CN105585838B - 一种注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料及制备方法 - Google Patents

一种注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种注塑尼龙12‑永磁铁氧体颗粒料及制备方法。它由以下组分混合造粒制成，包括永磁铁氧体磁粉、尼龙12、增强剂、分散剂、偶联剂和润滑剂；具体包括如下步骤：(1)磁粉表面处理：放永磁铁氧体磁粉于混粉缸内，加入适量比例的分散剂、偶联剂；(2)加入尼龙12；(3)加入增强剂、润滑剂；(4)造粒：将上述混匀的尼龙12‑永磁铁氧体磁粉混合物注入造粒机，进行造粒。本发明的有益效果是：与市售通用的注塑尼龙12‑永磁铁氧体颗粒料牌号相比，颗粒料的弯曲强度、拉伸强度能提高20％‑50％；高强度、高精度，可以满足现有汽车电机(特别是高端新能源动力汽车电机)、高端家电电机用注塑磁体的严苛要求。

Description

一种注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料及制备方法
技术领域
本发明涉及注塑永磁材料生产相关技术领域，尤其是指一种注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料及制备方法。
背景技术
粘结磁体是磁性粉末与树脂、橡胶或低熔点金属等粘结剂均匀混合，然后用注射成型、模压成型或挤出成型等方法制成的聚合物基复合永磁材料，是永磁材料中的一个重要分支。所用的粘结剂材料主要有2类：聚合物(如橡胶、热塑性或热固性树脂)和低熔点金属(如Zn、Sn、Cu、AI及其合金等)。
注射成型法是将磁粉和树脂的粉料混炼、造粒，然后将造粒后颗粒料注入注塑机内加热熔化，使之具有良好的流动性，在这种状态下将该颗粒料以熔融状态注入具有取向磁场的金属模具内，冷却后形成所要求的复杂形状的磁体器件。相比于一般模压成型，注塑成型的优点有：1、颗粒料的树脂含量达7％～12％，且在颗粒料熔融状态下成型，流动性好、强度较高；2、成型自由度高，可制成形状复杂、形状不规则的器件，且不需喷涂等防氧化措施；3、可与轴等注塑成镶嵌类产品，而镶嵌类产品要求磁体强度很高；4、成型压力低，模具损耗低，注塑成型时在高于尼龙、PPS等树脂熔点的温度成型，而模压成型一般为常温，模具损耗较大。
现阶段，注塑磁体一般分为注塑永磁铁氧体磁体、注塑各向同性钕铁硼磁体、注塑各向异性钕铁硼磁体、注塑SmFeN磁体及注塑复合磁体等。其中注塑永磁铁氧体磁体由于成本低、单位价格磁性能高、成型容易等因素得到了广泛的应用，应用在如家电电机、汽车电机、仪表盘、磁传感器等领域。
按照不同的树脂类别，注塑永磁铁氧体磁体可以分为注塑尼龙6-永磁铁氧体磁体、注塑尼龙12-永磁铁氧体磁体、注塑PPS(聚苯硫醚)-永磁铁氧体磁体。其中尼龙6的价格最低，但吸水率最高，达4.4％(20℃、65％RH)，适用于对尺寸精度要求不高的应用领域；而PPS(聚苯硫醚)的熔点达280℃，吸水率最低，仅0.02％(20℃、65％RH)，但价格昂贵，适用于200℃以上高温、尺寸精度要求苛刻的应用领域；尼龙12则比较适中，其吸水率仅0.98％(20℃、65％RH)，虽没有PPS吸水率低，但已可以满足一般汽车电机、高端家电电机等应用领域的要求。
现阶段，注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料的强度、精度还不够高，无法满足汽车电机(特别是高端新能源动力汽车电机)、高端家电电机用注塑磁体的严苛要求。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种高强度、高精度的注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料及制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料，由以下重量百分比的组分混合造粒制成：永磁铁氧体磁粉为87％-93％，尼龙12为6％-12％，增强剂为0.1％-2％，分散剂为0.1％-1％，偶联剂为0.1％-1％，润滑剂为0.1％-1％。
作为优选，所述永磁铁氧体磁粉为各向异性Sr永磁铁氧体磁粉，其含量为88.5％-91％。在这个区间可以达到磁性能、颗粒料流动性、磁体强度的最佳值。
作为优选，所述尼龙12的含量为8％-10.5％。在这个区间可以达到磁性能、颗粒料流动性、磁体强度的最佳值。
作为优选，所述增强剂为短切玻纤、短切云母片或短切钛酸钾纤维，其含量为0.3％-1.2％。在这个区间可以达到磁性能、颗粒料流动性、磁体强度的最佳值。
作为优选，所述分散剂为偏磷酸钠、磷酸钠或三聚磷酸钠，其含量为0.1％-0.5％。
作为优选，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，其含量为0.3％-0.8％。
本发明还提供了一种注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)磁粉表面处理：放永磁铁氧体磁粉于混粉缸内，加入适量比例的分散剂、偶联剂，在100℃-120℃的温度混粉20-40min；
(2)加入尼龙12，在100℃-120℃的温度继续混粉10-30min；
(3)加入增强剂、润滑剂，在100℃-120℃的温度继续混粉10-20min，并将温度升至140℃-160℃，继续混粉10-30min；
(4)造粒：将上述混匀的尼龙12-永磁铁氧体磁粉混合物注入造粒机，进行造粒。
作为优选，在步骤(1)中，所述的分散剂和偶联剂预先溶于异丙醇中。
作为优选，在步骤(4)中，造粒温度控制在220℃-270℃。
本发明的有益效果是：与市售通用的注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料牌号相比，颗粒料的弯曲强度、拉伸强度能提高20％-50％；通过对现有注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料的强度、尺寸精度方面的改进，可以满足现有汽车电机(特别是高端新能源动力汽车电机)、高端家电电机用注塑磁体的严苛要求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1：
一种注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料，由100kg永磁Sr铁氧体磁粉，10kg尼龙12，0.90kg短切玻纤，0.25kg偏磷酸钠，0.50kg硅烷偶联剂，0.25kg硬脂酸钙混合造粒制成。
按照下述方法制备：
1)磁粉表面处理：放100kg永磁Sr铁氧体磁粉于混粉缸内，加入0.25kg偏磷酸钠、0.50kg硅烷偶联剂(预先溶于5L异丙醇中)，在120℃的温度下混粉30min；
2)加入10kg尼龙12，在120℃的温度继续混粉15min；
3)加入0.90kg短切玻纤、0.25kg硬脂酸钙，在120℃的温度继续混粉15min，并将温度升至150℃，继续混粉15min；
4)造粒：将上述混匀的尼龙12-永磁铁氧体磁粉混合物注入造粒机，造粒温度控制在220℃。
检验测试，颗粒料的弯曲强度、拉伸强度及应用于一款新能源动力汽车电机用Φ20mm注塑马达转子的吸水率(23℃、水中饱和，尺寸膨胀率)等性能结果见表1所示。
实施例2：
一种注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料，由100kg永磁Sr铁氧体磁粉，9.8kg尼龙12，0.90kg短切云母片，0.25kg偏磷酸钠，0.50kg硅烷偶联剂，0.40kg硅油混合造粒制成。
按照下述方法制备：
1)磁粉表面处理：100kg永磁Sr铁氧体磁粉于混粉缸内，加入0.25kg偏磷酸钠、0.5kg硅烷偶联剂(溶于5L异丙醇)，在110℃的温度混粉20min；
2)加入9.8kg尼龙12，在110℃的温度继续混粉10min；
3)加入0.9kg短切云母片、0.40kg硅油，在110℃的温度继续混粉10min，并将温度升至160℃，继续混粉10min；
4)造粒：将上述混匀的尼龙12-永磁铁氧体磁粉混合物注入造粒机，造粒温度控制在240℃。
检验测试，颗粒料的弯曲强度、拉伸强度及应用于一款新能源动力汽车电机用Φ20mm注塑马达转子的吸水率(23℃、水中饱和，尺寸膨胀率)等性能结果见表1所示。
实施例3：
一种注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料，由100kg永磁Sr铁氧体磁粉，10.3kg尼龙12，0.60kg短切钛酸钾纤维，0.25kg三聚磷酸钠，0.50kg硅烷偶联剂，0.20kgEBS混合造粒制成。
按照下述方法制备：
1)磁粉表面处理：100kg永磁Sr铁氧体磁粉于混粉缸内，加入0.25kg三聚磷酸钠、0.50kg硅烷偶联剂(溶于5L异丙醇)，在100℃的温度混粉40min；
2)加入10.3kg尼龙12，在100℃的温度继续混粉30min；
3)加入0.60kg短切钛酸钾纤维、0.20kgEBS，在100℃的温度继续混粉20min，并将温度升至140℃，继续混粉30min；
4)造粒：将上述混匀的尼龙12-永磁铁氧体磁粉混合物注入造粒机，造粒温度控制在270℃。
检验测试，颗粒料的弯曲强度、拉伸强度及应用于一款新能源动力汽车电机用Φ20mm注塑马达转子的吸水率(23℃、水中饱和，尺寸膨胀率)等性能结果见表1所示。
比较例1：
一种注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料，由100kg永磁Sr铁氧体磁粉，10.90kg尼龙12，0.25kg偏磷酸钠，0.50kg硅烷偶联剂，0.25kg硬脂酸钙混合造粒制成，配方上与实施例1不同的是没有添加增强剂，而增加了0.9kg的尼龙12。
按照下述方法制备：
1)磁粉表面处理：100kg永磁Sr铁氧体磁粉于混粉缸内，加入0.25kg偏磷酸钠、0.50kg硅烷偶联剂(溶于5L异丙醇)，在120℃的温度混粉30min；
2)加入10.90kg尼龙12，在120℃的温度继续混粉15min；
3)加入0.25kg硬脂酸钙，在120℃的温度继续混粉15min；
4)造粒：将上述混匀的尼龙12-永磁铁氧体磁粉混合物注入造粒机，造粒温度控制在220℃。
检验测试，颗粒料的弯曲强度、拉伸强度及应用于一款新能源动力汽车电机用Φ20mm注塑马达转子的吸水率(23℃、水中饱和，尺寸膨胀率)等性能结果见表1所示。
比较例2：
一种注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料，由100kg永磁Sr铁氧体磁粉，10.90kg尼龙12，0.25kg三聚磷酸钠，0.50kg硅烷偶联剂，0.20kgEBS混合造粒制成，配方上与实施例3不同的是没有添加增强剂，而增加了0.6kg的尼龙12。
按照下述方法制备：
1)磁粉表面处理：100kg永磁Sr铁氧体磁粉于混粉缸内，加入0.25kg三聚磷酸钠、0.50kg硅烷偶联剂(溶于5L异丙醇)，在100℃的温度混粉40min；
2)加入10.9kg尼龙12，在100℃的温度继续混粉30min；
3)加入0.20kgEBS，在100℃的温度继续混粉20min；
4)造粒：将上述混匀的尼龙12-永磁铁氧体磁粉混合物注入造粒机，造粒温度控制在270℃。
检验测试，颗粒料的弯曲强度、拉伸强度及应用于一款新能源动力汽车电机用Φ20mm注塑马达转子的吸水率(23℃、水中饱和，尺寸膨胀率)等性能结果见表1所示。
比较例3：
采用市售通用的26S牌号注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料，进行比较。
检验测试，颗粒料的弯曲强度、拉伸强度及应用于一款新能源动力汽车电机用Φ20mm注塑马达转子的吸水率(23℃、水中饱和，尺寸膨胀率)等性能结果见表1所示。
比较例4：
采用市售通用的27E牌号注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料，进行比较。
检验测试，颗粒料的弯曲强度、拉伸强度及应用于一款新能源动力汽车电机用Φ20mm注塑马达转子的吸水率(23℃、水中饱和，尺寸膨胀率)等性能结果见表1所示。
表1
从表1中可以看出，本发明的注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料采用了短切玻纤、短切云母片、短切钛酸钾纤维等增强剂，达到了高强度、高精度的目的，与不添加增强剂的注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料(比较例1、比较例2)及市售通用的注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料牌号(比较例3、比较例4)，颗粒料的弯曲强度、拉伸强度能提高20％-50％；应用于一款新能源动力汽车电机用Φ20mm注塑马达转子的吸水率(23℃、水中饱和，尺寸膨胀率)能降低50％-80％，从而很好地可以满足现有汽车电机(特别是高端新能源动力汽车电机)、高端家电电机用注塑磁体的严苛要求。

Claims (3)

1.一种注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料，其特征是，由以下重量百分比的组分混合造粒制成：永磁铁氧体磁粉为88.5％-91％，尼龙12为8％-10.5％，增强剂为0.3％-1.2％，分散剂为0.1％-0.5％，偶联剂为0.3％-0.8％，润滑剂为0.1％-0.5％；
所述增强剂为短切玻纤、短切云母片或短切钛酸钾纤维；
所述分散剂为偏磷酸钠、磷酸钠或三聚磷酸钠；
所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、EBS或硅油；所述永磁铁氧体磁粉为各向异性Sr永磁铁氧体磁粉；
所述的注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料的制备方法，其特征是，具体包括如下步骤：
(1)磁粉表面处理：放永磁铁氧体磁粉于混粉缸内，加入适量比例的分散剂、偶联剂，在100℃-120℃的温度混粉20-40min；
(2)加入尼龙12，在100℃-120℃的温度继续混粉10-30min；
(3)加入增强剂、润滑剂，在100℃-120℃的温度继续混粉10-20min，并将温度升至140℃-160℃，继续混粉10-30min；
(4)造粒：将上述混匀的尼龙12-永磁铁氧体磁粉混合物注入造粒机，进行造粒。
2.根据权利要求1所述的一种注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料，其特征是，在步骤(1)中，所述的分散剂和偶联剂预先溶于异丙醇中。
3.根据权利要求1所述的一种注塑尼龙12-永磁铁氧体颗粒料，其特征是，在步骤(4)中，造粒温度控制在220℃-270℃。
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