所述的引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯，所述的偶联剂选自γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷；
(2)按重量份秤取聚苯乙烯100份，聚乙烯12份，相容剂4份，聚乙烯缩丁醛5份，四氧化三铁10份，润滑剂3份，抗氧剂3份，将除相容剂外的其他组分混合均匀；
其中所述的聚苯乙烯为回收聚苯乙烯，熔指15g/10min，所述的聚乙烯为线性低密度聚乙烯；所述抗氧剂为(1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮)和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚按重量比为3:1的混合物；所述的润滑剂为硬脂酸钙；
(3)将步骤(2)中混合的原料加入双螺杆挤出机中，在螺杆中段的侧喂料处加入浸泡过含有0.2％重量份过氧化二碳酸二异丙酯的苯乙烯的相容剂，熔融共混挤出，挤出温度为170～200℃，螺杆转速为150～220R/min，冷却切粒，制得所述磁性材料。
实施例5
一种磁性材料，由以下方法制得：
(1)制备相容剂
按重量份秤取引发剂0.6份，偶联剂2份，苯乙烯20份，聚苯乙烯100份，聚乙烯80份；将引发剂和偶联剂溶于苯乙烯单体中，混合均匀；将聚乙烯和聚苯乙烯加入双螺杆挤出机共混，同时在挤出机的机筒中加入溶有引发剂和偶联剂的苯乙烯单体，熔融共混，挤出切粒得到所述相容剂。
其中所述的引发剂选过氧化二碳酸二异丙酯，所述的偶联剂选自γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷；
(2)按重量份秤取聚苯乙烯100份，聚乙烯20份，相容剂6份，聚乙烯缩丁醛8份，四氧化三铁16份，润滑剂4份，抗氧剂3份，将除相容剂外的其他组分混合均匀；
其中所述的聚苯乙烯为回收聚苯乙烯，熔指15g/10min，所述的聚乙烯为线性低密度聚乙烯；所述抗氧剂为(1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮)和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚按重量比为3:1的混合物；所述的润滑剂为硬脂酸钙；
(3)将步骤(2)中混合的原料加入双螺杆挤出机中，在螺杆中段的侧喂料处加入浸泡过含有0.2％重量份过氧化二碳酸二异丙酯的苯乙烯的相容剂，熔融共混挤出，挤出温度为170～200℃，螺杆转速为150～220R/min，冷却切粒，制得所述磁性材料。
实施例中制得的磁性材料均具备较好的磁性，特别是实施例2和实施例3得到的产品磁力较强，对各实施例中的磁性材料进行力学性能测试，测试结果如下：
表1
以上所述实施例只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的原理所做的等效变化或修饰，均应在本发明专利申请范围内。
Claims (10)
1.一种磁性材料，其特征在于，由包括以下重量份的组分制成：
2.根据权利要求1所述的一种磁性材料，其特征在于，所述的聚苯乙烯熔指为4～30g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种磁性材料，其特征在于，所述的聚乙烯为线性低密度聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种磁性材料，其特征在于，所述的相容剂由以下方法制得：
(1)按重量份秤取引发剂0.2～0.8份，偶联剂1～3份，苯乙烯20份，聚苯乙烯100份，聚乙烯60～100份；
(2)将引发剂和偶联剂溶于苯乙烯单体中，混合均匀；
(3)将聚乙烯和聚苯乙烯加入双螺杆挤出机共混，同时在挤出机的机筒中加入溶有引发剂和偶联剂的苯乙烯单体，熔融共混，挤出切粒得到所述相容剂。
5.根据权利要求4所述的一种磁性材料，其特征在于，所述的引发剂选自过氧化月桂酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮或过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或一种以上，优选过氧化二碳酸二异丙酯。
6.根据权利要求4所述的一种磁性材料，其特征在于，所述的偶联剂选自3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯或四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种或一种以上，优选γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
7.根据权利要求1所述的一种磁性材料，其特征在于，所述的四氧化三铁为油酸表面处理过的四氧化三铁。
8.根据权利要求1所述的一种磁性材料，其特征在于，所述的润滑剂选自硬脂酸钙、氧化石蜡、硬脂酸甘油酯中的一种或一种以上。
9.根据权利要求1所述的一种磁性材料，其特征在于，所述的抗氧剂选自(聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]])、(2-(3，5-二叔丁基-2-羟苯基)-5-氯苯并三唑)、(1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮)或2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的一种或一种以上。
10.一种如权利要求1～8所述的磁性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份秤取聚苯乙烯100份，聚乙烯5～20份，相容剂2～6份，聚乙烯缩丁醛2～8份，四氧化三铁8～20份，润滑剂2～5份，抗氧剂1～3份，混合均匀；
(2)将步骤(1)中混合的原料加入双螺杆挤出机中，熔融共混挤出，冷却切粒，制得所述磁性材料。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN105860314A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-08-17 | 福建盈浩工艺制品有限公司 | 一种利用废弃塑料制备的环保圣诞球 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151104 |