CN106893313A - 用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物及制备方法，其特征在于：该聚合物的原料包括：纳米材料5.0wt％‑25.0wt％，树脂50.0wt％‑70.0wt％，热塑性弹性体2.0wt％‑15.0wt％，增韧剂2.0wt％‑15.0wt％，偶联剂0.2wt％‑5.0wt％，润滑剂0.2wt％‑5.0wt％。本发明通过添加无机的纳米材料和有机的热塑性弹性体，增韧剂等相互高效的配合，可以极大地改善传统注塑方法中的磁粉跟树脂粘结剂的相容性及分散性，在提高注塑磁性材料的弯曲强度，拉伸强度等性能的同时，也可以提高注塑磁性材料的流动性及加工性能。

Description

用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物及制备方法

技术领域

本发明属于一种用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物及制备方法，尤其涉及纳米材料，树脂，热塑性弹性体，偶联剂，润滑剂等材料在注塑磁材料的改性应用。

背景技术

纳米材料又称超微颗粒材料，其主要由1～100nm尺寸的纳米粒子组成，由于其纳米颗粒尺寸小到一定的尺寸时，其在新型改性材料领域表现出各种特性，利用这些特性，可以高效地改进高分子材料的刚性、延展性和强度及尺寸稳定性等。

近年来，有许多文献已发表过纳米材料在改性材料中的广泛应用，并取得较大的进展。其中比较典型的无机刚性粒子增韧理论，无机刚性粒子的尺寸大小对于材料的改性效果影响很大，1～1000nm的小粒径无机颗粒均匀地分散在基体材料中，当基体材料受到冲击时，粒子跟基体会产生一定的塑形性变银纹，从而吸收冲击能，达到增韧效果。当一定比例的大颗粒无机粒子和超细纳米材料，由于不同粒度组成级配效应，与高分子聚合物发生物理或化学效应结合的可能性更大，可以增强了各种无机材料与高分子聚合物之间的界面粘接，当各种无机刚性粒子与高分子聚合物基体接触的比表面积越大，越有利于吸收更多的冲击能，使复合材料表现出宏观的高刚性，高强度，高韧性等高性能。

注塑磁性材料是一种能产生磁场的功能材料，在目前电子化产品越来越普遍的时候都离不开磁性材料的应用，例如：电动玩具、电动扬声器，立体声耳机、计算机驱动器以及在摩托车和汽车工业上所需的磁电机等，由于注塑磁性材料不需要多次反复加工可以一次注塑成型，可以制备各种相对复杂形状的制品，同时具有尺寸精度高，可连续自动化大批量生产等突出特点，注塑磁性材料将持续推动整个电子信息行业往“小轻精”等方向发展。

但是目前磁粉跟树脂粘结剂的相容性及分散性差，且注塑磁性材料的弯曲强度、拉伸强度等性能不理想，注塑磁性材料的流动性及加工性能也不理想。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种通过添加无机的纳米材料和有机的热塑性弹性体，增韧剂等相互高效的配合，可以极大地改善传统注塑方法中的磁粉跟树脂粘结剂的相容性及分散性，在提高注塑磁性材料的弯曲强度，拉伸强度等性能的同时，也可以提高注塑磁性材料的流动性及加工性能的用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物，该聚合物的原料包括：纳米材料5.0wt％-25.0wt％，树脂50.0wt％-70.0wt％，热塑性弹性体2.0wt％-15.0wt％，增韧剂2.0wt％-15.0wt％，偶联剂0.2wt％-5.0wt％，润滑剂0.2wt％-5.0wt％。

作为优选，上述用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物，该聚合物的原料包括：纳米材料5.0wt％-15.0wt％，树脂50.0wt％-70.0wt％，热塑性弹性体5.0wt％-15.0wt％，增韧剂5.0wt％-10.0wt％，偶联剂0.5wt％-3.0wt％，润滑剂0.5wt％-3.0wt％。

本发明上述的纳米材料包括且不限于埃洛石纳米管，纳米蒙脱土、纳米碳酸钙、纳米滑石粉、纳米硫酸钡、纳米石墨粉、纳米碳化硅粉、纳米二氧化硅和纳米炭黑等一种或几种。

本发明所述的树脂可以为尼龙6，尼龙12，聚苯硫醚(PPS)，聚氯乙烯(PVC)及聚乙烯(PE)一种或几种。

本发明所述的热塑性弹性体可以为苯乙烯类TPS，烯烃类TPE，二烯类TPE，氯乙烯类TPE，聚氨酯类TPE的一种或几种，如三元乙丙橡胶(EPDM)。

本发明所述的增韧剂可以为马来酸酐接枝聚烯烃(如马来酸酐接枝聚丙烯)、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体(SBS)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)的一种或几种。

本发明所述的润滑剂可以为硬脂酸单甘油脂，硬脂酸酰胺，乙撑硬脂酸酰胺，聚乙烯蜡，硬脂酸及其盐类中的一种或几种，如乙烯基硅油。

本发明所述的偶联剂可以为硅烷偶联剂，钛酸酯偶联，铬络合物偶联剂和其它偶联剂中的一种或几种。

作为进一步的优选，上述用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物，该聚合物的原料包括：埃洛石纳米管5.0wt％-15.0wt％，尼龙6 50.0wt％-70.0wt％，三元乙丙橡胶(EPDM)5.0wt％-15.0wt％，马来酸酐接枝聚丙烯5.0wt％-15.0wt％，硅烷偶联剂0.5wt％-3.0wt％，乙烯基硅油0.5wt％-3.0wt％。

本发明提供了一种用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物的制备方法，具体步骤包括：

(1)按照配方比例称量好纳米材料、树脂、热塑性弹性体、增韧剂、偶联剂和润滑剂；其中纳米材料、树脂求干燥水分含量在0.5％以下；

(2)将已经准备好的纳米材料、树脂、热塑性弹性体、增韧剂、偶联剂和润滑剂逐次混合至高速混合机中，将混合物在高速混合机进行搅拌30～60分钟，混合均匀后得到的样品放至烘箱干燥18-30小时备用；

(3)将混合均匀的物料添加到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，在温度240～270℃下进行充分混炼挤出，切粒得到2～8mm的母粒，将母粒放至烘箱干燥18-30小时，得到本发明的纳米多元聚合物。

上述的制备方法，制备步骤还包括：

(4)将干燥后的母粒与各向异性锶铁磁粉混合至高速混合机，将混合物在高速混合机进行搅拌30～60分钟，混合均匀后得到的样品放至烘箱干燥18-30小时备用；

(5)将混合均匀的物料添加到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，在温度240～270℃下进行充分混炼挤出，切粒得到2～8mm的注塑颗粒，将粒料放至烘箱干燥18-30小时备用；

(6)将干燥后的注塑颗粒料投入注塑机在温度270～290℃下注塑成型，模具温度为80℃，注塑成型时须外加1000Koe的磁场进行取向，成型样品为8×8×3mm的立方体磁片；

(6.1)：采用磁化特性曲线测磁仪对注塑后的磁片分别测试磁片的磁性能参数，其中包括剩磁Br，内禀矫顽力Hcb(Oe)，矫顽力Hcj(Oe)，最大磁能积BHmax(GOe)等参数；

(6.2)：按照ATSM-D638标准测试条件下，采用电子万能力学材料试验机测试磁片的弯曲强度，抗拉伸强度等参数；

(6.3)：根据测试标准ASTMD1238，采用熔融指数测量仪进行挤出切粒料的熔融指数的测量。

本发明的优点和有益效果：通过添加无机的纳米材料和有机的热塑性弹性体，增韧剂等相互高效的配合，可以极大地改善传统注塑方法中的磁粉跟树脂粘结剂的相容性及分散性，在提高注塑磁性材料的弯曲强度，拉伸强度等性能的同时，也可以提高注塑磁性材料的流动性及加工性能。

具体实施案例

下面进行具体实施，但本发明不限于以下这些案例。

实施案例1：

取埃洛石纳米管10％，尼龙6树脂70％，三元乙丙橡胶(EPDM)10％，马来酸酐接枝聚丙烯6％，硅烷偶联剂2％，乙烯基硅油2％；用高速混合机混合均匀，用双螺杆挤出机在240～270℃下进行充分混炼挤出，切粒得到2～8mm的母粒后干燥24小时后保存。

将干燥后的埃洛石纳米管母粒按照质量比为15％的比例投入质量比为85％的各向异性锶铁磁粉混合至高速混合机，将混合物在高速混合机进行搅拌30～60分钟，混合均匀后的物料添加到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，在温度240～270℃下进行充分混炼挤出，切粒得到2～8mm的注塑颗粒，将粒料放至烘箱干燥24小时备用。

最后将注塑颗粒投入注塑机在270～290℃温度下注塑成型，成型时用1000Koe的磁场进行取向，成型样品为8*8*3mm的立方体磁片。

同时按照ATSM-D638标准测试条件下对塑磁颗粒注塑样片，并分别测试样片的弯曲强度，抗拉伸强度等。

根据测试标准ASTMD1238，采用熔融指数测量仪进行熔融指数的测量，结果见下表1所示。

表1

对比案例1：

取埃洛石纳米管5％，尼龙6树脂75％，三元乙丙橡胶(EPDM)10％，马来酸酐接枝聚丙烯6％，硅烷偶联剂2％，乙烯基硅油2％；用高速混合机混合均匀，用双螺杆挤出机在240～270℃下进行充分混炼挤出，切粒得到2～8mm的母粒后干燥24小时后保存。

将干燥后的埃洛石纳米管母粒按照质量比为15％的比例投入质量比为85％的各向异性锶铁磁粉混合至高速混合机，将混合物在高速混合机进行搅拌30～60分钟，混合均匀后的物料添加到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，在温度240～270℃下进行充分混炼挤出，切粒得到2～8mm的注塑颗粒，将粒料放至烘箱干燥24小时备用。

最后将注塑颗粒投入注塑机在270～290℃温度下注塑成型，成型时用1000Koe的磁场进行取向，成型样品为8*8*3mm的立方体磁片。

同时按照ATSM-D638标准测试条件下对塑磁颗粒注塑样片，并分别测试样片的弯曲强度，抗拉伸强度等。

根据测试标准ASTMD1238，采用熔融指数测量仪进行熔融指数的测量，具体见表2。

表2

对比案例2：

将85％含量的各向异性锶铁磁粉，尼龙6树脂5，硅烷偶联剂5，聚乙烯蜡润滑剂5％混合至高速混合机，将混合物在高速混合机进行搅拌30～60分钟，混合均匀后的物料添加到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，在温度240～270℃下进行充分混炼挤出，切粒得到2～8mm的注塑颗粒，将粒料放至烘箱干燥24小时备用。

最后将注塑颗粒投入注塑机在270～290℃温度下注塑成型，成型时用1000Koe的磁场进行取向，成型样品为8*8*3mm的立方体磁片。

同时按照ATSM-D638标准测试条件下对塑磁颗粒注塑样片，并分别测试样片的弯曲强度，抗拉伸强度等。

根据测试标准ASTMD1238，采用熔融指数测量仪进行熔融指数的测量，具体见表3。

表3

上述实施例和对比例各个性能指标对比表格：

实验结果对照表4

－：表示无添加

从上述实施例可以看出，本发明通过添加无机的纳米材料和有机的热塑性弹性体，增韧剂等相互高效的配合，可以极大地改善传统注塑方法中的磁粉跟树脂粘结剂的相容性及分散性，在提高注塑磁性材料的弯曲强度，拉伸强度等性能的同时，也可以提高注塑磁性材料的流动性及加工性能。

以上实施案例是对本发明进行具体描述的举例说明，本发明所属的技术人员可以对各种具体案例进行修改或补充。

Claims (10)

1.一种用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物，其特征在于：该聚合物的原料包括：纳米材料5.0wt％-25.0wt％，树脂50.0wt％-70.0wt％，热塑性弹性体2.0wt％-15.0wt％，增韧剂2.0wt％-15.0wt％，偶联剂0.2wt％-5.0wt％，润滑剂0.2wt％-5.0wt％。

2.根据权利要求1所述的用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物，其特征在于：该聚合物的原料包括：纳米材料5.0wt％-15.0wt％，树脂50.0wt％-70.0wt％，热塑性弹性体5.0wt％-15.0wt％，增韧剂5.0wt％-10.0wt％，偶联剂0.5wt％-3.0wt％，润滑剂0.5wt％-3.0wt％。

3.根据权利要求2所述的用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物，其特征在于：所述的纳米材料包括埃洛石纳米管，纳米蒙脱土、纳米碳酸钙、纳米滑石粉、纳米硫酸钡、纳米石墨粉、纳米碳化硅粉、纳米二氧化硅和纳米炭黑中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物，其特征在于：所述的树脂为尼龙6，尼龙12，聚苯硫醚，聚氯乙烯及聚乙烯中的一种或几种。

5.根据权利要求2所述的用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物，其特征在于：所述的热塑性弹性体为苯乙烯类，烯烃类，二烯类，氯乙烯类，聚氨酯类中的一种或几种。

6.根据权利要求2所述的用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物，其特征在于：所述的增韧剂为马来酸酐接枝聚烯烃、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一种或几种。

7.根据权利要求2所述的用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸单甘油脂，硬脂酸酰胺，乙撑硬脂酸酰胺，聚乙烯蜡，硬脂酸及其盐类中的一种或几种。

8.根据权利要求2所述的用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物，其特征在于：所述的偶联剂为硅烷偶联剂，钛酸酯偶联，铬络合物偶联剂和其它偶联剂中的一种或几种。

9.根据权利要求1-8所述的用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物，其特征在于：该聚合物的原料包括：埃洛石纳米管5.0wt％-15.0wt％，尼龙6 50.0wt％-70.0wt％，三元乙丙橡胶(EPDM)5.0wt％-15.0wt％，马来酸酐接枝聚丙烯5.0wt％-15.0wt％，硅烷偶联剂0.5wt％-3.0wt％，乙烯基硅油0.5wt％-3.0wt％。

10.一种用于注塑磁性材料改性的纳米多元聚合物的制备方法，其特征在于：具体步骤包括：

(1)按照配方比例称量好纳米材料、树脂、热塑性弹性体、增韧剂、偶联剂和润滑剂；其中纳米材料、树脂求干燥水分含量在0.5％以下；

(2)将已经准备好的纳米材料、树脂、热塑性弹性体、增韧剂、偶联剂和润滑剂逐次混合至高速混合机中，将混合物在高速混合机进行搅拌30～60分钟，混合均匀后得到的样品放至烘箱干燥18-30小时备用；

(3)将混合均匀的物料添加到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，在温度240～270℃下进行充分混炼挤出，切粒得到2～8mm的母粒，将母粒放至烘箱干燥18-30小时，得到本发明的纳米多元聚合物。