CN109192429B - 一种钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体及其制备方法，制备方法包括：使用改性液对钕铁硼磁粉进行改性，改性后与橡胶粘结剂和铁氧体制备得到钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体；其中，改性液由环氧树脂、氨丙基三乙基硅烷和邻苯二甲酸二辛酯组成。本发明采用磁粉改性液对钕铁硼磁粉进行表面修饰，改善其与基体相容性，并以铁氧体为第二填充磁粉相，降低钕铁硼磁粉的使用量，改善最终柔性磁体耐腐蚀性能，获得具有优良的磁性能、良好的力学性能以及不错耐腐蚀性能的复合柔性磁体。

Description

一种钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体及其制备方法，属于功能高分子复合材料技术领域。
背景技术
柔性永磁体复合材料因其良好的力学，优异的加工特性等特点，作为烧结合金或陶瓷永磁体一个重要的补充部分，应用于微特电机、驱动器等领域。柔性磁体重要的性能指标主要由永磁特性和力学性能所构成。应该来说，柔性磁体的永磁特性主要来源于其中的磁填充相。为了能够获得较高的最高磁能积，采用的策略多是选择以高磁性能的磁粉为填充相或增加磁性填充相的含量。在常用的钕铁硼、钐钴氮等合金磁粉和六角钡铁氧体、六角锶铁氧体等氧化物等磁性填充相中，钕铁硼磁粉由于自身具有优异的永磁特性，在作为填充相，可使得柔性磁体较好的永磁特性，然而，其与高分子基体相容性差且自身耐腐蚀性能也不好，极大地限制了钕铁硼柔性磁体的开发。铁氧体柔性磁体可以获得良好的弹性体力学性能，然而由于铁氧体永磁特性相对较弱，使得其最大磁能积一般小于1-2MGOe，难以满足比如小型电机等高端产品的应用要求。
发明内容
发明目的：本专利旨在解决钕铁硼柔性磁体在制造过程中磁粉与基体相容性以及最终柔性磁体耐腐蚀性能较差的问题，本发明提供了一种钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体及其制备方法，以获得具有优良的磁性能、良好的力学性能、不错耐腐蚀性能、不错性价比的复合柔性磁体。
技术方案：
一种钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体的制备方法，包括：使用改性液对钕铁硼磁粉进行改性，改性后与橡胶粘结剂和铁氧体制备得到钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体；其中，改性液由环氧树脂、氨丙基三乙基硅烷和邻苯二甲酸二辛酯组成。
改性液中，环氧树脂、氨丙基三乙基硅烷和邻苯二甲酸二辛酯的质量比为2:0.5-2:1-4，优选为2:1:2。
改性液量不足，难以完全润湿颗粒表面，导致磁性颗粒与基体相容性达不到最佳；改性液量过多，使得基体所含增塑剂含量高，引起在使用过程中由于增塑剂损失导致性能波动大。所述改性液的添加量为钕铁硼磁粉质量的1.0-2.0％，优选为1.5％。
所述的橡胶粘结剂为氯化聚乙烯。
所述的铁氧体为永磁铁氧体，其中所述的铁氧体为钡铁氧体或锶铁氧体。
所述钕铁硼磁粉与橡胶粘结剂的质量比为10-40:1；钕铁硼磁粉与铁氧体的质量比为10:1-5。
所述改性的方法包括：将使钕铁硼磁粉分散于改性液中。
改性后与橡胶粘结剂和铁氧体制备得到钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体的方法包括：将橡胶粘结剂加入改性的钕铁硼磁粉中，搅匀后加入铁氧体混炼、压制成片后充磁。
其中，压制成片时，温度为80-85℃，时间为5-8min；充磁电压：1400-1500V。
本发明还提供了所述制备方法制备得到的钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体。本发明制得的橡胶磁体，物理机械性能良好，耐氧化和耐化学腐蚀，防脱磁粉性好，磁粉与橡胶的相容性好，以及磁粉的高填充率所带来的磁性能优异。
为了兼顾高永磁特性与较好的弹性体力学性质，并改善钕铁硼柔性磁体的耐腐蚀性能，本发明采用由环氧树脂、氨丙基三乙基硅烷和邻苯二甲酸二辛酯组成的磁粉改性液对钕铁硼磁粉进行表面修饰，改善磁粉与基体相容性，达到防脱粉的效果，并以铁氧体为第二填充磁粉相，降低钕铁硼磁粉的使用量，改善最终柔性磁体耐腐蚀性能，获得具有优良的磁性能、良好的力学性能以及不错耐腐蚀性能的复合柔性磁体。通过由环氧树脂、氨丙基三乙基硅烷和邻苯二甲酸二辛酯所组成的复合改性液预处理，提高磁粉与基体的相容性，极大地降低了脱粉率。
本发明所提供的方法思路新颖、适用性强等特点，具体体现如下：
1.钕铁硼磁粉通过添加特定成分的改性液原位表面改性大大增加了磁粉与橡胶基体的相容性，填充率上升，所得到橡胶磁在保持良好粘接性能的前提下磁粉填充率可至5000份(重量分数约98％)，几无磁粉脱粉现象，；
2.随着磁粉填充量上升，钕铁硼橡胶磁的磁性不断增强，可满足小型电机、驱动马达、超强磁吸使用；
3.添加适量的铁氧体，一方面由于铁氧体粒径过小，可以充分利用基体中的自由体积，橡胶磁体更加密实，防脱粉率提高，另一方面铁氧体的耐腐蚀性较好，使得复合材料整体耐氧化性和耐腐蚀性提高。
附图说明
图1钕铁硼磁粉/铁氧体/氯化聚乙烯质量比为2000:500:100磁片SEM图片；
图2钕铁硼磁粉/铁氧体/氯化聚乙烯质量比为2000:500:100磁片盐水浸泡24小时照片。
具体实施方式
以下对本发明原理和特征进行举实例描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
钕铁硼柔性磁体的制备方法，其具体步骤如下：
1)在天平上称量出1000g、2000g、3000g、4000g钕铁硼磁粉(200目)；
2)称取钕铁硼磁粉质量1.5％的磁粉改性液(环氧树脂、氨丙基三乙基硅烷(KH550)和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)按照质量比2:1:2所组成的改性液)加入到磁粉中，充分搅拌均匀至磁粉完全湿润且无明显结块；。
3)分别称取100g氯化聚乙烯(CPE130，威海金泓高分子有限公司)，分别加入到上述静置后的磁粉中，充分搅拌至无明显白色结块；
4)将混合好的磁粉/氯化聚乙烯混合物用开炼机压片成型，打三角包，混炼均匀，出片；
5)将开炼机炼好的磁片放入模具中，用液压成型机80℃下进行热定型5min压制，待磁体冷却后从模具中取出；
6)所制备得到橡胶磁片经过脉冲充磁得到橡胶磁体，充磁电压：1500V；
所得的磁体力学性能如表1所示，磁体力学性能满足实际器件对于柔性磁体的应用要求。其磁性能如表2所示，磁性能优异，最高磁能积20-60kJ/m3，约2.5-7.5MGOe，远高于铁氧体柔性磁体1-2MGOe。
表1测试方法按GB/T 2941规定的相应方法制备哑铃状试样，按照GB/T528-2009室温下在拉力试验机上对哑铃状标准试样进行拉伸测试
表2测试方法采用永磁材料自动测试系统测试(FE-2100)测定其退磁曲线，并确定其磁性能。
表1不同填充率柔性钕铁硼柔性磁体力学性能；
Figure BDA0001798819110000031
表2不同填充率柔性钕铁硼橡胶磁的性能
Figure BDA0001798819110000032
Figure BDA0001798819110000041
实施例2
本发明高填充率钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体的制备方法，其具体步骤：
1)在称量出200目的2000g钕铁硼磁粉两组；
2)称取磁粉质量1.5％的磁粉改性液(环氧树脂、氨丙基三乙基硅烷(KH550)和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)按照质量比2:1:2所组成的改性液)加入到磁粉中，充分搅拌均匀至磁粉完全湿润且无明显结块；
3)分别称取100g氯化聚乙烯，分别加入到上述静置后的磁粉中，充分搅拌至无明显白色结块，得磁粉/氯化聚乙烯混合物；
4)分别称取500g、1000g锶铁氧体(工业级，北矿磁材科技股份有限公司)。
5)将混合好的磁粉/氯化聚乙烯混合物用开炼机压片成型，最后加入称好的锶铁氧体，打三角包，混炼均匀，出片；
6)将开炼机炼好的磁片放入模具中，用液压成型机80℃下进行热定型5min压制，待磁体冷却后从模具中取出；
7)所制备得到橡胶磁片经过脉冲充磁得到橡胶磁体，充磁电压:1500V。
所得的磁体SEM(如图1)显示填充磁颗粒与基体高分子有很好的相容性，脱粉率小于0.5mg/cm2，经5％NaCl盐水浸泡6小时，很少锈迹，表现出良好的耐腐蚀性能(如图2)。所得磁性性能如表3所示，在钕铁硼/氯化聚乙烯质量比20：10，加入不同铁氧体时其最高磁能积保持在20kJ/m3以上。
表3钕铁硼磁粉和氯化聚乙烯质量比为2000:100添加不同量铁氧体测试数据
Figure BDA0001798819110000042
备注：不用改性液，钕铁硼磁粉和氯化聚乙烯质量比为2000:100时未能成型出片，得到柔性磁体。在此基础上加铁氧体粉体，更无法成型。

Claims (6)

1.一种钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体的制备方法，其特征在于，包括：使用改性液对钕铁硼磁粉进行改性，改性后与橡胶粘结剂和铁氧体制备得到钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体；其中，改性液由环氧树脂、氨丙基三乙基硅烷和邻苯二甲酸二辛酯组成；所述改性液中，环氧树脂、氨丙基三乙基硅烷和邻苯二甲酸二辛酯的质量比为2:0.5-2:1-4；所述改性液的添加量为钕铁硼磁粉质量的1.0-2.0％；所述钕铁硼磁粉与橡胶粘结剂的质量比为10-40:1；所述钕铁硼磁粉与铁氧体的质量比为10:1-5；所述橡胶粘结剂为氯化聚乙烯。
2.根据权利要求1所述的钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体的制备方法，其特征在于，铁氧体为永磁铁氧体。
3.根据权利要求2所述的钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体的制备方法，其特征在于，所述的铁氧体为钡铁氧体或锶铁氧体。
4.根据权利要求1所述的钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体的制备方法，其特征在于，所述改性的方法包括：将使钕铁硼磁粉分散于改性液中。
5.根据权利要求1所述的钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体的制备方法，其特征在于，改性后与橡胶粘结剂和铁氧体制备得到钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体的方法包括：将橡胶粘结剂加入改性的钕铁硼磁粉中，搅匀后加入铁氧体混炼、压制成片后充磁。
6.根据权利要求1-5任一项所述制备方法制备得到的钕铁硼/铁氧体复合柔性磁体。
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