CN107400260A - 一种磁性复合材料专用多功能助剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁性复合材料专用多功能助剂及其制备方法，该多功能助剂由白炭黑、表面活性剂、防老剂、偶联剂组成，白炭黑和助剂的混合，大幅度降低了磁粉表面能及界面张力，有效的防止微细化粒子自聚，增加与基体材料的相容性，促进磁性粒子的分散，提高磁性复合材料磁强度、磁性均匀性及耐老化性能，降低磁性复合材料体系粘度，改善流动性，使复合材料加工性能得到提高，并且采用白炭黑作为补强剂填充到混合料中，增加了磁性复合材料机械性能。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料领域,特别是涉及一种磁性复合材料专用多功能助剂的技术与制备方法。
背景技术
磁性复合材料是指磁粉与聚合物基体经混合、成型、固化而得到的复合永久磁体。因其密度小、耐冲击强度大，制品可进行切割、钻孔、焊接、层压和压花纹等加工，而且使用时不会发生碎裂。可以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，易于加工成尺寸精度高、薄壁、复杂形状的制品，可成型带嵌件制品，对电磁设备实现小型化、轻量化、精密化和高性能化的目标起着关键的作用，因而越来越多为人们所重视，是一种很有前途的基础功能材料。
复合材料的磁性的强弱取决于磁粉含量，根据产品用途不同，磁粉填充体积含量不同，有的产品填充体积分数甚至达到98％，磁粉大量填充严重影响了磁性复合材料的流动性，磁粉颗粒分散程度变差，并且恶化了基体材料耐老化性能。为了改善复合材料性能，经常加入助剂，但是传统的助剂功能单一，难以满足磁性复合材料工业的要求。近年来，磁性复合材料助剂向高效多能方向发展，高效是指添加量少，多能是指一种助剂兼有多种功能。使用磁性复合材料专用多功能助剂，可以减少配方中的配合组份数，以简化配方。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供以一种材料替代多种原材料添加的磁性复合材料专用多功能助剂及其制备方法，该助剂不仅使用方便无污染，绿色环保，同时能够提高胶料强度、流动性、分散性、耐老化性能、降低磁性复合材料生产成本，解决磁性复合材料产品性能差、质量不稳定等问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种磁性复合材料专用多功能助剂及其制备方法，该多功能助剂各组成成分及重量份配比为：白炭黑20-30份、表面活性剂5-10份、防老剂10-20份、偶联剂40-60份。
其中，所述表面活性剂为：离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂(例如烷基葡糖苷、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯等)或两性表面活性剂(例如卵磷脂、氨基酸型、甜菜碱型等)或其混合物等；进一步优选季铵化物、硬脂酸、聚山梨酯、氨基酸型中的一种或几种。其中，离子型表面活性剂包括阳离子表面活性剂(例如季铵化物等)与阴离子表面活性剂(例如硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠等。
所述防老剂为：物理防老剂(例如石蜡、微晶蜡等)或化学防老剂(例如防老剂RD、防老剂MB、防老剂4010NA、防老剂4020、防老剂445等)或反应型防老剂(例如亚硝基二苯胺(NDPA)等)或其混合物等；进一步优选为石蜡、防老剂RD、防老剂MB、亚硝基二苯胺(NDPA)中的一种或几种。其中物理防老剂石蜡和微晶蜡作用机理是通过析出到橡胶表面，阻隔臭氧对橡胶的老化；化学防老剂是通过捕捉反应型自由基或者与金属离子结合成配位络合物，减少橡胶大分子生成自由基；反应型防老剂作用机理是在橡胶的加工过程中防老剂与橡胶大分子发生化学反应，变成为橡胶分子的一部分，从而失去自由迁移、挥发和被抽提的弱点，能达到长期较好的防护效果。
所述偶联剂为：有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类、铝酸化合物中的一种或多种等。进一步优选为Si-69、Si-75、Si-172、NDZ-401钛酸酯、NDZ-402钛酸酯中的一种或多种。
进一步地，所述磁性复合材料专用多功能助剂组成及重量份比为：白炭黑25-30份、表面活性剂8-10份、防老剂10-15份、偶联剂45-60份。
所述磁性复合材料专用多功能助剂的制备方法是，取配方量的白炭黑和防老剂，送入高速混合机中混合搅拌10～15min，控制搅拌机的搅拌速度为40r/min，控制温度为40～50℃，然后将配方量的偶联剂和表面活性剂送入高速混合机中进行搅拌，升温至100～110℃，保温搅拌5～10min，然后出料得到磁性复合材料专用多功能助剂。
本发明的有益效果：本发明采用磁性复合材料专用多功能助剂，能够大幅度降低磁粉表面能及界面张力，有效的防止微细化粒子自聚，增加与基体材料的相容性，促进磁性粒子的分散，提高磁性复合材料磁强度、磁性均匀性及耐老化性能，降低磁性复合材料体系粘度，改善流动性，使复合材料加工性能得到提高，并且采用白炭黑作为基体填充到混合料中，增加了磁性复合材料机械性能。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围，除特殊说明外，下述实施例中均采用常规现有技术完成。
实施例1
选取白炭黑500g、脂肪酸甘油酯200g、防老剂4010NA 240g、NDZ-402钛酸酯1000g，取白炭黑和防老剂送入高速混合机中混合搅拌10min，控制搅拌机的搅拌速度为40r/min，控制温度为45℃，然后将偶联剂和表面活性剂送入高速混合机中进行搅拌，升温至100℃，保温搅拌8min，然后出料得到磁性复合材料专用多功能助剂。
实施例2
选取白炭黑600g、硬脂酸180g、防老剂RD 300g、偶联剂SI-691200g，将白炭黑和防老剂送入高速混合机中混合搅拌12min，控制搅拌机的搅拌速度为40r/min，控制温度为50℃，然后将偶联剂和表面活性剂送入高速混合机中进行搅拌，升温至105℃，保温搅拌10min，然后出料得到磁性复合材料专用多功能助剂。
实施例3
选取白炭黑560g、聚山梨酯160g、防老剂MB 200g、偶联剂Si-1721100g，取白炭黑和防老剂送入高速混合机中混合搅拌15min，控制搅拌机的搅拌速度为40r/min，控制温度为50℃，然后将偶联剂和表面活性剂送入高速混合机中进行搅拌，升温至110℃，保温搅拌10min，然后出料得到磁性复合材料专用多功能助剂。
实验例
按重量份配比NBR橡胶100份、磁粉1000份、增塑剂10份、硫化体系5.6份秤取4组，a、b、c组分别加入实施例1-3的多功能助剂各5份，d组作为对照组加入普通流动分散助剂(P935)5份，经混炼后，停放8h，180℃硫化6min，压力10MPa，制得测试试片，然后停放24h后，检验，得出如下表中的数据。
| a组 | b组 | c组 | d组 | |
| 门尼粘度(MU) | 85 | 89 | 92 | 110 |
| 剩磁感应强度(mT) | 195 | 203 | 208 | 187 |
| 拉伸强度(MPa) | 4.2 | 4.8 | 4.5 | 3.8 |
| 断裂伸长率(％) | 352 | 378 | 364 | 126 |
| 耐老化系数(％) | 0.87 | 0.95 | 0.84 | 0.65 |
由上表可得本发明提供的磁性复合材料专用多功能助剂，降低磁性复合材料体系粘度，改善流动性，使复合材料加工性能得到提高，提高磁性复合材料磁强度、机械强度及耐老化性能，并且使用少量该多功能助剂即可达到较好的效果。
Claims (9)
1.一种磁性复合材料专用多功能助剂，其特征在于，各组成成分按重量份配比为：白炭黑20-30份、表面活性剂5-10份、防老剂10-20份、偶联剂40-60份。
2.根据权利要求1所述的一种磁性复合材料专用多功能助剂，其特征在于，所述的表面活性剂为：离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂或两性表面活性剂或其混合物；
其中，离子型表面活性剂包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂。
3.根据权利要求2所述的一种磁性复合材料专用多功能助剂，其特征在于，所述的表面活性剂为季铵化物、硬脂酸、聚山梨酯、氨基酸型中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种磁性复合材料专用多功能助剂，其特征在于，所述的防老剂为：物理防老剂或化学防老剂或反应型防老剂或其混合物。
5.根据权利要求4所述的一种磁性复合材料专用多功能助剂，其特征在于，所述的防老剂为石蜡、防老剂RD、防老剂MB、亚硝基二苯胺中一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种磁性复合材料专用多功能助剂，其特征在于，所述的偶联剂为：有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类、铝酸化合物中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的一种磁性复合材料专用多功能助剂，其特征在于，所述的偶联剂为：Si-69、Si-75、Si-172、NDZ-401钛酸酯、NDZ-402钛酸酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种磁性复合材料专用多功能助剂，其特征在于，组成及重量份配比为：白炭黑25-30份、表面活性剂8-10份、防老剂10-15份、偶联剂45-60份。
9.如权利要求1所述的一种磁性复合材料专用多功能助剂的制备方法，其特征在于，取配方量的白炭黑和防老剂，送入高速混合机中混合搅拌10～15min，控制搅拌机的搅拌速度为40r/min，控制温度为40～50℃，然后将配方量的偶联剂和表面活性剂送入高速混合机中进行搅拌，升温至100～110℃，保温搅拌5～10min，然后出料得到磁性复合材料专用多功能助剂。
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|---|
| 中国橡胶工业协会: "《中国橡胶工业年鉴（2007-2008年）》", 31 August 2008, 中国商业出版社 * |
| 张保岗: ""丁腈橡胶微观结构与性能及高性能丁腈磁性橡胶的制备研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
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