CN111363355B - 注塑磁体组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及注塑永磁材料生产技术领域，为解决现有水泵转子磁体易开裂而导致冷却液泵失效、发动机过热的问题，提供了注塑磁体组合物，由以下重量百分比的组分制成：永磁铁氧体磁粉78～88％；聚苯硫醚11～20％；偶联剂0.4～1.5％；增塑润滑剂0.4～2％；所述聚苯硫醚的熔体粘度控制在90～200Pa.S。本发明的注塑磁体组合物机械强度高、工作寿命长、耐高温(180℃以上)、耐酸碱、耐溶剂、磁性能优异且不易出现低温磁损等问题的注塑组合物及磁体，有效解决了现阶段水泵转子磁体易开裂而导致冷却液泵失效、发动机过热等问题。

Description

注塑磁体组合物
技术领域
本发明涉及注塑永磁材料生产技术领域，尤其涉及一种注塑磁体组合物。
背景技术
近年来，随着涡轮增压汽车的大力发展以及新能源动力汽车的不断普及，作为涡轮增压器、电池包液冷系统用的微型电子水泵得到了迅速的发展。现阶段，该微型电子水泵主要采用永磁直流电机，其中电机转子采用了尺寸精度高、机械强度大、工作寿命长、耐高温(180℃以上)的注塑磁体。
注塑磁体是磁性粉末(铁氧体、钕铁硼、SmFeN、SmCo等)与尼龙、聚苯硫醚等粘结剂均匀混合，造粒，然后用注射成型制成的聚合物基复合永磁材料，是永磁材料中的一个重要分支。所用的粘结剂材料主要有两类：尼龙(如尼龙6、尼龙12)和聚苯硫醚。
注射成型法是将磁粉和树脂的粉料混炼、造粒，然后将造粒后颗粒料注入注塑机内加热熔化，使之具有良好的流动性，在这种状态下将该颗粒料以熔融状态注入具有取向磁场的金属模具内，冷却后形成所要求的复杂形状的磁体器件。
相比于一般模压成型，注塑成型的优点有：1)颗粒料的树脂含量达7％～20％，且在颗粒料熔融状态下成型，流动性好、强度较高；2)成型自由度高，可制成形状复杂、形状不规则的器件，且一般不需喷涂等防氧化措施；3)可与轴等注塑成镶嵌类产品，而镶嵌类产品要求磁体强度很高；4)成型压力低，模具损耗低，注塑成型时在高于尼龙、PPS等树脂熔点的温度成型，而模压成型一般为常温，模具损耗较大。
现阶段，注塑磁体一般分为注塑永磁铁氧体磁体(磁能积最高达2.3MGOe)、注塑各向同性钕铁硼磁体(磁能积最高达8.5MGOe)、注塑各向异性钕铁硼磁体、注塑SmFeN磁体、注塑SmCo磁体等。其中注塑永磁铁氧体磁体由于成本低、制备工艺简单、不易氧化无需防氧化措施，普遍应用于微电机电子转子、感应磁环、复印机磁辊等，特别适合应用于有水环境下的水泵转子领域。
按照不同的树脂类别，注塑永磁铁氧体磁体可以分为注塑尼龙6-永磁铁氧体磁体、注塑尼龙12-永磁铁氧体磁体、注塑PPS(聚苯硫醚)-永磁铁氧体磁体。其中尼龙6吸水率最高，达4.4％(20℃、65％RH)，尼龙12的吸水率0.98％(20℃、65％RH)，而PPS(聚苯硫醚)的吸水率最低，仅0.02％(20℃、65％RH)。由于吸水会影响精度及强度，上述仅有注塑PPS(聚苯硫醚)-永磁铁氧体磁体可以应用于有水环境下的水泵转子领域，注塑尼龙6-永磁铁氧体磁体、注塑尼龙12-永磁铁氧体磁体都会出现不同程度的溶胀，而极大降低水泵转子磁体的精度及强度，从而无法正常工作。
但现阶段生产的注塑PPS(聚苯硫醚)-永磁铁氧体水泵转子磁体还是有存在机械强度差、工作寿命短、安全隐患等问题，2018年5月16日，一汽-大众汽车向国家市场监督管理总局备案了召回计划，将自2018年6月6日起，召回共计659049辆奥迪车型，涉及2011年到2014年间生产的奥迪A4Allroad、奥迪A5、奥迪A6L、奥迪A4L、奥迪Q5共5款车型，此次召回中国区域涉及65.9万辆，但在全球范围奥迪共召回116万余辆。此次严重汽车召回事件公开原因是发动机辅助冷却液泵(电子水泵电机)存在故障，可能出现安全隐患。但真正核心原因是电子水泵电机内注塑转子磁体有开裂的隐患，从而会引起发动机辅助冷却液泵失效、发动机过热的风险。
中国专利文献上公开了“含聚苯硫醚的注塑永磁复合材料及其制备方法”，其申请公布号为CN102504534A，该发明采用钕铁硼永磁粉、钐铁氮永磁粉和铁氧体永磁粉组成混合磁粉，同时以聚苯硫醚(PPS)为粘接剂，制备的注塑永磁复合材料具有优良的磁性能和抗腐蚀性能，但是该注塑永磁复合材料依然存在磁体易开裂的问题。
发明内容
本发明为了解决现有水泵转子磁体易开裂而导致冷却液泵失效、发动机过热的问题，提供了一种高机械强度(拉伸强度高于65MPa)、工作寿命长、耐高温(180℃以上)、耐酸碱、耐溶剂、磁性能优异的注塑磁体组合物，该注塑磁体组合物不易出现低温磁损等问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
注塑磁体组合物，由以下重量百分比的组分制成：
永磁铁氧体磁粉78～88％；
聚苯硫醚(PPS)11～20％；
偶联剂0.4～1.5％；
增塑润滑剂0.4～2％；
所述聚苯硫醚的熔体粘度(310℃、1200S-1)控制在90～200Pa.S。
聚苯硫醚(PPS)，是分子链中含硫的芳香族聚合物，是一种耐热性工程塑料。纯的PPS为白色/米黄色粉末，密度1.34，是一种性能优异的特种工程塑料，属结晶性聚合物，具有优异的高温稳定性、阻燃性、耐化学腐蚀性及良好的力学和电学性能，可用多种方法加工成型，还可以进行精密成型，可广泛应用于汽车、电子电器、机械及化工领域。本发明限定聚苯硫醚的熔体粘度(310℃、1200S-1)控制在90～200Pa.S，聚苯硫醚的熔体粘度过低会导致聚苯硫醚本征强度及磁体强度过低，从而无法通过冷热冲击试验；聚苯硫醚的熔体粘度过高会明显提高磁体的注塑难度(流动性差无法打饱满而影响外观及强度)。
本发明将一定配比的永磁铁氧体磁粉、聚苯硫醚PPS粉末，通过一定的改性、造粒工艺成注塑磁体组合物，然后通过注塑成型为所需要的注塑磁体(如水泵转子、感应方块、感应磁环等)。特别是水泵转子领域，由于工作环境是以水、乙二醇为主要成分的冷却液，对注塑磁体的机械强度、工作寿命、耐酸碱、耐溶剂要求严苛，不允许在使用过程中由于尺寸变化、强度变化而发生水泵损坏的现象。本发明的注塑磁体组合物的机械强度高、工作寿命长、耐高温(180℃以上)、耐酸碱、耐溶剂、磁性能优异且不易出现低温磁损等问题，有效解决现阶段水泵转子磁体易开裂、冷却液泵失效、发动机过热等问题，可有效应用于水泵转子领域。
作为优选，所述永磁铁氧体磁粉的平均粒径控制在1.3～1.8μm。磁粉粒径过小，比表面积增大，同样配比的聚苯硫醚含量形成的磁体强度降低；磁粉粒径过大，一方面会降低注塑磁体组合物的流动性，且会明显降低磁粉的内禀矫顽力；只有在上述区间才可以达到高强度、高磁性能的效果。
作为优选，所述永磁铁氧体磁粉为各向异性Sr永磁铁氧体磁粉；所述永磁铁氧体磁粉的重量百分含量为80～86％；所述永磁铁氧体磁粉的平均粒径控制在1.5～1.76μm。
作为优选，所述聚苯硫醚的重量百分含量为13～19％；所述聚苯硫醚的熔体粘度控制在100～150Pa.S。
作为优选，所述偶联剂的重量百分含量为0.6～1.0％；所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
作为优选，所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH792中的一种；更优选为硅烷偶联剂KH550，由于硅烷偶联剂KH550具有氨丙基，其与聚苯硫醚的苯硫基基团结合力强，因此其与聚苯硫醚-磁粉体系相容性好、偶联化效果好。
作为优选，所述钛酸酯偶联剂选自钛酸酯偶联剂KHT-101(异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯)、钛酸酯偶联剂KHT-102和钛酸酯偶联剂KHT-103中的一种。更优选为钛酸酯偶联剂KHT-101，由于KHT-101的苯磺酰基与聚苯硫醚的苯硫基基团结合力强，因此其与聚苯硫醚-磁粉体系相容性好、偶联化效果好。
作为优选，所述增塑润滑剂的重量百分含量为0.4～1.0％；所述增塑润滑剂选自全氟聚醚润滑油、高熔点酰胺增塑剂和硅油中的一种或几种混合；所述高熔点酰胺增塑剂属于褐煤酰胺类，熔点大于180℃。
作为优选，以注塑磁体组合物总质量为基准，所述增塑润滑剂中各组分在注塑磁体组合物中的重量百分比为：全氟聚醚润滑油0～0.3％，高熔点酰胺增塑剂0.1～0.5％，硅油0～0.3％。
作为优选，所述永磁铁氧体磁粉，采用炼胶法(添加10wt％乙烯-醋酸乙烯)，所述永磁铁氧体磁粉的剩磁Br(Gs)为2750～2950Gs；所述永磁铁氧体磁粉的内禀矫顽力(Hcj(Oe))为2555～3200Oe。剩磁与内禀矫顽力都是越高越好，但是一般无法同时达到，在本发明的注塑磁体用磁粉，剩磁低了无法达到电机转子的使用要求，内禀矫顽力低了容易退磁而影响磁性能。
本发明所述注塑磁体组合物的制备方法，包括以下步骤：
1)按照上述比例称取各原料，在永磁铁氧体磁粉中加入偶联剂，混粉，得第一混合磁粉；该步骤是对永磁铁氧体磁粉的表面进行偶联化处理；该步骤中，加入之前，现将所述偶联剂溶于异丙醇中，偶联剂与异丙醇的质量比优选为1：10，但不限于此比例；
2)在步骤1)得到的第一混合磁粉中加入聚苯硫醚、增塑润滑剂，继续混粉，得第二混合磁粉；所述第二混合磁粉的含水率控制在300ppm以内；
3)将步骤2)得到的第二混合磁粉进行造粒，得颗粒料，即为注塑磁体组合物。
作为优选，步骤1)中，混粉工艺中温度控制在100～120℃，混粉时间控制在40～55min，优选50min。
作为优选，步骤1)中，所述第一混合磁粉的含水率控制在1000ppm以内。
作为优选，步骤2)中，混粉工艺中温度控制在100～120℃，混粉时间控制在35～45min，优选40min。
作为优选，步骤2)中，所述第二混合磁粉的含水率控制在300ppm以内。
作为优选，步骤3)中，造粒温度控制在290～330℃。
本发明的注塑磁体组合物在注塑成型时的温度控制在340～360℃。
通过本发明的方法制备的注塑磁体组合物，通过340～360℃注塑成型成哑铃状样条，拉伸强度高于65MPa(ISO 527-1-2012标准)，拉断伸长率高于2％(ISO 527-1-2012标准)，弯曲强度高于100MPa(ISO 178-2010标准)。从而可以广泛应用于电子水泵转子、汽车电机转子、高端家电电机转子、感应磁环等领域。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的注塑磁体组合物机械强度高、工作寿命长、耐高温(180℃以上)、耐酸碱、耐溶剂、磁性能优异且不易出现低温磁损等问题的注塑组合物及磁体，有效解决了现阶段水泵转子磁体易开裂而导致冷却液泵失效、发动机过热等问题；
(2)制备工艺简单，条件易于控制，对设备无特殊要求，易于工业化生产。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
本发明以下实施例中所述高熔点酰胺增塑剂，购买自日本南海化学株式会社，牌号MK-101，批号180809-A1。
首先，对实施例内的一些必要成分简单说明下
永磁Sr铁氧体磁粉A，平均粒径(费氏透气法)D50为1.53μm，采用炼胶法测评Br为2820Gs，Hcj为2865Oe；
永磁Sr铁氧体磁粉B，平均粒径(费氏透气法)D50为1.76μm，采用炼胶法测评Br为2860Gs，Hcj为2555Oe；
永磁Sr铁氧体磁粉C，平均粒径(费氏透气法)D50为1.29μm，采用炼胶法测评Br为2800Gs，Hcj为3568Oe；
永磁Sr铁氧体磁粉D，平均粒径(费氏透气法)D50为1.85μm，采用炼胶法测评Br为2860Gs，Hcj为1987Oe；
聚苯硫醚Ⅰ：熔体粘度(310℃、1200S-1)为130Pa.S；
聚苯硫醚Ⅱ：熔体粘度(310℃、1200S-1)为150Pa.S；
聚苯硫醚Ⅲ：熔体粘度(310℃、1200S-1)为100Pa.S；
聚苯硫醚Ⅳ：熔体粘度(310℃、1200S-1)为55Pa.S；
聚苯硫醚Ⅴ：熔体粘度(310℃、1200S-1)为24Pa.S；
聚苯硫醚Ⅵ：熔体粘度(310℃、1200S-1)为220Pa.S；
混合型高温增塑润滑剂R1#：全氟聚醚PFPE润滑油0.2％、高熔点酰胺增塑剂0.2％、硅油0.2％；
混合型高温增塑润滑剂R2#：全氟聚醚PFPE润滑油0.2％、高熔点酰胺增塑剂0.4％、硅油0.2％；
混合型高温增塑润滑剂R3#：全氟聚醚PFPE润滑油0.3％、高熔点酰胺增塑剂0.5％；
其次，简单对必要的测评方法进行阐述：
第一、永磁Sr铁氧体磁粉的平均粒径采用费氏透气法测评，采用HMK-22平均粒度仪；
第二、永磁Sr铁氧体磁粉磁性能采用炼胶法测评，炼胶法是将900g磁粉、100g乙烯醋酸乙烯通过混炼机出料，并在220℃下压制成型Φ25mm的圆饼，然后通过永磁B-H测试仪测评磁性能，本发明采用MATS-2010H永磁测量装置；
第三、聚苯硫醚的熔体粘度采用日本东洋精机制作所毛细管流变仪，采用1D型CAPILOGRAPH 1D，测评条件为310℃、剪切速度1200S-1；
第四、注塑磁体组合物磁性能采用压饼法，将本发明制成的注塑磁体组合物(颗粒料)在340℃温度压制成型Φ25mm的圆饼，然后通过永磁B-H测试仪测评磁性能，本发明采用MATS-2010H永磁测量装置；
第五，注塑哑铃状样条磁体拉伸强度、拉断伸长率、弯曲强度等通过将本发明制成的组合物(颗粒料)在340℃温度下注塑成哑铃状强度样条，然后采用UTM6000系列电子万能试验机测评。
以下各实施例及对比例以500kg永磁铁氧体磁粉为例，但不限于此。
表1.实施例1-7的注塑磁体组合物的配方表
Figure BDA0002228258310000061
实施例1
注塑磁体组合物，按照表1所示的配方的组分混合造粒制成：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉A，110kg的聚苯硫醚Ⅰ粉末，3kg的KHT103钛酸酯偶联剂，3kg的混合型高温增塑润滑剂R1#。其中Sr永磁铁氧体磁粉A的平均粒径(费氏透气法)为1.53μm，聚苯硫醚Ⅰ粉末的熔体粘度(310℃、1200S-1)为130Pa.S。
其制备方法如下：
1)磁粉表面偶联化处理：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉A于高速混粉缸内，加入3kg的KHT103钛酸酯偶联剂(1：10比例溶于异丙醇)，在100℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在1000ppm以内；
2)加入110kg的聚苯硫醚Ⅰ粉末、3kg的混合型高温增塑润滑剂R1#，在120℃的温度继续混粉40min，混合物含水率控制在300ppm以内；
3)造粒，将上述混匀的聚苯硫醚-永磁铁氧体磁粉混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机进行造粒，造粒温度控制在310℃，得到注塑磁体组合物。
实施例2
注塑磁体组合物，按照表1所示的配方的组分混合造粒制成：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉A，105kg的聚苯硫醚Ⅰ粉末，4kg的KH550硅烷偶联剂，4kg的混合型高温增塑润滑剂R2#。其中Sr永磁铁氧体磁粉A的平均粒径(费氏透气法)为1.53μm，聚苯硫醚Ⅰ粉末的熔体粘度(310℃、1200S-1)为130Pa.S。
其制备方法如下：
1)磁粉表面偶联化处理：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉A于高速混粉缸内，加入4kg的KH550硅烷偶联剂(1：10比例溶于异丙醇)，在150℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在1000ppm以内；
2)加入105kg的聚苯硫醚Ⅰ粉末、4kg的混合型高温增塑润滑剂R2#，在110℃的温度继续混粉40min，混合物含水率控制在300ppm以内；
3)造粒，将上述混匀的聚苯硫醚-永磁铁氧体磁粉混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机进行造粒，造粒温度控制在330℃，得到注塑磁体组合物。
实施例3
注塑磁体组合物，按照表1所示的配方的组分混合造粒制成：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉A，110kg的聚苯硫醚Ⅱ粉末，4kg的KH550硅烷偶联剂，4kg的混合型高温增塑润滑剂R3#。其中Sr永磁铁氧体磁粉A的平均粒径(费氏透气法)为1.53μm，聚苯硫醚Ⅱ粉末的熔体粘度(310℃、1200S-1)为150Pa.S。
其制备方法如下：
1)磁粉表面偶联化处理：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉A于高速混粉缸内，加入4kg的KH550硅烷偶联剂(1：10比例溶于异丙醇)，在120℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在1000ppm以内；
2)加入110kg的聚苯硫醚Ⅱ粉末、4kg的混合型高温增塑润滑剂R3#，在100℃的温度继续混粉40min，混合物含水率控制在300ppm以内；
3)造粒，将上述混匀的聚苯硫醚-永磁铁氧体磁粉混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机进行造粒，造粒温度控制在305℃，得到注塑磁体组合物。
实施例4
注塑磁体组合物，按照表1所示的组分混合造粒制成：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉A，80kg的聚苯硫醚Ⅰ粉末，4kg的KH550硅烷偶联剂，3kg的高熔点酰胺增塑剂。其中Sr永磁铁氧体磁粉A的平均粒径(费氏透气法)为1.53μm，聚苯硫醚Ⅰ粉末的熔体粘度(310℃、1200S-1)为130Pa.S。
其制备方法如下：
1)磁粉表面偶联化处理：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉A于高速混粉缸内，加入4kg的KH550硅烷偶联剂(1：10比例溶于异丙醇)，在120℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在1000ppm以内；
2)加入80kg的聚苯硫醚Ⅰ粉末、3kg的高熔点酰胺增塑剂，在100℃℃的温度继续混粉40min，混合物含水率控制在300ppm以内；
3)造粒，将上述混匀的聚苯硫醚-永磁铁氧体磁粉混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机进行造粒，得颗粒料，即为注塑磁体组合物；造粒温度控制在320℃。
实施例5
注塑磁体组合物，按照表1所示的配方的组分混合造粒制成：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉B，110kg的聚苯硫醚Ⅰ粉末，3kg的KHT103钛酸酯偶联剂，3kg的混合型高温增塑润滑剂R1#。其中Sr永磁铁氧体磁粉B的平均粒径(费氏透气法)为1.76μm，聚苯硫醚Ⅰ粉末的熔体粘度(310℃、1200S-1)为130Pa.S。
其制备方法如下：
1)磁粉表面偶联化处理：500kg的的Sr永磁铁氧体磁粉B于高速混粉缸内，加入3kg的KHT103钛酸酯偶联剂(1：10比例溶于异丙醇)，在110℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在1000ppm以内；
2)加入110kg的聚苯硫醚Ⅰ粉末、3kg的混合型高温增塑润滑剂R1#，在105℃的温度继续混粉40min，混合物含水率控制在300ppm以内；
3)造粒，将上述混匀的聚苯硫醚-永磁铁氧体磁粉混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机进行造粒，得颗粒料，即为注塑磁体组合物；造粒温度控制在320℃。
实施例6
注塑磁体组合物，按照表1所示的配方的组分混合造粒制成：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉A，110kg的聚苯硫醚Ⅲ粉末，3kg的KH550硅烷偶联剂，3kg的高熔点酰胺增塑剂。其中Sr永磁铁氧体磁粉A的平均粒径(费氏透气法)为1.53μm，聚苯硫醚Ⅲ粉末的熔体粘度(310℃、1200S-1)为100Pa.S。
其制备方法如下：
1)磁粉表面偶联化处理：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉A于高速混粉缸内，加入3kg的KH550硅烷偶联剂(1：10比例溶于异丙醇)，在120℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在1000ppm以内；
2)加入110kg的聚苯硫醚Ⅲ粉末、3kg的高熔点酰胺增塑剂，在100℃的温度继续混粉40min，混合物含水率控制在300ppm以内；
3)造粒，将上述混匀的聚苯硫醚-永磁铁氧体磁粉混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机进行造粒，得颗粒料，即为注塑磁体组合物；造粒温度控制在300℃。
实施例7
注塑磁体组合物，按照表1所示的配方的组分混合造粒制成：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉B，120kg的聚苯硫醚Ⅲ粉末，3kg的KH550硅烷偶联剂，3kg的高熔点酰胺增塑剂。其中Sr永磁铁氧体磁粉B的平均粒径(费氏透气法)为1.76μm，聚苯硫醚Ⅲ粉末的熔体粘度(310℃、1200S-1)为100Pa.S。
其制备方法如下：
1)磁粉表面偶联化处理：500kg的的Sr永磁铁氧体磁粉B于高速混粉缸内，加入3kg的KH550硅烷偶联剂(1：10比例溶于异丙醇)，在115℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在1000ppm以内；
2)加入120kg的聚苯硫醚Ⅲ粉末、3kg的高熔点酰胺增塑剂，在100℃的温度继续混粉40min，混合物含水率控制在300ppm以内；
3)造粒，将上述混匀的聚苯硫醚-永磁铁氧体磁粉混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机进行造粒，得颗粒料，即为注塑磁体组合物；造粒温度控制在310℃。
实施例1-7得到的注塑磁体组合物的性能做测评，结果如表2所示：
表2.实施例1-7的注塑磁体组合物的性能测试表
实施例 1 2 3 4 5 6 7
注塑组合物压饼法测评Br(Gs) 2370 2410 2355 2643 2420 2389 2301
注塑组合物压饼法测评Hcj(Oe) 3120.5 3178.3 2988.7 2837.9 2767.3 3176.1 3012.7
注塑组合物压饼法测评(BH)max(MGOe) 1.391 1.438 1.373 1.729 1.449 1.425 1.321
注塑哑铃状样条磁体拉伸强度(MPa) 72 70 86 67 78 68 81
注塑哑铃状样条磁体拉断伸长率 2.60％ 2.82％ 2.36％ 2.10％ 2.87％ 2.26％ 2.78％
注塑哑铃状样条磁体物弯曲强度(MPa) 127 119 136 103 135 111 117
表3.对比例1-7的注塑磁体组合物的配方表
Figure BDA0002228258310000101
对比例1(聚苯硫醚Ⅳ粉末的熔体粘度过小)
注塑磁体组合物，按照表3所示的配方的组分混合造粒制成：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉A，110kg的聚苯硫醚Ⅳ粉末，3kg的KHT103钛酸酯偶联剂，3kg的混合型高温增塑润滑剂R1#。其中Sr永磁铁氧体磁粉A的平均粒径(费氏透气法)为1.53μm，聚苯硫醚Ⅳ粉末的熔体粘度(310℃、1200S-1)为55Pa.S。具体配方如表3所示。
其制备方法如下：
1)磁粉表面偶联化处理：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉A于高速混粉缸内，加入3kg的KHT103钛酸酯偶联剂(1：10比例溶于异丙醇)，在100℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在1000ppm以内；
2)加入110kg的聚苯硫醚Ⅳ粉末、3kg的混合型高温增塑润滑剂R1#，在120℃的温度继续混粉40min，混合物含水率控制在300ppm以内；
3)造粒，将上述混匀的聚苯硫醚-永磁铁氧体磁粉混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机进行造粒，得颗粒料，即为注塑磁体组合物；造粒温度控制在310℃。
对比例2(聚苯硫醚Ⅳ粉末的熔体粘度过小)
注塑磁体组合物，按照表3所示的配方的组分混合造粒制成：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉B，120kg的聚苯硫醚Ⅳ粉末，3kg的KH550硅烷偶联剂，3kg的高熔点酰胺增塑剂。其中Sr永磁铁氧体磁粉B的平均粒径(费氏透气法)为1.76μm，聚苯硫醚Ⅳ粉末的熔体粘度(310℃、1200S-1)为55Pa.S。
其制备方法如下：
1)磁粉表面偶联化处理：500kg的的Sr永磁铁氧体磁粉B于高速混粉缸内，加入3kg的KH550硅烷偶联剂(1：10比例溶于异丙醇)，在100℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在1000ppm以内；
2)加入120kg的聚苯硫醚Ⅳ粉末、3kg的高熔点酰胺增塑剂，在110℃的温度继续混粉40min，混合物含水率控制在300ppm以内；
3)造粒，将上述混匀的聚苯硫醚-永磁铁氧体磁粉混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机进行造粒，得颗粒料，即为注塑磁体组合物；造粒温度控制在310℃。
对比例3(聚苯硫醚Ⅴ粉末的熔体粘度过小)
注塑磁体组合物，按照表3所示的配方的组分混合造粒制成：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉B，130kg的聚苯硫醚Ⅴ粉末，3kg的KH550硅烷偶联剂，3kg的混合型高温增塑润滑剂R1#。其中Sr永磁铁氧体磁粉B的平均粒径(费氏透气法)为1.76μm，聚苯硫醚Ⅴ粉末的熔体粘度(310℃、1200S-1)为24Pa.S。
其制备方法如下：
1)磁粉表面偶联化处理：500kg的的Sr永磁铁氧体磁粉B于高速混粉缸内，加入3kg的KH550硅烷偶联剂(1：10比例溶于异丙醇)，在100℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在1000ppm以内；
2)加入130kg的聚苯硫醚Ⅴ粉末、3kg的混合型高温增塑润滑剂R1#，在120℃的温度继续混粉40min，混合物含水率控制在300ppm以内；
3)造粒，将上述混匀的聚苯硫醚-永磁铁氧体磁粉混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机进行造粒，得颗粒料，即为注塑磁体组合物；造粒温度控制在310℃。
对比例4(聚苯硫醚Ⅵ粉末的熔体黏度过大)
注塑磁体组合物，按照表3所示的配方的组分混合造粒制成：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉A，120kg的聚苯硫醚Ⅵ粉末，3kg的KH550硅烷偶联剂，3kg的混合型高温增塑润滑剂R1#。其中Sr永磁铁氧体磁粉A的平均粒径(费氏透气法)为1.53μm，聚苯硫醚Ⅵ粉末的熔体粘度(310℃、1200S-1)为220Pa.S。
其制备方法如下：
1)磁粉表面偶联化处理：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉A于高速混粉缸内，加入3kg的KH550硅烷偶联剂(1：10比例溶于异丙醇)，在100℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在1000ppm以内；
2)加入120kg的聚苯硫醚Ⅵ粉末、3kg的混合型高温增塑润滑剂R1#，在100℃-120℃的温度继续混粉40min，混合物含水率控制在300ppm以内；
3)造粒，将上述混匀的聚苯硫醚-永磁铁氧体磁粉混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机进行造粒，得颗粒料，即为注塑磁体组合物；造粒温度控制在310℃。
对比例5(永磁铁氧体磁粉粒径过小)
注塑磁体组合物，按照表3所示的配方的组分混合造粒制成：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉C，110kg的聚苯硫醚Ⅰ粉末，3kg的KH550硅烷偶联剂，3kg的混合型高温增塑润滑剂R1#。其中Sr永磁铁氧体磁粉C的平均粒径(费氏透气法)为1.29μm，聚苯硫醚Ⅰ粉末的熔体粘度(310℃、1200S-1)为130Pa.S。具体配方如表3所示。
其制备方法如下：
1)磁粉表面偶联化处理：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉C于高速混粉缸内，加入3kg的KH550硅烷偶联剂(1：10比例溶于异丙醇)，在100℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在1000ppm以内；
2)加入110kg的聚苯硫醚Ⅰ粉末、3kg的混合型高温增塑润滑剂R1#，在120℃的温度继续混粉40min，混合物含水率控制在300ppm以内；
3)造粒，将上述混匀的聚苯硫醚-永磁铁氧体磁粉混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机进行造粒，得颗粒料，即为注塑磁体组合物；造粒温度控制在310℃。
对比例6(永磁铁氧体磁粉粒径过小；聚苯硫醚Ⅵ粉末的熔体黏度过小)
注塑磁体组合物，按照表3所示的配方的组分混合造粒制成：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉C，120kg的聚苯硫醚Ⅳ粉末，3kg的KH550硅烷偶联剂，3kg的混合型高温增塑润滑剂R1#。其中Sr永磁铁氧体磁粉C的平均粒径(费氏透气法)为1.29μm，聚苯硫醚Ⅳ粉末的熔体粘度(310℃、1200S-1)为55Pa.S。具体配方如表3所示。
其制备方法如下：
1)磁粉表面偶联化处理：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉C于高速混粉缸内，加入3kg的KH550硅烷偶联剂(1：10比例溶于异丙醇)，在100℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在1000ppm以内；
2)加入120kg的聚苯硫醚Ⅳ粉末、3kg的混合型高温增塑润滑剂R1#，在120℃的温度继续混粉40min，混合物含水率控制在300ppm以内；
3)造粒，将上述混匀的聚苯硫醚-永磁铁氧体磁粉混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机进行造粒，得颗粒料，即为注塑磁体组合物；造粒温度控制在310℃。
对比例7(永磁铁氧体磁粉粒径过大)
注塑磁体组合物，按照表3所示的配方的组分混合造粒制成：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉D，110kg的聚苯硫醚Ⅰ粉末，3kg的KHT103钛酸酯偶联剂，3kg的混合型高温增塑润滑剂R1#。其中Sr永磁铁氧体磁粉D的平均粒径(费氏透气法)为1.85μm，聚苯硫醚Ⅰ粉末的熔体粘度(310℃、1200S-1)为130Pa.S。具体配方如表3所示。
其制备方法如下：
1)磁粉表面偶联化处理：500kg的Sr永磁铁氧体磁粉D于高速混粉缸内，加入3kg的KHT103钛酸酯偶联剂(1：10比例溶于异丙醇)，在100℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在1000ppm以内；
2)加入110kg的聚苯硫醚Ⅰ粉末、3kg的混合型高温增塑润滑剂R1#，在100℃的温度继续混粉40min，混合物含水率控制在300ppm以内；
3)造粒，将上述混匀的聚苯硫醚-永磁铁氧体磁粉混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机进行造粒，得颗粒料，即为注塑磁体组合物；造粒温度控制在310℃。
对对比例例1-7得到的注塑磁体组合物的性能做测评，结果如表4所示：
表4.对比例1-7的注塑磁体组合物的性能测试表
Figure BDA0002228258310000131
备注：Hcj低于2600，无法满足磁体磁性能，容易出现低温磁损等问题。
从表1-4可以看出，聚苯硫醚的熔体黏度对注塑磁体组合物的性能影响很大，由对比例1-3的性能测试可知，聚苯硫醚熔体黏度过低，会导致拉伸强度、拉断伸长率、弯曲强度都低于要求指标，从而会导致注塑磁体强度不够无法通过严苛的冷热冲击试验，由对比例4的性能测试可知，聚苯硫醚熔体黏度过高，会导致流动性不足无法注塑成型。同时，永磁铁氧体磁粉的粒径参数也很重要，由对比例5的性能测试可以看出，粒径过小会导致磁粉比表面积大在符合磁性能要求的磁粉比例下拉伸强度、拉断伸长率、弯曲强度都低于要求指标；由对比例7的性能数据可知，粒径过大，会导致Hcj低于2600，无法满足磁体磁性能，容易出现低温磁损等问题。因此，必须严格按照所限定的各组分含量及参数才能得到本发明性能优异的注塑磁体组合物。
本发明通过优选磁粉平均粒度、聚苯硫醚粘度、偶联剂、增塑润滑剂处理，得到本发明的注塑组合物及磁体，通过340℃注塑成型成哑铃状样条，拉伸强度高于65MPa(ISO527-1-2012标准)，拉断伸长率高于2％(ISO 527-1-2012标准)，弯曲强度高于100MPa(ISO178-2010标准)，且磁性能优异且不易出现低温磁损等问题，从而很好解决了现阶段水泵转子磁体易开裂而导致冷却液泵失效、发动机过热等问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.注塑磁体组合物，其特征在于，由以下重量百分比的组分制成：
永磁铁氧体磁粉80~86%；
聚苯硫醚11~20%；
偶联剂0.4~1.5%；
增塑润滑剂0.4~2%；
以上各组分重量百分比之和为100%；
所述聚苯硫醚的熔体粘度控制在90~200Pa.S；
所述永磁铁氧体磁粉的平均粒径控制在1.5~1.76μm；
所述增塑润滑剂选自全氟聚醚润滑油、高熔点酰胺增塑剂和硅油中的一种或几种混合；
以注塑磁体组合物总质量为基准，所述增塑润滑剂中各组分在注塑磁体组合物中的重量百分比为：全氟聚醚润滑油0~0.3%，高熔点酰胺增塑剂0.1~0.5%，硅油0~0.3%；所述高熔点酰胺增塑剂的熔点大于180℃；
所述注塑磁体组合物的制备方法，包括以下步骤：
1）按照上述比例称取各原料，在永磁铁氧体磁粉中加入偶联剂，混粉，得第一混合磁粉；所述第一混合磁粉的含水率控制在1000ppm以内；
2）在步骤1）得到的第一混合磁粉中加入聚苯硫醚、增塑润滑剂，继续混粉，得第二混合磁粉；所述第二混合磁粉的含水率控制在300ppm以内；
3）将步骤2）得到的第二混合磁粉进行造粒，得颗粒料，即为注塑磁体组合物。
2.根据权利要求1所述的注塑磁体组合物，其特征在于，所述永磁铁氧体磁粉为各向异性Sr永磁铁氧体磁粉。
3.根据权利要求1所述的注塑磁体组合物，其特征在于，所述聚苯硫醚的重量百分含量为13~19%；所述聚苯硫醚的熔体粘度控制在100~150Pa.S。
4.根据权利要求1所述的注塑磁体组合物，其特征在于，所述偶联剂的重量百分含量为0.6~1.0%；所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
5.根据权利要求4所述的注塑磁体组合物，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH792中的一种。
6.根据权利要求5所述的注塑磁体组合物，其特征在于，所述钛酸酯偶联剂选自钛酸酯偶联剂KHT-101、钛酸酯偶联剂KHT-102和钛酸酯偶联剂KHT-103中的一种。
7.根据权利要求1所述的注塑磁体组合物，其特征在于，所述增塑润滑剂的重量百分含量为0.4~1.0%。
8.根据权利要求1所述的注塑磁体组合物，其特征在于，所述永磁铁氧体磁粉的剩磁Br为2750~2950 Gs；所述永磁铁氧体磁粉的内禀矫顽力为2555~3200 Oe。
9.一种如权利要求1-8任一所述的注塑磁体组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）按照上述比例称取各原料，在永磁铁氧体磁粉中加入偶联剂，混粉，得第一混合磁粉；所述第一混合磁粉的含水率控制在1000ppm以内；
2）在步骤1）得到的第一混合磁粉中加入聚苯硫醚、增塑润滑剂，继续混粉，得第二混合磁粉；所述第二混合磁粉的含水率控制在300ppm以内；
3）将步骤2）得到的第二混合磁粉进行造粒，得颗粒料，即为注塑磁体组合物。
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