CN106340365B - 一种注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种注塑尼龙12‑稀土永磁颗粒料,其由以下质量百分比的组分混合造粒制成:3~9%尼龙12,0.1~2%增强剂,0.1~1%钝化剂,0.1~1%偶联剂,0.1~1%润滑剂,余量稀土永磁磁粉。本发明配方科学合理,强度与精度高,与市售通用的注塑尼龙12‑稀土永磁颗粒料牌号,如L260、L270、N260、N270相比,颗粒料的弯曲强度、拉伸强度能提高15~30%,吸水率能降低60~80%,能完全满足高端汽车电机、新能源动力汽车水泵转子使用需求。本发明提供了一种注塑尼龙12‑稀土永磁颗粒料的制备方法,工艺步骤简单,对设备要求低,可操作性强。

Description

一种注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料及其制备方法
技术领域
本发明涉及注塑永磁材料生产技术领域,尤其是涉及一种注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料及其制备方法。
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%~20%,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。其中注塑稀土永磁磁体由于磁性能高、器件体积小等因素得到了广泛的应用,如高端汽车电机、新能源动力汽车水泵转子等。
按照不同的树脂类别,注塑稀土永磁磁体可以分为注塑尼龙6-稀土永磁磁体、注塑尼龙12-稀土永磁磁体、注塑PPS(聚苯硫醚)-稀土永磁磁体。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),但含有非极性基团(苯环)导致PPS与稀土永磁磁粉的亲和性欠佳,需12wt%以上的PPS含量才能够很好地包覆稀土永磁磁粉,从而影响了磁性能,一般适用于200℃以上高温、尺寸精度要求苛刻的应用领域;另外,尼龙12的吸水率仅0.98%(20℃、65%RH),虽没有PPS吸水率低,但树脂添加量在7wt%-9wt%,磁性能高,可以满足高端汽车电机、新能源动力汽车水泵转子等应用领域。
现阶段,高端汽车电机、新能源动力汽车水泵转子用注塑稀土永磁磁体要求高磁性能、高强度、高精度、高温退磁率低,因此继续开发一种兼具高强度、高精度、高磁性能及高温退磁率低的永磁颗粒料。
发明内容
本发明是为了解决现有技术的注塑稀土永磁磁体所存在的上述问题,提供了一种配方科学合理,强度与精度高,能完全满足高端汽车电机、新能源动力汽车水泵转子使用需求的注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料。
本发明还提供了一种工艺步骤简单,对设备要求低,可操作性强的注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料的制备方法。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明的一种注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料,其由以下质量百分比的组分混合造粒制成:3~9%尼龙12,0.1~2%增强剂,0.1~1%钝化剂,0.1~1%偶联剂,0.1~1%润滑剂,余量稀土永磁磁粉。本发明对颗粒料的配方进行了优化改进,配方科学合理,与市售通用的注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料牌号,如L260、L270、N260、N270相比,颗粒料的弯曲强度、拉伸强度能提高15~30%,吸水率(23℃、水中饱和,尺寸膨胀率)能降低60~80%,可以满足现有高端汽车电机、新能源动力汽车水泵转子用注塑磁体的严苛要求。
作为优选,所述注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料由以下质量百分比的组分混合造粒制成:5~7.5%尼龙12,0.6~1.2%增强剂,0.3~0.8%钝化剂,0.3~0.8%偶联剂,0.1~0.5%润滑剂,余量稀土永磁磁粉。物料在这配比范围内,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,所述稀土永磁磁粉为各向同性NdFeB磁粉、各向异性NdFeB磁粉或各向异性SmFeN磁粉,。
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。
作为优选,所述钝化剂为醋酸、草酸或甲酸。本发明原创性地选择了醋酸、草酸、甲酸作为磁粉的表面钝化剂,钝化后,会在稀土永磁磁粉表面形成一层不易氧化的钝化层,从而减少了高温造粒、高温注塑时稀土永磁磁粉的氧化,保证其性能。
作为优选,所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
作为优选,所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、EBS或硅油。
一种注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料制备方法,包括以下步骤:
(1)将钝化剂溶于异丙醇中后,加入稀土永磁磁粉中于100~120℃混合20~30min。
(2)将偶联剂溶于异丙醇中后加入上述混合物料中,在100~120℃混合10~20min。
(3)加入尼龙12,在100~120℃的温度继续混粉10~20min。
(4)加入增强剂、润滑剂,在100~120℃温度继续混粉10~20min后将温度升至140~160℃,继续混粉10~20min。
(5)将上述混合的物料注入造粒机,于200~250℃温度进行造粒即得注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料。
因此,本发明具有如下有益效果:
(1)供了一种注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料,配方科学合理,强度与精度高,与市售通用的注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料牌号,如L260、L270、N260、N270相比,颗粒料的弯曲强度、拉伸强度能提高15~30%,吸水率(23℃、水中饱和,尺寸膨胀率)能降低60~80%,能完全满足高端汽车电机、新能源动力汽车水泵转子使用需求;
(2)原创性地选择了醋酸、草酸、甲酸作为磁粉的表面钝化剂,钝化后,会在稀土永磁磁粉表面形成一层不易氧化的钝化层,从而减少了高温造粒、高温注塑时稀土永磁磁粉的氧化,保证其性能;
(3)提供了一种注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料的制备方法,工艺步骤简单,对设备要求低,可操作性强。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1
(1)按5%尼龙12,0.6%增强剂(短切玻纤),0.3~0.8%钝化剂(草酸),0.3~0.8%偶联剂(硅烷偶联剂),0.1~0.5%润滑剂(硬脂酸钙),余量稀土永磁磁粉(国产13-9牌号)的质量百分比配比称取各组分后,将钝化剂溶于异丙醇中后,加入稀土永磁磁粉中于100℃混合20min;
(2)将偶联剂溶于异丙醇中后加入上述混合物料中,在100℃混合10~20min;
(3)加入尼龙12,在100℃的温度继续混粉10min;
(4)加入增强剂、润滑剂,在100℃温度继续混粉10min后将温度升至140℃,继续混粉10min;
(5)将上述混合的物料注入造粒机,于200℃温度进行造粒即得注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料。
实施例2
(1)按7.5%尼龙12,1.2%增强剂(短切云母片),0.8%钝化剂(草酸),0.3~0.8%偶联剂(钛酸酯偶联剂),0.1~0.5%润滑剂(硬脂酸钙),余量稀土永磁磁粉(国产15-10牌号)的质量百分比配比称取各组分后,将钝化剂溶于异丙醇中后,加入稀土永磁磁粉中于120℃混合30min;
(2)将偶联剂溶于异丙醇中后加入上述混合物料中,在120℃混合20min;
(3)加入尼龙12,在120℃的温度继续混粉20min;
(4)加入增强剂、润滑剂,在100~120℃温度继续混粉20min后将温度升至160℃,继续混粉20min;
(5)将上述混合的物料注入造粒机,于250℃温度进行造粒即得注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料。
实施例3
(1)按6%尼龙12,1%增强剂(短切钛酸钾纤维),0.3~0.8%钝化剂(醋酸),0.3~0.8%偶联剂(硅烷偶联剂),0.1~0.5%润滑剂(硬脂酸锌),余量稀土永磁磁粉(国产20-14牌号)的质量百分比配比称取各组分后,将钝化剂溶于异丙醇中后,加入稀土永磁磁粉中于110℃混合25min;
(2)将偶联剂溶于异丙醇中后加入上述混合物料中,在110℃混合18min;
(3)加入尼龙12,在110℃的温度继续混粉15min;
(4)加入增强剂、润滑剂,在110℃温度继续混粉18min后将温度升至150℃,继续混粉15min;
(5)将上述混合的物料注入造粒机,于220℃温度进行造粒即得注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料。
分别测试上述各实施例制得的注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料以及市售通用的L260牌号注塑尼龙12-各向同性NdFeB颗粒料(作为对比例)的弯曲强度、拉伸强度及应用于新能源动力汽车用Φ42.5mm*Φ34.5mm*33.75mm注塑水泵转子时的表磁(Gs)、吸水率(23℃、水中饱和,尺寸膨胀率),测得的结果如下表所示:
从表中可以看出,本发明的注塑尼龙12-稀土永磁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,与市售通用的注塑尼龙12-稀土永磁牌号(对比例)相比,颗粒料的弯曲强度、拉伸强度明显提高,应用于新能源动力汽车用Φ42.5mm*Φ34.5mm*33.75mm注塑水泵转子的吸水率(23℃、水中饱和,尺寸膨胀率)大大降低,因此可完全满足现有高端汽车电机、新能源动力汽车水泵转子用注塑磁体的严苛要求。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案,并非对本发明作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1.一种注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料,其特征在于,其由以下质量百分比的组分混合造粒制成:3~9%尼龙12,0.1~2%增强剂,0.1~1%钝化剂,0.1~1%偶联剂,0.1~1%润滑剂,余量稀土永磁磁粉,所述钝化剂为醋酸、草酸或甲酸;
所述注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将钝化剂溶于异丙醇中后,加入稀土永磁磁粉中于100~120℃混合20~30min;
(2)将偶联剂溶于异丙醇中后加入上述混合物料中,在100~120℃混合10~20min;
(3)加入尼龙12,在100~120℃的温度继续混粉10~20min;
(4)加入增强剂、润滑剂,在100~120℃温度继续混粉10~20min后将温度升至140~160℃,继续混粉10~20min;
(5)将上述混合的物料注入造粒机,于200~250℃温度进行造粒即得注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料。
2.根据权利要求1所述的一种注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料,其特征在于,所述注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料由以下质量百分比的组分混合造粒制成:5~7.5%尼龙12,0.6~1.2%增强剂,0.3~0.8%钝化剂,0.3~0.8%偶联剂,0.1~0.5%润滑剂,余量稀土永磁磁粉。
3.根据权利要求1或2所述的一种注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料,其特征在于,所述稀土永磁磁粉为各向同性NdFeB磁粉、各向异性NdFeB磁粉或各向异性SmFeN磁粉。
4.根据权利要求1或2所述的一种注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料,其特征在于,所述增强剂为短切玻纤、短切云母片或短切钛酸钾纤维。
5.根据权利要求1或2所述的一种注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料,其特征在于,所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
6.根据权利要求1或2所述的一种注塑尼龙12-稀土永磁颗粒料,其特征在于,所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、EBS或硅油。
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