CN107189457A - 一种磁性尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种磁性尼龙复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁性尼龙复合材料，其由以下质量份的组分制备而成：磁粉：70～85份，尼龙6树脂：8～15份，沥青：15～30份，相容剂：1～3份，加工助剂：1～3份。本发明还公开了该复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)磁粉处理；2)将磁粉与尼龙6树脂、相容剂和加工助剂混合；3)将混合得到的混合基料浸渍到沥青的四氯化碳溶液中；4)双螺杆挤出机处理得到磁性尼龙复合材料粒料。本发明的磁性尼龙复合材料性能优异，拉伸强度在65MPa以上，弯曲强度在120MPa以上，悬臂梁缺口冲击强度在5.5KJ/m2以上，具有广阔的应用前景。

Description

一种磁性尼龙复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于碳纤复合材料技术领域，具体涉及一种磁性尼龙复合材料及其制备方法。
背景技术
磁性塑料是七十年代发展起来的一种新型高分子功能材料，是现代科学技术领域的重要基础材料之一。磁性塑料按组成可分为结构型和复合型两种，结构型磁性塑料是指聚合物本身具有强磁性的磁体；复合型磁性塑料是指以塑料或橡胶为粘合剂与磁性粉末混合粘接加工而制成的磁体。
普通的塑料没有铁磁性，但是利用特殊的方法可以形成铁磁性的料。磁性塑料的主要优点是：密度小、耐冲击强度大，可进行切割、切削、钻孔、焊接、层压和压花纹等加工，使用时不会发生碎裂，它可采用一般塑料通用的加工方法(如注射、模压、挤出等)进行加工，可加工成尺寸精度高、薄壁、复杂形状的制品，可成型带嵌件制品，实现电磁设备的小型化、轻量化、精密化和高性能化。
CN103709739A公开了一种磁性尼龙复合材料，其由以下质量份的组分制备而成：磁粉：86％，尼龙6树脂：10％，相容剂：3％，加工助剂：1％。其是通过在普通的塑料中添加磁性粉末而制成磁性尼龙复合材料，制备的复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量等性能指标达到相应标准的要求，但是，在实际的应用中该力学性能仍不能满足实际需求，有待进一步提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种磁性尼龙复合材料及其制备方法，本发明的复合材料的力学性能优异，拉伸强度在65MPa以上，弯曲强度在120MPa以上，悬臂梁缺口冲击强度在5.5KJ/m2以上，完全可以满足实际应用的需求。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种磁性尼龙复合材料，由以下质量份的组分制备而成：
本发明中，磁粉的重量份为70～85份，例如为70份、72份、75份、77.5份、80份、82份、83份或85份等。
本发明中，尼龙6树脂的重量份为8～15份，例如为8份、9份、10份、12份、13份、14份或15份等。
本发明中，沥青的重量份为15～30份，例如为15份、16份、17份、18份、20份、22份、23份、25份、27份或30份等。
本发明中，相容剂的重量份为1～3份，例如为1份、1.5份、1.7份、2份、2.2份、2.5份或3份等。
本发明中，加工助剂的重量份为1～3份，例如为1份、1.5份、1.8份、2份、2.3份、2.5份或3份等。
作为本发明所述磁性尼龙复合材料的优选技术方案，所述复合材料由以下重量份的组分制备而成：
作为本发明所述磁性尼龙复合材料的进一步优选技术方案，所述复合材料由以下重量份的组分制备而成：
优选地，所述的磁粉为锶铁氧体磁粉。
优选地，所述的相容剂为接枝聚丙烯。
优选地，所述尼龙6树脂的拉伸强度为59.2MPa，弯曲模量为15100MPa，熔体流动速率为15.9g/10min。
优选地，所述的加工助剂为重量比为3：4：3的抗氧剂、润滑剂和偶联剂的混合物。
优选地，所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
优选地，所述的润滑剂为N’N’-乙撑双硬脂酰胺或硅酮粉。
优选地，优选地，所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
第二方面，本发明提供如第一方面所述的磁性尼龙复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)、磁粉处理：先将磁粉在120℃烘干4～6小时；再将烘干好的磁粉放入高速搅拌机搅拌；在搅拌过程中加入偶联剂进行表面处理：
(2)、按配比将步骤(1)处理好的磁粉与尼龙6树脂、相容剂和加工助剂混合均匀，得到混合基料；
(3)、将步骤(2)的混合基料浸渍到沥青的四氯化碳溶液中，以500～1000rpm的转速进行搅拌，实现浸渍，搅拌的时间为12h～36h；
(4)、把浸渍后的混合基料加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机在175～200℃下熔融剪切、混炼、挤出造粒得到磁性尼龙复合材料粒料。
优选地，所述步骤(4)中挤出机的螺杆转速为300转/min，喂料转速为380转/min，切料速度为480转/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明通过添加合适量的沥青，配合与磁粉和尼龙6树脂等组分的协同作用，改善了得到的磁性尼龙复合材料的综合性能，该复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量等性能均远远优于现有技术的产品，本发明的磁性尼龙复合材料的拉伸强度在65MPa以上，弯曲强度在120MPa以上，悬臂梁缺口冲击强度在5，5KJ/m2以上。
(2)本发明的制备工艺简单，无需特别设备，生产成本低廉。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
磁性尼龙复合材料，由以下质量份的组分制备而成：
上述尼龙6树脂为购自市售的PA6(1013B)，其拉伸强度为59.2MPa，弯曲模量为15100MPa，熔体流动速率为15.9g/10min；相容剂接枝聚丙烯，购自市售沈阳四维的接枝PP(JB1)。
制备方法如下：
(1)、磁粉处理：先将磁粉在120℃烘干4～6小时；再将烘干好的磁粉放入高速搅拌机搅拌；在搅拌过程中加入偶联剂进行表面处理：
(2)、按配比将步骤(1)处理好的磁粉与尼龙6树脂、相容剂和加工助剂混合均匀，得到混合基料；
(3)、将步骤(2)的混合基料浸渍到沥青的四氯化碳溶液中，以500rpm的转速进行搅拌，实现浸渍，搅拌的时间为36h；
(4)、把浸渍后的混合基料加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机在175℃下熔融剪切、混炼、挤出造粒得到磁性尼龙复合材料粒料；挤出机的螺杆转速为300转/min，喂料转速为380转/min，切料速度为480转/min。
将本实施例制备的磁性尼龙复合材料，进行性能测试，其拉伸强度为65MPa，弯曲强度为121MPa，悬臂梁缺口冲击强度为5.5KJ/m2。
实施例2
磁性尼龙复合材料，由以下质量份的组分制备而成：
上述尼龙6树脂为购自市售的PA6(1013B)，其拉伸强度为59.2MPa，弯曲模量为15100MPa，熔体流动速率为15.9g/10min；相容剂接枝聚丙烯，购自市售沈阳四维的接枝PP(JB1)。
制备方法如下：
(1)、磁粉处理：先将磁粉在120℃烘干4～6小时；再将烘干好的磁粉放入高速搅拌机搅拌；在搅拌过程中加入偶联剂进行表面处理：
(2)、按配比将步骤(1)处理好的磁粉与尼龙6树脂、相容剂和加工助剂混合均匀，得到混合基料；
(3)、将步骤(2)的混合基料浸渍到沥青的四氯化碳溶液中，以1000rpm的转速进行搅拌，实现浸渍，搅拌的时间为12h；
(4)、把浸渍后的混合基料加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机在200℃下熔融剪切、混炼、挤出造粒得到磁性尼龙复合材料粒料；挤出机的螺杆转速为300转/min，喂料转速为380转/min，切料速度为480转/min。
将本实施例制备的磁性尼龙复合材料，进行性能测试，其拉伸强度为68MPa，弯曲强度为124MPa，悬臂梁缺口冲击强度为5.5KJ/m2。
实施例3
磁性尼龙复合材料，由以下质量份的组分制备而成：
上述尼龙6树脂为购自市售的PA6(1013B)，其拉伸强度为59.2MPa，弯曲模量为15100MPa，熔体流动速率为15.9g/10min；相容剂接枝聚丙烯，购自市售沈阳四维的接枝PP(JB1)。
制备方法如下：
(1)、磁粉处理：先将磁粉在120℃烘干4～6小时；再将烘干好的磁粉放入高速搅拌机搅拌；在搅拌过程中加入偶联剂进行表面处理：
(2)、按配比将步骤(1)处理好的磁粉与尼龙6树脂、相容剂和加工助剂混合均匀，得到混合基料；
(3)、将步骤(2)的混合基料浸渍到沥青的四氯化碳溶液中，以800rpm的转速进行搅拌，实现浸渍，搅拌的时间为24h；
(4)、把浸渍后的混合基料加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机在185℃下熔融剪切、混炼、挤出造粒得到磁性尼龙复合材料粒料；挤出机的螺杆转速为300转/min，喂料转速为380转/min，切料速度为480转/min。
将本实施例制备的磁性尼龙复合材料，进行性能测试，其拉伸强度为71MPa，弯曲强度为124MPa，悬臂梁缺口冲击强度为5.6KJ/m2。
实施例4
磁性尼龙复合材料，由以下质量份的组分制备而成：
上述尼龙6树脂为购自市售的PA6(1013B)，其拉伸强度为59.2MPa，弯曲模量为15100MPa，熔体流动速率为15.9g/10min；相容剂接枝聚丙烯，购自市售沈阳四维的接枝PP(JB1)。
制备方法如下：
(1)、磁粉处理：先将磁粉在120℃烘干4～6小时；再将烘干好的磁粉放入高速搅拌机搅拌；在搅拌过程中加入偶联剂进行表面处理：
(2)、按配比将步骤(1)处理好的磁粉与尼龙6树脂、相容剂和加工助剂混合均匀，得到混合基料；
(3)、将步骤(2)的混合基料浸渍到沥青的四氯化碳溶液中，以900rpm的转速进行搅拌，实现浸渍，搅拌的时间为30h；
(4)、把浸渍后的混合基料加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机在190℃下熔融剪切、混炼、挤出造粒得到磁性尼龙复合材料粒料；挤出机的螺杆转速为300转/min，喂料转速为380转/min，切料速度为480转/min。
将本实施例制备的磁性尼龙复合材料，进行性能测试，其拉伸强度70MPa，弯曲强度为126MPa，悬臂梁缺口冲击强度为5.8KJ/m2。
实施例5
磁性尼龙复合材料，由以下质量份的组分制备而成：
上述尼龙6树脂为购自市售的PA6(1013B)，其拉伸强度为59.2MPa，弯曲模量为15100MPa，熔体流动速率为15.9g/10min；相容剂接枝聚丙烯，购自市售沈阳四维的接枝PP(JB1)。
制备方法如下：
(1)、磁粉处理：先将磁粉在120℃烘干4～6小时；再将烘干好的磁粉放入高速搅拌机搅拌；在搅拌过程中加入偶联剂进行表面处理：
(2)、按配比将步骤(1)处理好的磁粉与尼龙6树脂、相容剂和加工助剂混合均匀，得到混合基料；
(3)、将步骤(2)的混合基料浸渍到沥青的四氯化碳溶液中，以900rpm的转速进行搅拌，实现浸渍，搅拌的时间为32h；
(4)、把浸渍后的混合基料加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机在195℃下熔融剪切、混炼、挤出造粒得到磁性尼龙复合材料粒料；挤出机的螺杆转速为300转/min，喂料转速为380转/min，切料速度为480转/min。
将本实施例制备的磁性尼龙复合材料，进行性能测试，其拉伸强度为75MPa，弯曲强度为130MPa，悬臂梁缺口冲击强度为6KJ/m2。
对比例1
除不添加沥青外，其他制备方法和条件与实施例1相同，得到磁性尼龙复合材料。
将本对比例制备的磁性尼龙复合材料，进行性能测试，其拉伸强度为48MPa，弯曲强度为95MPa，悬臂梁缺口冲击强度为3.3KJ/m2。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.磁性尼龙复合材料，其特征在于，所述复合材料由以下重量份的组分制备而成：
2.如权利要求1所述的磁性尼龙复合材料，其特征在于：所述复合材料由以下重量份的组分制备而成：
3.如权利要求1或2所述的磁性尼龙复合材料，其特征在于：所述复合材料由以下重量份的组分制备而成：
4.如权利要求1-3任一项所述的磁性尼龙复合材料，其特征在于：所述的磁粉为锶铁氧体磁粉；
优选地，所述的相容剂为接枝聚丙烯。
5.如权利要求1-4任一项所述的磁性尼龙复合材料，其特征在于：所述尼龙6树脂的拉伸强度为59.2MPa，弯曲模量为15100MPa，熔体流动速率为15.9g/10min。
6.如权利要求1-5任一项所述的磁性尼龙复合材料，其特征在于：所述的加工助剂为重量比为3：4：3的抗氧剂、润滑剂和偶联剂的混合物。
7.如权利要求6所述的磁性尼龙复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
8.如权利要求6所述的磁性尼龙复合材料，其特征在于：所述的润滑剂为N’N’-乙撑双硬脂酰胺或硅酮粉；
优选地，所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
9.一种权利要求1-8任一项所述的磁性尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、磁粉处理：先将磁粉在120℃烘干4～6小时；再将烘干好的磁粉放入高速搅拌机搅拌；在搅拌过程中加入偶联剂进行表面处理：
(2)、按配比将步骤(1)处理好的磁粉与尼龙6树脂、相容剂和加工助剂混合均匀，得到混合基料；
(3)、将步骤(2)的混合基料浸渍到沥青的四氯化碳溶液中，以500～1000rpm的转速进行搅拌，实现浸渍，搅拌的时间为12h～36h；
(4)、把浸渍后的混合基料加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机在175～200℃下熔融剪切、混炼、挤出造粒得到磁性尼龙复合材料粒料。
10.如权利要求9所述的磁性尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中挤出机的螺杆转速为300转/min，喂料转速为380转/min，切料速度为480转/min。
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