CN107312314A - 一种磁性塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁性塑料及其制备方法。本发明所述的磁性塑料，其按重量份数包括以下组分：聚苯醚60‑80份、有机硅树脂5‑15份、润滑剂3‑5份、增塑剂8‑10份、稳定剂1‑2份以及磁性颗粒3‑5份，所述磁性颗粒为超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒。本发明所述的磁性塑料所采用的磁性颗粒为二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒，且在二氧化硅的表面接枝有超支化聚硅氧烷，在与有机硅氧烷混合后能够有效进行交联，提高磁性颗粒与塑料本体的结合相容性，保证磁性颗粒在塑料中的均匀性和稳定性。

Description

一种磁性塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料领域，特别是涉及一种磁性塑料及其制备方法。
背景技术
磁性塑料主要是指带有磁性的塑料制品，具有密度小、耐冲击强度大等特点，其制品可进行切割、切削、钻孔、焊接、层压和压花等加工，被广泛应用于电子、电气、仪器仪表、通讯、文教、医疗卫生及日常生活中的诸多领域。同时，可加工成尺寸精度高、薄壁、复杂性状的制品，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。因此，在某些新的领域，烧结磁体正在逐步被磁性塑料代替。同时，磁性塑料比烧结磁体耗能低，完全符合国家建设资源节约型、环境友好型社会的战略部署。我国的磁性塑料发展较晚，但近年来发展迅速，已经进入了实用阶段，广泛用于航空航天、汽车、彩电、计算机、复印机等领域。在计算机软驱电机、复印机显影辊、定影辊、汽车集成仪表、机械手、机器人的控制元件等方面，磁性塑料已经取代了传统烧结磁体。
但现有的磁性塑料多是在塑料中直接添加磁性粉末，成为复合的磁性塑料，但是磁性粉末与塑料本体的结合较差，导致磁性塑料的性能不稳定；或者粉末在塑料本体中易于团聚，分散性差，使得磁性塑料不均一。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种磁性及其制备方法，所述磁性塑料成分均匀稳定，并且性能优良。
一种磁性塑料，其按重量份数包括以下组分：聚苯醚60-80份、有机硅树脂5-15份、润滑剂3-5份、增塑剂8-10份、稳定剂1-2份以及磁性颗粒3-5份，所述磁性颗粒为超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒。
相对于现有技术，本发明的磁性塑料所采用的磁性颗粒为二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒，且在二氧化硅的表面接枝有超支化聚硅氧烷，在与有机硅氧烷混合后能够有效进行交联，形成网状交联结构，提高磁性颗粒与塑料本体的结合相容性，保证磁性颗粒在塑料中的均匀性和稳定性。
进一步地，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡中的任一种，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂，所述稳定剂为硬脂酸盐类稳定剂。通过润滑剂、增塑剂和稳定剂的使用能够有效改善塑料的可加工性能以及稳定性能。
进一步地，所述有机硅树脂为聚烷基有机硅树脂。聚烷基有机硅树脂的分子量较柔性，能够在与聚苯醚共混时，有效接触接枝于二氧化硅的表面的超支化聚硅氧烷，进行交联反应，以保证磁性颗粒在塑料中结合的牢固性。
本发明还提供了一种所述磁性塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒；
S2：取聚苯醚、有机硅树脂、润滑剂、增塑剂和稳定剂混合均匀后，于高速混合机中，加热熔融搅拌，得到聚合混合物；
S3：将步骤S1制得的超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒加入步骤S2制得的聚合混合物中，搅拌使包覆于四氧化三铁颗粒表面的超支化聚硅氧烷均匀分散于聚合混合物中；然后置于模具中，真空脱泡后，采用阶梯升温法使其固化，然后冷却至室温，得到磁性塑料。
相对于现有技术，本发明通过在磁性颗粒四氧化三铁的表面修饰超支化聚硅氧烷，熔融状态下加入磁性颗粒，使磁性颗粒表面的超支化聚硅氧烷和有机硅树脂之间进行交联固化，将磁性颗粒稳固于塑料内，提高磁性颗粒与塑料本体的结合相容性，保证磁性颗粒在塑料中的均匀性和稳定性。
进一步地，步骤S1中，包括以下步骤：
S11：取磁性四氧化三铁纳米微球，超声分散于溶剂中，搅拌条件下滴加氨水使其pH为8.0-11.0，然后加入正硅酸乙酯，于25-60℃反应2-6h，磁性分离得到二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒；
S12：取步骤S11制得的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒加入到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，超声分散，然后滴加HCl溶液，滴加完毕后加热搅拌反应，反应结束后即得超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒。
进一步地，所述步骤S12中，二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:(10-20)。这一比例能够有效保证超支化的聚硅氧烷接枝于四氧化三铁颗粒的接枝度，避免接枝度过高四氧化三铁颗粒被包覆过于紧密而导致的磁性不灵敏；也避免接枝度过低四氧化三铁颗粒不能有效与有机硅树脂交联而导致的结合相容性降低。
进一步地，各组分的用量按重量份数分别为：聚苯醚60-80份、有机硅树脂5-15份、润滑剂3-5份、增塑剂8-10份、稳定剂1-2份以及磁性颗粒3-5份。
进一步地，步骤S2中的加热熔融温度为210-220℃。
进一步地，步骤S3中，将步骤S1制得的超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒加入步骤S2制得的聚合混合物中，以70-90r/min的转速搅拌2-4h。采用这一搅拌速度，既能保证磁性颗粒均匀分散于聚合混合物中；又能保证磁性颗粒表面的超支化聚硅氧烷能够与有机硅树脂有效接触。
进一步地，步骤S3中，阶梯升温法固化的具体条件为于210-220℃固化1-3h，然后于220-230℃固化1-3h，最后于230-240℃固化1-3h。
为了更好地理解和实施，下面结详细说明本发明。
具体实施方式
本发明公开了一种磁性塑料，所述磁性塑料按重量份数包括以下组分：聚苯醚60-80份、有机硅树脂5-15份、润滑剂3-5份、增塑剂8-10份、稳定剂1-2份以及磁性颗粒3-5份，所述磁性颗粒为超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒。
其中，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡中的任一种，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂，所述稳定剂为硬脂酸盐类稳定剂。所述有机硅树脂为聚烷基有机硅树脂。
本发明还公开了一种磁性塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒；
S2：取聚苯醚、有机硅树脂、润滑剂、增塑剂和稳定剂混合均匀后，于高速混合机中，加热熔融搅拌，得到聚合混合物；
S3：将步骤S1制得的超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒加入步骤S2制得的聚合混合物中，搅拌使包覆于四氧化三铁颗粒表面的超支化聚硅氧烷均匀分散于聚合混合物中；然后置于模具中，真空脱泡后，采用阶梯升温法使其固化，然后冷却至室温，得到磁性塑料。
其中，步骤S1中，包括以下步骤：
S11：取磁性四氧化三铁纳米微球，超声分散于溶剂中，搅拌条件下滴加氨水使其pH为8.0-11.0，然后加入正硅酸乙酯，于25-60℃反应2-6h，磁性分离得到二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒；
S12：取步骤S11制得的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒加入到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，超声分散，然后滴加HCl溶液，滴加完毕后加热搅拌反应，反应结束后即得超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒。
其中，所述步骤S12中，二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:(10-20)。
其中，步骤S2中的加热熔融温度为210-220℃。步骤S3中，将步骤S1制得的超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒加入步骤S2制得的聚合混合物中，以70-90r/min的转速搅拌2-4h。
所述制备方法中，各组分的用量按重量份数分别为：聚苯醚60-80份、有机硅树脂5-15份、润滑剂3-5份、增塑剂8-10份、稳定剂1-2份以及磁性颗粒3-5份。
下面结合具体实施例进一步说明。
实施例1
本实施例公开了一种磁性塑料，其按重量份数包括以下组分：聚苯醚60份、聚烷基有机硅树脂15份、季戊四醇硬脂酸酯3份、邻苯二甲酸酯类增塑剂8份、硬脂酸钙1份以及磁性颗粒5份，所述磁性颗粒为超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒。
所述磁性塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒，具体的：
S11：取磁性四氧化三铁纳米微球，超声分散于正丙醇溶剂中，于搅拌条件下滴加氨水使其pH为8.0-11.0，然后加入正硅酸乙酯，于25-60℃反应2-6h，磁性分离得到二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒；其中，所述四氧化三铁和正硅酸乙酯的质量比为1:4；
S12：取步骤S11制得的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒1份加入到10份的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，超声分散，然后滴加浓度为1mol/L的HCl溶液，滴加完毕后加热搅拌反应，反应结束后即得超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒。
S2：按重量份数取聚苯醚、聚烷基有机硅树脂、季戊四醇硬脂酸酯、邻苯二甲酸酯类增塑剂和硬脂酸钙混合均匀后，于高速混合机中，于210℃条件下加热熔融搅拌，得到聚合混合物；
S3：取步骤S1制得的超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒5份加入步骤S2制得的聚合混合物中，以70-90r/min的转速搅拌2-4h，使包覆于四氧化三铁颗粒表面的超支化聚硅氧烷均匀分散于聚合混合物中；然后置于模具中，真空脱泡后，采用阶梯升温法使其固化，于215℃固化2h，然后于225℃固化2h，最后于235℃固化2h，然后冷却至室温，得到磁性塑料。
相对于现有技术，本发明的磁性塑料所采用的磁性颗粒为二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒，且在二氧化硅的表面接枝有超支化聚硅氧烷，在与有机硅氧烷混合后能够有效进行交联，提高磁性颗粒与塑料本体的结合相容性，保证磁性颗粒在塑料中的均匀性和稳定性。
实施例2
本实施例公开了一种磁性塑料，其按重量份数包括以下组分：聚苯醚80份、聚烷基有机硅树脂5份、季戊四醇硬脂酸酯5份、邻苯二甲酸酯类增塑剂10份、硬脂酸钙2份以及磁性颗粒4份，所述磁性颗粒为超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒。
所述磁性塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒，具体的：
S11：取磁性四氧化三铁纳米微球，超声分散于正丙醇溶剂中，于搅拌条件下滴加氨水使其pH为8.0-11.0，然后加入正硅酸乙酯，于25-60℃反应2-6h，磁性分离得到二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒；其中，所述四氧化三铁和正硅酸乙酯的质量比为1:10；
S12：取步骤S11制得的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒1份加入到20份的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，超声分散，然后滴加浓度为1mol/L的HCl溶液，滴加完毕后加热搅拌反应，反应结束后即得超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒。
S2：按重量份数取聚苯醚、聚烷基有机硅树脂、季戊四醇硬脂酸酯、邻苯二甲酸酯类增塑剂和硬脂酸钙混合均匀后，于高速混合机中，于210℃条件下加热熔融搅拌，得到聚合混合物；
S3：取步骤S1制得的超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒4份加入步骤S2制得的聚合混合物中，以70-90r/min的转速搅拌2-4h，使包覆于四氧化三铁颗粒表面的超支化聚硅氧烷均匀分散于聚合混合物中；然后置于模具中，真空脱泡后，采用阶梯升温法使其固化，于220℃固化2h，然后于230℃固化2h，最后于240℃固化2h，然后冷却至室温，得到磁性塑料。
实施例3
本实施例公开了一种磁性塑料，其按重量份数包括以下组分：聚苯醚70份、聚烷基有机硅树脂10份、氧化聚乙烯蜡4份、邻苯二甲酸酯类增塑剂9份、硬脂酸钙2份以及磁性颗粒3份，所述磁性颗粒为超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒。
所述磁性塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒，具体的：
S11：取磁性四氧化三铁纳米微球，超声分散于正丙醇溶剂中，于搅拌条件下滴加氨水使其pH为8.0-11.0，然后加入正硅酸乙酯，于25-60℃反应2-6h，磁性分离得到二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒；其中，所述四氧化三铁和正硅酸乙酯的质量比为1:6；
S12：取步骤S11制得的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒1份加入到15份的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，超声分散，然后滴加浓度为1mol/L的HCl溶液，滴加完毕后加热搅拌反应，反应结束后即得超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒。
S2：按重量份数取聚苯醚、聚烷基有机硅树脂、氧化聚乙烯蜡、邻苯二甲酸酯类增塑剂和硬脂酸钙混合均匀后，于高速混合机中，于210℃条件下加热熔融搅拌，得到聚合混合物；
S3：取步骤S1制得的超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒3份加入步骤S2制得的聚合混合物中，以70-90r/min的转速搅拌2-4h，使包覆于四氧化三铁颗粒表面的超支化聚硅氧烷均匀分散于聚合混合物中；然后置于模具中，真空脱泡后，采用阶梯升温法使其固化，于220℃固化2h，然后于225℃固化2h，最后于230℃固化2h，然后冷却至室温，得到磁性塑料。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种磁性塑料，其特征在于：其按重量份数包括以下组分：聚苯醚60-80份、有机硅树脂5-15份、润滑剂3-5份、增塑剂8-10份、稳定剂1-2份以及磁性颗粒3-5份，所述磁性颗粒为超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒。
2.根据权利要求1所述的磁性塑料，其特征在于：所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡中的任一种，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂，所述稳定剂为硬脂酸盐类稳定剂。
3.根据权利要求1所述的磁性塑料，其特征在于：所述有机硅树脂为聚烷基有机硅树脂。
4.一种磁性塑料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：制备超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒；
S2：取聚苯醚、有机硅树脂、润滑剂、增塑剂和稳定剂混合均匀后，于高速混合机中，加热熔融搅拌，得到聚合混合物；
S3：将步骤S1制得的超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒加入步骤S2制得的聚合混合物中，搅拌使包覆于四氧化三铁颗粒表面的超支化聚硅氧烷均匀分散于聚合混合物中；然后置于模具中，真空脱泡后，采用阶梯升温法使其固化，然后冷却至室温，得到磁性塑料。
5.根据权利要求4所述的磁性塑料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，包括以下步骤：
S11：取磁性四氧化三铁纳米微球，超声分散于溶剂中，搅拌条件下滴加氨水使其pH为8.0-11.0，然后加入正硅酸乙酯，于25-60℃反应2-6h，磁性分离得到二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒；
S12：取步骤S11制得的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒加入到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，超声分散，然后滴加HCl溶液，滴加完毕后加热搅拌反应，反应结束后即得超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒。
6.根据权利要求5所述的磁性塑料的制备方法，其特征在于：所述步骤S12中，二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:(10-20)。
7.根据权利要求4所述的磁性塑料的制备方法，其特征在于：各组分的用量按重量份数分别为：聚苯醚60-80份、有机硅树脂5-15份、润滑剂3-5份、增塑剂8-10份、稳定剂1-2份以及磁性颗粒3-5份。
8.根据权利要求4所述的磁性塑料的制备方法，其特征在于：步骤S2中的加热熔融温度为210-220℃。
9.根据权利要求4所述的磁性塑料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，将步骤S1制得的超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒加入步骤S2制得的聚合混合物中，以70-90r/min的转速搅拌2-4h。
10.根据权利要求4所述的磁性塑料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，阶梯升温法固化的具体条件为于210-220℃固化1-3h，然后于220-230℃固化1-3h，最后于230-240℃固化1-3h。
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CN114591589A (zh) * 2022-03-22 2022-06-07 广东安拓普聚合物科技有限公司 用于新能源充电桩电缆的苯乙烯类弹性体及其制备方法
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