CN109370381B

CN109370381B - 一种基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN109370381B
Application number: CN201811259066.7A
Authority: CN
Inventors: 邓联文; 赵涵若; 贺君; 罗衡; 黄生祥; 颜铄清
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2021-01-12
Anticipated expiration: 2038-10-26
Also published as: CN109370381A

Abstract

本发明公开了一种基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料及其制备方法，属于功能涂料及吸波材料制备技术领域，该吸波涂料由以下原料按重量百分比制成：镍锌铁氧体回收料20～35％；镁锌铁氧体回收料30～45％；环氧树脂10～20％；环氧固化剂2～5％；助剂0.5～1.5％；有机溶剂5～10％。本发明所述基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料，采用的铁氧体回收料，通过镍锌铁氧体废磁芯以及镁锌铁氧体废磁芯回收获得，其成本低廉，实现了资源的循环利用，并且绿色环保；吸收剂是属于铁氧体类，耐酸碱和耐盐雾性能优异，同时兼具介电损耗和磁损耗，且电阻率低、与空气阻抗匹配性好，具有较强的吸波性能；本发明制备方法，工艺条件温和，操作简单，生产成本低，利于工业化生产。

Description

一种基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于功能涂料及吸波材料制备技术领域，具体涉及一种基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料及其制备方法。

背景技术

军用雷达隐身技术和民用抗电磁辐射技术干扰的发展对吸波材料提出了迫切需求。吸波材料能将入射电磁波能量转换成热能或其它形式的能量而使电磁波损耗衰减，达到有效降低军事目标的雷达探测特征信号，同时，能提高电子设备产品电磁兼容能力和改善周边电磁环境，具有非常重要的技术和经济实用价值。吸波材料主要包括结构型吸波材料和吸波涂料，吸波涂料施工简便、不受目标外形限制且成本低，受到更广泛的关注。近年来，国内外主要通过研究吸收剂材料来提高吸波性能，吸收剂材料主要包括磁性金属及其合金、导电碳材料、导电高聚物、铁氧体等。其中磁性金属及其合金极易被氧化，耐候性能和耐腐蚀性能差；导电碳材料分散性差，容易降低涂层的强度；导电高聚物造价成本昂贵，产量低；铁氧体吸收剂兼具介电损耗和磁损耗，且电阻大、与空气阻抗匹配性好，成本低，产量大，耐候性优良，是最适合大规模制造吸波涂料的吸收剂材料。

镍锌铁氧体和镁锌铁氧体是普遍应用的两种软磁铁氧体材料，制备的磁芯广泛应用于变压器、充电器等各类电子设备关键部位中。但是，在生产过程中会产生大量的不合格的磁芯，这些废磁芯由于杂质复杂而无法重新回收制备磁芯，只能采用掩埋或垃圾处理，处理成本高，对环境也会产生大量污染。

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成本低廉、耐候性优良、吸波性能良好的基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料，由以下原料按重量百分比制成：镍锌铁氧体回收料20～35％；镁锌铁氧体回收料30～45％；环氧树脂10～20％；环氧固化剂2～5％；助剂0.5～1.5％；有机溶剂5～10％。

作为优选，所述镍锌铁氧体回收料主要成分为(wt％)：Fe₂O₃ 50～65％、NiO 5～15％、ZnO 10～20％、CuO 2～5％及Bi₂O₃ 1～3％。

作为优选，所述镁锌铁氧体回收料主要成分为(wt％)：Fe₂O₃ 60～75％、MgO 5～10％、ZnO 10～20％、CuO 2～5％及Bi₂O₃ 1～3％。

作为优选，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、脂环族环氧树脂、双酚F环氧树脂中的一种或多种。

作为优选，所述环氧固化剂为聚酞胺类固化剂、低分子胺类固化剂、腰果油改性固化剂中的一种或多种。

作为优选，所述助剂为成膜助剂、流平剂、消泡剂、分散剂、促进剂中的一种或多种；所述有机溶剂为苯类、醇类、酮类中的一种或多种。

作为一个总的发明构思，本发明还提供所述基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料制备方法，包括以下步骤：

(1)在机械搅拌条件下，将镍锌铁氧体回收料、镁锌铁氧体回收料与环氧树脂按设计重量比均匀混合，制备环氧树脂浆料；

(2)添加有机溶剂调节粘度和助剂调节分散性、润湿性、成膜性和流平性；

(3)加入预定比例的环氧固化剂，搅拌熟化0.5～1.0h，获得基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料。

进一步，所述镍锌铁氧体回收料，通过以下方式获得：

(1)收集不合格镍锌铁氧体磁芯，经破碎处理，得到镍锌铁氧体破碎粉末；

(2)将镍锌铁氧体破碎粉末与水混合，添加硅烷偶联剂，在球磨机中球磨4～6h，干燥后过100～150目筛网，得到镍锌铁氧体回收料。

进一步，所述镁锌铁氧体回收料，通过以下方式获得：

(1)收集不合格镁锌铁氧体磁芯，经破碎处理，得到镁锌铁氧体破碎粉末；

(2)将镁锌铁氧体破碎粉末与水混合，添加硅烷偶联剂，在球磨机中球磨6～8h，干燥后过100～150目筛网，得到镁锌铁氧体回收料。

进一步，采用喷涂、滚涂或刷涂工艺将所述基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料涂覆在铝板上制备吸波涂层。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：

(1)本发明所述基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料，采用的铁氧体回收料，通过镍锌铁氧体废磁芯以及镁锌铁氧体废磁芯回收获得，其成本低廉，实现了资源的循环利用，并且绿色环保。

(2)本发明所述基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料，吸收剂是属于铁氧体类，耐酸碱和耐盐雾性能优异，同时兼具介电损耗和磁损耗，且电阻率低、与空气阻抗匹配性好，具有较强的吸波性能。

(3)本发明所述基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料制备方法，工艺条件温和，操作简单，生产成本低，利于工业化生产，具有巨大经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例1～3所得基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料和对比例1～2在8～18GHz频段的吸波性能图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和实施例对本发明方案作进一步的阐述。

实施例1

本发明提供一种基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料制备方法，包括以下步骤：

(1)称取收集的镍锌铁氧体磁芯破碎粉与水按照1：2的质量比混合，添加2wt％的硅烷偶联剂，在行星球磨机中以转速600r/min球磨4h，锆球直径2mm，球料比为10：1，球磨的粉干燥后过120目筛网，获得镍锌铁氧体回收料；

(2)称取收集的镁锌铁氧体磁芯破碎粉与水按照1：1.5的质量比混合，添加1wt％的硅烷偶联剂，在行星球磨机中以转速600r/min球磨6h，锆球直径2mm，球料比为15：1，球磨的粉干燥后过150目筛网，获得镁锌铁氧体回收料；

(3)采用立式搅拌分散一体化设备，将200g镍锌铁氧体回收料、300g镁锌铁氧体回收料与300g双酚A环氧树脂在1000r/min条件下均匀混合，制备出环氧树脂浆料；

(4)添加110g二甲苯溶剂、5g流平助剂、10g润湿分散剂，继续搅拌20min，之后加入75g低分子胺类固化剂，继续搅拌熟化0.5h，得到基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料；采用喷涂工艺将制备的吸波涂料涂覆在180mm×180mm铝板上，50℃烘烤1.0h后，冷却0.5h，获得用于测试吸波性能的吸波涂层。

实施例1所得吸波涂层在8～18GHz频段的吸波性能如图1所示。

实施例2

(1)称取收集的镍锌铁氧体磁芯破碎粉与水按照1：1.5的质量比混合，添加3wt％的铝酸酯偶联剂，在行星球磨机中以转速600r/min球磨5h，锆球直径2mm，球料比为15：1，球磨的粉干燥后过150目筛网，获得镍锌铁氧体回收料；

(2)称取收集的镁锌铁氧体磁芯破碎粉与水按照1：2的质量比混合，添加5wt％的铝酸酯偶联剂，在行星球磨机中以转速600r/min球磨8h，锆球直径2mm，球料比为10：1，球磨的粉干燥后过120目筛网，获得镁锌铁氧体回收料；

(3)采用立式搅拌分散一体化设备，将300g镍锌铁氧体回收料、350g镁锌铁氧体回收料与200g脂环族环氧树脂在1000r/min条件下均匀混合，制备出环氧树脂浆料；

(4)添加100g正丁醇溶剂、2g成膜助剂、8g润湿分散剂，继续搅拌20min.之后加入40g聚酞胺固化剂，继续搅拌熟化0.5h，得到基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料；采用喷涂工艺将制备的吸波涂料涂覆在180mm×180mm铝板上，40℃烘烤1.5h后，冷却0.5h，获得用于测试吸波性能的吸波涂层。

实施例2所得吸波涂层在8～18GHz频段的吸波性能如图1所示。

实施例3

(1)称取收集的镍锌铁氧体磁芯破碎粉与水按照1：1的质量比混合，添加3wt％的硅烷偶联剂，在行星球磨机中以转速800r/min球磨5h，锆球直径2mm，球料比为20：1，球磨的粉干燥后过150目筛网，获得镍锌铁氧体回收料；

(2)称取收集的镁锌铁氧体磨磁芯破碎粉与水按照1：1的质量比混合，添加2wt％的硅烷偶联剂，在行星球磨机中以转速600r/min球磨8h，锆球直径2mm，球料比为20：1，球磨的粉干燥后过150目筛网，获得镁锌铁氧体回收料；

(3)采用立式搅拌分散一体化设备，将350g镍锌铁氧体回收料、450g镁锌铁氧体回收料与100g双酚F环氧树脂在1000r/min条件下均匀混合，制备出环氧树脂浆料；

(4)添加60g二甲苯与正丁醇溶剂、5g成膜助剂、10g润湿分散剂，继续搅拌20min.之后加入25g低分子胺类固化剂，继续搅拌熟化0.5h，得到基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料；采用滚涂工艺将制备的吸波涂料涂覆在180mm×180mm铝板上，50℃烘烤1.0h后，冷却0.5h，获得用于测试吸波性能的涂层。

实施例3所得吸波涂层在8～18GHz频段的吸波性能如图1所示。

对比例1

采用立式搅拌分散一体化设备，将50g片状羰基铁粉、40g双酚A环氧树脂在1000r/min条件下搅拌分散1h；加入10.0g低分子胺类固化剂，继续搅拌熟化0.5h，添加7g二甲苯溶剂，得到混合涂料；采用喷涂工艺将混合料涂覆在180mm×180mm铝板上，50℃烘烤1.5h后，冷却0.5h，获得用于对比测试吸波性能的涂层。

对比例1所得吸波涂层在8～18GHz频段的吸波性能如图1所示。

对比例2

采用立式搅拌分散一体化设备，将50g片状铁硅铝粉、40g双酚A环氧树脂在1000r/min条件下搅拌分散1.0h；加入10g低分子胺类固化剂，继续搅拌熟化0.5h，添加7g二甲苯溶剂，得到混合涂料；采用喷涂工艺将混合料涂覆在180mm×180mm铝板上，50℃烘烤1.5h后，冷却0.5h，获得用于对比测试吸波性能的涂层。

对比例2所得吸波涂层在8～18GHz频段的吸波性能如图1所示。

图1为实施例1～3所得基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料和对比例1～2在8～18GHz频段的吸波性能图，从图1可以看出，本发明所得基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料具有更优异的吸波性能，可实现对8～18GHz全频段电磁波能量90％以上吸收(RL＜-10dB)。

Claims

1.一种基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1) 在机械搅拌条件下，将镍锌铁氧体回收料、镁锌铁氧体回收料与环氧树脂按设计重量比均匀混合，制备环氧树脂浆料；

(2) 添加有机溶剂调节粘度和助剂调节分散性、润湿性、成膜性和流平性；

(3) 加入预定比例的环氧固化剂，搅拌熟化0.5～1.0h，获得基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料；

所述镍锌铁氧体回收料20~35%；镁锌铁氧体回收料30~45%；环氧树脂10~20%；环氧固化剂2~5%；助剂0.5~1.5%；有机溶剂5~10%；

所述镍锌铁氧体回收料主要成分重量百分比为：Fe₂O₃50~65%、NiO 5~15%、ZnO 10~20%、CuO 2~5%及Bi₂O₃1~3%；

所述镁锌铁氧体回收料主要成分重量百分比为：Fe₂O₃60~75%、MgO 5~10%、ZnO 10~20%、CuO 2~5%及Bi₂O₃1~3%；

所述镍锌铁氧体回收料，通过以下方式获得

(1) 收集不合格镍锌铁氧体磁芯，经破碎处理，得到镍锌铁氧体破碎粉末；

(2) 将镍锌铁氧体破碎粉末与水混合，添加硅烷偶联剂，在球磨机中球磨4~6h，干燥后过100~150目筛网，得到镍锌铁氧体回收料；

所述镁锌铁氧体回收料，通过以下方式获得：

(1) 收集不合格镁锌铁氧体磁芯，经破碎处理，得到镁锌铁氧体破碎粉末；

(2) 将镁锌铁氧体破碎粉末与水混合，添加硅烷偶联剂，在球磨机中球磨6~8h，干燥后过100~150目筛网，得到镁锌铁氧体回收料。

2.根据权利要求1所述基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、脂环族环氧树脂、双酚F环氧树脂中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料的制备方法，其特征在于，所述环氧固化剂为聚酞胺类固化剂、低分子胺类固化剂、腰果油改性固化剂中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料的制备方法，其特征在于，所述助剂为成膜助剂、流平剂、消泡剂、分散剂、促进剂中的一种或多种；所述有机溶剂为苯类、醇类、酮类中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料的制备方法，其特征在于，采用喷涂、滚涂或刷涂工艺将所述基于软磁铁氧体回收料的吸波涂料涂覆在铝板上制备吸波涂层。