CN109438974A

CN109438974A - 一种制备注塑铁氧体用添加剂和一种注塑铁氧体及其制备方法

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Publication number: CN109438974A
Application number: CN201811239588.0A
Authority: CN
Inventors: 刘荣明; 熊君; 刘强; 王峰; 黄可淼; 贾立颖; 王倩; 李炳山
Original assignee: North Polytron Technologies Inc
Current assignee: North Polytron Technologies Inc
Priority date: 2018-10-23
Filing date: 2018-10-23
Publication date: 2019-03-08

Abstract

本发明属于铁氧体材料技术领域，具体涉及一种制备注塑铁氧体用添加剂和一种注塑铁氧体及其制备方法。本发明以聚十二内酰胺为主，配合适量的增强剂、分散剂、偶联剂、润滑剂、抗氧化剂和异丙醇，形成了能改善铁氧体颗粒料流动性的添加剂，添加本发明提供的添加剂后，铁氧体磁粉熔料的流动性明显提升，为提高铁氧体的填充量提供基础，在提高铁氧体磁性的基础上，仍能保持铁氧体的尺寸精度。实施例结果表明，利用本发明提供的添加剂，能使铁氧体磁粉的填充量达到90％。

Description

一种制备注塑铁氧体用添加剂和一种注塑铁氧体及其制备方法

技术领域

本发明属于铁氧体材料技术领域，具体涉及一种制备注塑铁氧体用添加剂和一种注塑铁氧体及其制备方法。

背景技术

铁氧体是目前用量最大的永磁材料，按照成型工艺的不同，其可分为烧结铁氧体与粘结铁氧体。烧结铁氧体的特点是磁性能高，占据了当前永磁铁氧体的绝大部分市场，但是，这类磁体也存在不少缺点，如：尺寸精度低、抗冲击强度不高、无法制造复杂形状的磁体产品、多极充磁困难等。与之相比，粘结铁氧体磁性虽然低，但是由于其成型工艺简单，易于制造出尺寸精度高、无需二次加工的磁体产品，生产效率高、成本低，因此，开始逐渐占领市场。

注塑铁氧体作为粘结铁氧体的一个重要分支，由于具有尺寸精度高、机械性能好、可制备形状复杂的多极取向磁体、可与其它部件整体注塑成型、易于大规模生产等优点，广泛应用于家用电器、汽车、通信设备、检测仪表、计算机、办公设备等领域。近年来，随着中国工业自动化和信息现代化的飞速发展，注塑成型磁体作为电子工业和信息产业的重要支撑材料，发展空间极为广阔，但现有注塑铁氧体制品中磁粉填充量仅能达到80％，仍存在磁性较低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备注塑铁氧化体用添加剂，利用本发明提供的添加剂，可提高注塑铁氧体的磁性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种制备注塑铁氧体用添加剂，包括以下质量份的组分：聚十二内酰胺6～12份、增强剂0.1～2份、分散剂0.1～1份、偶联剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份、抗氧化剂0.1～0.3份和异丙醇1.0～8份。

优选的，还包括超支化聚合物0.1～2份。

优选的，所述增强剂包括短切玻璃纤维、短切云母片和短切钛酸钾纤维中的一种或几种；

所述分散剂包括偏磷酸钠、磷酸钠和三聚磷酸钠中的一种或几种；

所述偶联剂包括硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂；

所述润滑剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、N,N′-乙撑双硬脂酸胺、乙烯基双硬脂酸酰胺或硅油；

本发明还提供了一种注塑铁氧体，制备原料包括铁氧体磁粉和上述技术方案所述的添加剂，所述铁氧体磁粉占制备原料总质量的82～95％。

优选的，所述铁氧体磁粉的粒径为0.8～2.0μm。

本发明提供了上述技术方案所述注塑铁氧体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将润滑剂、偶联剂与异丙醇的混合物与铁氧体磁粉进行第一混合，得到第一混合料；

(2)将所述步骤(1)的第一混合料与注塑铁氧体用添加剂中的剩余组分进行第二混合，得到第二混合料；

(3)将所述步骤(2)的第二混合料依次进行挤压造粒、混炼和注塑成型，得到注塑铁氧体。

优选的，所述第一混合和第二混合的温度独立地为100～120℃，时间独立地为10～40min。

优选的，所述步骤(3)中挤压造粒的温度为200～300℃。

优选的，所述步骤(3)中混炼的温度为280～310℃；所述混炼在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度为100～120r/min。

优选的，所述步骤(3)中注塑成型的温度为265～275℃；保温时间为2.5～3.5min；压力为35～80MPa。

本发明提供的注塑铁氧体添加剂，包括以下质量份的组分：聚十二内酰胺6～12份、增强剂0.1～2份、分散剂0.1～1份、偶联剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份、抗氧化剂0.1～0.3份和异丙醇1.0～8份。本发明以聚十二内酰胺为主，配合适量的增强剂、分散剂、偶联剂、润滑剂、抗氧化剂和异丙醇，形成了能改善铁氧体颗粒料流动性的添加剂，添加本发明提供的添加剂后，铁氧体磁粉熔料的流动性明显提升，为提高铁氧体的磁粉填充量提供基础，提高铁氧体磁性的基础上，仍能保持铁氧体的尺寸精度。实施例结果表明，利用本发明提供的添加剂，能使铁氧体磁粉的填充量达到90％。

附图说明

图1为本发明提供的注塑铁氧体制备工艺流程图。

具体实施方式

以质量份计，本发明提供的添加剂包括聚十二内酰胺6～12份，优选为7～11份，更优选为8～10份。在本发明中，所述聚十二内酰胺(尼龙12)优选为日本宇都的3124U牌号市售产品。

以所述聚十二内酰胺的质量份为基准，本发明提供的添加剂包括增强剂0.1～2份，更优选为0.3～1.5份，再优选为0.5～1.0份。在本发明中，所述增强剂优选包括短切玻璃纤维、短切云母片和短切钛酸钾纤维中的一种或几种，更优选为短切玻璃纤维或短切云母片。在本发明中，所述增强剂的长度优选为6～200mm，更优选为10～180mm，再优选为50～160mm；所述增强剂为短切玻璃纤维或短切钛酸钾纤维时，纤维的单丝直径优选为9～13μm，再优选为10～12μm，更优选为10～11μm；所述增强剂中水分的质量含量优选＜0.2％。

以所述聚十二内酰胺的质量份为基准，本发明提供的添加剂包括分散剂0.1～2份，优选为0.2～1.8份，更优选为0.3～1.5份，再优选为0.5～1.2份。在本发明中，所述分散剂优选包括偏磷酸钠、磷酸钠和三聚磷酸钠中的一种或几种，更优选为偏磷酸钠或三聚磷酸钠。在本发明中，所述分散剂为几种组分的混合物时，本发明对所述混合物中各组分的用量比没有特殊要求。

以所述聚十二内酰胺的质量份为基准，本发明提供的添加剂包括偶联剂0.1～1份，优选为0.2～0.8份，更优选为0.2～0.7份，再优选为0.2～0.5份；所述偶联剂优选包括硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂，更优选为硅烷偶联剂；所述硅烷偶联剂优选包括硅烷偶联剂KH-550或3-氨基丙基三乙氧基硅烷。在本发明中，所述偶联剂优选为广州市龙凯化工有限公司的市售产品。

以所述聚十二内酰胺的质量份为基准，本发明提供的添加剂包括润滑剂0.1～1份，优选为0.2～0.8份，更优选为0.3～0.7份，再优选为0.4～0.6份。在本发明中，所述润滑剂优选包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、N,N′-乙撑双硬脂酸胺、乙烯基双硬脂酸酰胺或硅油，更优选为乙烯基双硬脂酸胺或N,N′-乙撑双硬脂酸胺。在本发明中，所述润滑剂优选为南京国晨化工有限公司的市售产品。

以所述聚十二内酰胺的质量份为基准，本发明提供的添加剂包括抗氧化剂0.1～0.3份，优选为0.1～0.2，再优选为0.2份。在本发明中，所述抗氧化剂优选包括BRUGGOLENH320或RUGGOLEN H321，更优选为BRUGGOLEN H320。在本发明中，所述抗氧化剂优选为上海纽诺化工科技有限公司的市售产品。

以所述聚十二内酰胺的质量份为基准，本发明提供的添加剂包括异丙醇1.0～8份，优选为3～7份，再优选为4～6份。在本发明中，所述异丙醇优选为江苏香仓鸿润贸易有限公司的市售产品。

以所述聚十二内酰胺的质量份为基准，本发明提供的添加剂优选还包括超支化聚合物0.1～2份，更优选为0.2～1.8份，再优选为0.3～1.2份，更优选为0.4～1.0份。在本发明中，所述超支化聚合物的密度优选为1.1g/cm³，熔程优选为140～180℃，初始热分解温度优选为280～300℃。在本发明中，所述超支化聚合物(以下用HyPer C100树脂表示)优选为武汉超支化树脂科技有限公司的市售产品。

本发明提供了一种注塑铁氧体，制备原料包括铁氧体磁粉和上述技术方案所述的添加剂，所述铁氧体磁粉占制备原料总质量的80～95％。

本发明提供的注塑铁氧体的制备原料包括铁氧体磁粉，所述铁氧体磁粉占制备原料总质量的80～95％，优选为85～92％，更优选为89～92％；所述铁氧体磁粉的粒径优选为0.8～2.0μm，更优选为1.0～1.7μm。在本发明中，所述铁氧体磁粉的组分优选包括MO·nFe₂O₃(M＝Ba、Sr和Pb中的一种或几种，n＝5.4～6.2)。在本发明中，所述铁氧体磁粉优选为北矿磁材(阜阳)有限公司市售的3D牌号的锶铁氧体磁粉。

本发明提供的注塑铁氧体的制备原料还包括添加剂，所述添加剂为上述技术方案所述的制备注塑铁氧体用添加剂。在本发明中，所述添加剂和铁氧体磁粉的质量百分含量的总和为100％。

本发明将润滑剂、偶联剂与异丙醇的混合物与铁氧体磁粉进行第一混合，得到第一混合料。本发明先将润滑剂、偶联剂与异丙醇混合，得到润滑剂和偶联剂的分散液，以使润滑剂和偶联剂能够与铁氧体磁粉充分混合，改善铁氧体磁粉的润滑性。本发明对所述润滑剂、偶联剂与异丙醇的混合物的形成方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的方式即可。

在本发明中，所述第一混合的温度优选为100～120℃，更优选为105～115℃，再优选为108～112℃；所述第一混合的时间优选为10～40min，更优选为15～40min，再优选为20～35min。在本发明中，所述第一混合优选在静置条件下进行，更优选在保温缸中静置。本发明优选在静置条件对铁氧体磁粉进行表面处理，能提高铁氧体磁粉表面的浸润性和润滑性。

得到第一混合料后，本发明将所述第一混合料与注塑铁氧体用添加剂中的剩余组分进行第二混合，得到第二混合料。在本发明中，所述混合的温度优选为100～120℃，更优选为105～115℃，再优选为110～112℃；混合的时间优选为10～30min，更优选为15～25min，再优选为18～23min。

本发明对所述第二混合中各组分的添加顺序没有特殊要求，可以同时添加，也可以分批添加。分批添加时，本发明优选先将尼龙12与第一混合料混合，然后再将增强剂、分散剂、抗氧化剂添加至混合料中。分批添加时，各阶段混合的时间总和为上述技术方案所述第二混合的时间。在本发明中，所述添加剂包括HyPer C100树脂时，所述HyPer C100树脂优选与增强剂、分散剂和抗氧化剂同时加入混合料中。在本发明中，所述第二混合优选在SHR-100A高速混合机中进行，所述SHR-100A高速混合机优选为东莞市荣信机械科技有限公司的市售产品。

得到第二混合料后，本发明将所述第二混合料依次进行挤压造粒、混炼和注塑成型，得到注塑铁氧体。在本发明中，所述挤压造粒的温度优选为200～300℃，更优选为210～290℃，再优选为230～280℃。在本发明中，所述挤压造粒优选通过石家庄市星硕实业公司市售的SJSH-30双杆螺旋挤出自动切粒机中进行。

挤压造粒后，本发明将所得颗粒料进行混炼，以得到注塑用注射料。在本发明中，所述混炼的温度优选为280～310℃，更优选为290～305℃，再优选为295～300℃；所述混炼在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度优选为100～120r/min，更优选为100r/min。在本发明中，所述混炼优选在双螺杆挤出机中进行。

混炼后，本发明将所得注射料进行注塑成型，得到注塑铁氧体。在本发明中，所述注塑成型的温度优选为265～275℃，更优选为268～273℃，再优选为269～272℃；保温时间优选为2.5～3.5min，更优选为3min；注射压力优选为35～80MPa，更优选为35.5～79MPa，再优选为36～77MPa。保温后，本发明优选将成型坯与模具分离，然后在空气中冷却，得到注塑铁氧体。本发明对所述注塑成型用模具的形状没有任何要求，根据磁铁应用领域，选择形状匹配的模具即可。在本发明实施例中，所述注塑铁氧体优选为圆环状，所述圆环的尺寸优选为60mm/40mm×12mm(表示外径/内径×高)。在本发明实施例中，所述注塑成型优选通过深圳市立塑机械有限公司市售的LS0-350注射成型机完成。

为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的一种制备注塑铁氧体用添加剂和一种注塑铁氧体及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

按照图1所示工艺流程图、表1～2的用量及工艺参数制备注塑铁氧体：

将乙烯基双硬脂酸酰胺、硅烷偶联剂KH550和异丙醇混合，得到混合液；然后将混合液与铁氧体磁粉混合，在保温缸中静置20min，进行表面改性，得到第一混合料；再将尼龙12、硬脂酸钙、短切玻璃纤维和BRUGGOLEN H320抗氧化剂添加至第一混合料中，进行第二混合，时间为10min，得到第二混合料，再将第二混合料加入到SJSH-30双杆螺旋挤出自动切粒机中进行造粒，形成尼龙12/铁氧体颗粒料，粒径为2～5mm。将所得颗粒料进行混炼，然后注塑成型，得到注塑铁氧体。

实施例2～10

制备过程同实施例1，不同之处在于用量和工艺参数的不同，具体列于表1中。

实施例11～12

制备过程同实施例1，不同之处在于添加剂中组分和用量不同，其中，实施例11中，润滑剂为硬脂酸锌，偶联剂为KH550、增强剂为短切钛酸钾纤维与短切玻璃纤维1:1的混合物、分散剂为偏磷酸钠；

实施例12中，润滑剂为硅油，偶联剂为KH550、增强剂为短切云母片、分散剂为三聚磷酸钠。

表1实施例1～12注塑铁氧体组成含量(质量份)

表2实施例1～12注塑铁氧体的工艺参数

性能测试及结果

在270℃条件下，利用F-F01熔融指数仪测试实施例1～12混炼后所得熔料的流动性，测试时的负载为10kg，测试结果见表3。

在25℃条件下，利用MA-8101磁性能综合测试仪测试实施例1～12所得圆环磁铁的剩磁、磁感矫顽力、内禀矫顽力和最大磁能积(BH)max，测试结果见表3。

在25℃条件下，利用XJLD摆锤式塑料拉伸冲击试验机测试实施例1～12所得圆环磁铁的冲击韧性，测试结果见表3。

表3实施例1～12所得颗粒和磁铁的性能测试结果

由表3的测试结果可知，本发明提供的添加剂，能够得到磁性较好的注塑铁氧体，而添加Hyper C100后，铁氧体熔料的流动性得到明显改善，有利于提高磁粉的填充率，进一步提高铁氧体的磁性性能。

在25℃条件下，测试实施例1～12所得圆环磁铁的外径、内径和高度尺寸，将目标产品的尺寸做为标准，进行对比。具体计算方式为：(实际产品测试值-标准值)/标准值，计算12个测试样品后，求平均值，即为本发明所得产品的精度。本领域一般情况下尺寸公差为:±0.08mm；本发明提供的上述产品的尺寸公差为±0.05mm，部分可达到±0.04mm的水平。由此可知，本发明提供的添加剂能够提高注塑铁氧体颗粒料的流动性，在铁氧体磁粉的添加量接近90％的情况下，仍能得到尺寸精度较高的注塑铁氧体，充分证明本申请提供的方案在保留了注塑型磁铁原有优势的基础上，提高了磁铁的磁性。

由以上实施例可知，本发明提供的添加剂在用于铁氧体制备时，可改善铁氧体熔料的流动性，使磁粉的高填充率的实现成为可能；而且加入HyPer C100树脂后，铁氧体磁粉的分散性得到明显改善，有利于提高铁氧体熔料的流动性，这样在注塑成型时，即使不使用过高的注塑压力和温度，也能得到尺寸精度较高的铁氧体；而且流动性的提升，还能将制备原料中的磁粉含量提升至89～95％，这对于提高注塑型铁氧体的磁性是有利的。

另外，本发明提供的添加剂使铁氧体熔料的流动性得到显著提高，这为制备复杂形状的铁氧体提供了条件，制备所得铁氧体可用于汽车、新能源汽车、家电等设备。

尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims

1.一种制备注塑铁氧体用添加剂，包括以下质量份的组分：聚十二内酰胺6～12份、增强剂0.1～2份、分散剂0.1～1份、偶联剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份、抗氧化剂0.1～0.3份和异丙醇1.0～8份。

2.如权利要求1所述的添加剂，其特征在于，还包括超支化聚合物0.1～2份。

3.如权利要求1或2所述的添加剂，其特征在于，所述增强剂包括短切玻璃纤维、短切云母片和短切钛酸钾纤维中的一种或几种；

所述偶联剂包括硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂；

所述润滑剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、N,N′-乙撑双硬脂酸胺、乙烯基双硬脂酸酰胺或硅油。

4.一种注塑铁氧体，制备原料包括铁氧体磁粉和权利要求1～3任一项所述的添加剂，所述铁氧体磁粉占制备原料总质量的82～95％。

5.如权利要求4所述的注塑铁氧体，其特征在于，所述铁氧体磁粉的粒径为0.8～2.0μm。

6.权利要求4或5所述的注塑铁氧体的制备方法，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合和第二混合的温度独立地为100～120℃，时间独立地为10～40min。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中挤压造粒的温度为200～300℃。

9.如权利要求6或8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中混炼的温度为280～310℃；所述混炼在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度为100～120r/min。

10.如权利要求6或8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中注塑成型的温度为265～275℃，保温时间为2.5～3.5min，压力为35～80MPa。