CN105034243A

CN105034243A - 静磁场中磁性复合材料的注射成型制备方法

Info

Publication number: CN105034243A
Application number: CN201510403198.2A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-10
Filing date: 2015-07-10
Publication date: 2015-11-11

Abstract

本发明公开了静磁场中磁性复合材料的注射成型制备方法。其步骤为：1）将铁磁性颗粒与热塑性塑料或者与热固性塑料和固化剂的混合物加热混合均匀；2）将原料在一定压力下注射入模具，注射温度为140～260℃，在模具处施加静磁场，磁场强度为0.01～2.0T；3）保压一段时间后，塑件冷却到一定的温度即可开模，在推出机构的作用下将塑件推出模外，得到产品。本发明方法的优点是：利用成熟的注射成型方法制备磁性复合材料，通过调整磁场强度、磁场梯度及其它制备工艺参数，可以在很大的厚度范围内方便地制备出成分连续变化且可控的复合材料。

Description

静磁场中磁性复合材料的注射成型制备方法

技术领域

本发明涉及静磁场中磁性复合材料的注射成型制备方法，属于材料制备领域。

背景技术

注射成型塑料在注塑机加热料筒中塑化后，由柱塞或往复螺杆注射到闭合模具的模腔中形成制品的塑料加工方法。此法能加工外形复杂、尺寸精确或带嵌件的制品，生产效率高。注射成型几乎适用于所有的热塑性塑料。注射成型也成功地用于成型某些热固性塑料。注射成型的成型周期短(几秒到几分钟)，成型制品质量可由几克到几十千克，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的模塑品。因此，该方法适应性强，生产效率高。用于注塑的物料须有良好流动性，才能充满模腔以得到制品。

磁性复合材料是以高分子为基体与磁性材料复合而成的一类复合材料。由于其质量轻、加工容易，并且可以根据需要进行设计等，已越来越引起人们的注意。磁性复合材料的聚合物基体分为橡胶类、热固性树脂和热塑性树脂类三种。橡胶类的集体包括天然橡胶与合成橡胶，以后者为主。这类基体主要用于柔性磁体复合材料。热固性树脂一般用环氧树脂，加工稳定性和综合磁性能较好。热塑性树脂对材料的耐热性和耐化学性等有影响。

磁性复合材料在实际使用过程中，主要是利用其内禀磁性，并且通常是非强磁场合，比如：磁贴。这种情况下，我们希望磁贴的吸引面磁性较强，而另外一面磁性较弱或者无磁性。而实际情况是，现在制备出来的磁性复合材料在两个面的磁性是相同的。其缺点是非常明显的，需要强磁性的面上磁性不足，而不需要磁性的面上磁性又太强。如果能够实现一面磁性强，而另外一面磁性弱，这将是非常理想的。

实际上，磁性复合材料中磁性组元具有磁场相应特性，而聚合物基体基本无磁性，因此可以利用组元不同的磁响应，通过磁场控制磁性组元在体系内的分布来制备磁性复合材料。我们小组在注射成型基础上，利用静磁场控制磁性组元的移动，成功制备出了成分连续的磁性复合材料。

本发明的原理是：磁性颗粒在磁场会受到磁性作用，磁力F的大小为：

其中，V是颗粒体积，为磁化率，H为磁场强度，gradH为磁场梯度。磁化率为磁性物质的本征特性，由材料自身确定。因此，磁性颗粒在磁场中的磁力与磁场强度和磁场梯度的乘积有关，磁场强度越大，磁场梯度越大，磁力越强。而如果虽然磁场强度大，而磁场梯度小，磁力却很小。比如，在匀强磁场中，磁场梯度为零，此时即便磁场强度再大，粒子受到的磁力永远为零。

本发明突出的优点就是利用成熟的注射成型方法制备磁性复合材料，通过调整磁场强度、磁场梯度及其它制备工艺参数，可以在很大的厚度范围内方便地制备出成分连续变化且可控的复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供静磁场中磁性复合材料的注射成型制备方法。

它的步骤为：

步骤1）原料准备

在100份的热塑性塑料或者热固性塑料与固化剂的混合物中加入5～100份铁磁性颗粒，在120～240℃混合均匀；

所述的热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等；

所述的热固性塑料为不饱和聚酯树脂、环氧树脂和酚醛树脂等；

所述的固化剂为聚酰胺、六次甲基四胺、间苯二甲二胺和苯乙烯；

所述的铁磁性颗粒为Fe、Co、Ni、稀土永磁、铁氧体和磁性非晶纳米晶等；

步骤2）磁场中注射成型

将原料在一定压力下注射入模具，注射温度为140～260℃，在模具处施加静磁场，磁场强度为0.01～2.0T；

所述的磁场是由线圈、电磁铁或永磁体产生。在磁场中，泥料中磁性组元粒被磁化，进而受磁力作用被吸引向一端，弱磁性陶瓷颗粒则在压力梯度作用下被驱赶至另一端，进而在体系内部形成分布梯度。降低磁场强度，成分梯度减小；磁场强度升高，成分梯度则增大；

步骤3）冷却、脱模

保压一段时间后，塑件冷却到一定的温度即可开模，在推出机构的作用下将塑件推出模外，得到产品；

制备的样品经电子探针分析，磁性组元在体系内部呈连续梯度分布。

本发明的优点是：

1）通过施加静磁场，可以在很大成分范围内制备出磁性复合材料；

2）改变磁场强度，可以控制材料内组分的分布梯度；

3）利用成熟的工艺注射成型方法使制备梯度材料的手续简化、成本降低。

具体实施方式

实施例1：

步骤1）原料准备

在100份的聚乙烯中加入5份铁磁性Fe颗粒，在120℃混合均匀；

步骤2）磁场中注射成型

将原料在一定压力下注射入模具，注射温度为140℃，在模具处施加静磁场，磁场强度为0.01T；

步骤3）冷却、脱模

保压一段时间后，塑件冷却到一定的温度即可开模，在推出机构的作用下将塑件推出模外，得到产品。

实施例2：

步骤1）原料准备

在100份的聚丙烯中加入20份铁磁性Co颗粒，在160℃混合均匀；

步骤2）磁场中注射成型

将原料在一定压力下注射入模具，注射温度为180℃，在模具处施加静磁场，磁场强度为0.1T；

步骤3）冷却、脱模

实施例3：

步骤1）原料准备

在100份的聚苯乙烯中加入50份铁磁性Ni颗粒，在180℃混合均匀；

步骤2）磁场中注射成型

将原料在一定压力下注射入模具，注射温度为200℃，在模具处施加静磁场，磁场强度为0.5T；

步骤3）冷却、脱模

实施例4：

步骤1）原料准备

在100份的不饱和聚酯树脂与聚酰胺的混合物中加入70份铁磁性SmCo₅颗粒，在200℃混合均匀；

步骤2）磁场中注射成型

将原料在一定压力下注射入模具，注射温度为220℃，在模具处施加静磁场，磁场强度为1.0T；

步骤3）冷却、脱模

实施例5：

步骤1）原料准备

在100份的环氧树脂与六次甲基四胺的混合物中加入100份铁磁性锶铁氧体颗粒，在240℃混合均匀；

步骤2）磁场中注射成型

将原料在一定压力下注射入模具，注射温度为260℃，在模具处施加静磁场，磁场强度为2.0T；

步骤3）冷却、脱模

实施例6：

步骤1）原料准备

在100份的环氧树脂与间苯二甲二胺的混合物中加入10份铁磁性

Fe-Cu-Nb-Si-B颗粒，在180℃混合均匀；

步骤2）磁场中注射成型

将原料在一定压力下注射入模具，注射温度为200℃，在模具处施加静磁场，磁场强度为0.3T；

步骤3）冷却、脱模

实施例7：

步骤1）原料准备

在100份的酚醛树脂与苯乙烯的混合物中加入5～100份铁磁性Al-Ni-Co颗粒，在150℃混合均匀；

步骤2）磁场中注射成型

将原料在一定压力下注射入模具，注射温度为170℃，在模具处施加静磁场，磁场强度为0.8T；

步骤3）冷却、脱模

以上各实施例中，所制备的样品经电子探针分析发现，在材料内部磁性组元均呈连续梯度分布。

Claims

1.静磁场中磁性复合材料的注射成型制备方法，其特征在于它的步骤为：

步骤1）原料准备

步骤2）磁场中注射成型

步骤3）冷却、脱模

2.根据权利要求1所述的静磁场中磁性复合材料的注射成型制备方法，其特征在于所述的热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等。

3.根据权利要求1所述的静磁场中磁性复合材料的注射成型制备方法，其特征在于所述的热固性塑料为不饱和聚酯树脂、环氧树脂和酚醛树脂等。

4.根据权利要求1所述的静磁场中磁性复合材料的注射成型制备方法，其特征在于所述的固化剂为聚酰胺、六次甲基四胺、间苯二甲二胺和苯乙烯等。

5.根据权利要求1所述的静磁场中磁性复合材料的注射成型制备方法，其特征在于所述的铁磁性颗粒为Fe、Co、Ni、稀土永磁、铁氧体和磁性非晶纳米晶等。

6.根据权利要求1所述的静磁场中磁性复合材料的注射成型制备方法，其特征在于所述的磁场是由线圈、电磁铁或永磁体产生。