CN112466586B - 一种注塑磁体材料、注塑磁体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种注塑磁体材料、注塑磁体及其制备方法，按重量百分比计主要由以下原料制备而成的，铁氧体磁粉：85％～92％，PA6：6％～12％，偶联剂：0.05％～1％，添加剂：0～3％；所述偶联剂是KH550硅烷偶联剂、KH560硅烷偶联剂和KH570硅烷偶联剂中的一种或多种。本发明通过对原料的选择并针对性的调整了原料配比，使得该注塑磁体材料具有良好的流动性，采用这种注塑磁体材料制备注塑磁体不仅具有较高的磁性能，而且注塑磁体具有良好的加工性、加工效率，便于推广应用。

Description

一种注塑磁体材料、注塑磁体及其制备方法
技术领域
本发明涉及磁体材料技术领域，具体涉及了一种注塑磁体材料、注塑磁体及其制备方法。
背景技术
与传统的粘结磁体、热压磁体相比，注塑磁体因其特殊的制作工艺，可制作出各种形状的磁体，注塑磁体被广泛应用在各行各业。
现有技术中注塑磁体材料往往存在流动性较差的问题，注塑磁体材料的流动性与注塑磁体的加工性及生产效率有着密切的影响关系。而注塑磁体材料的流动性又与磁粉的分散性、粘接剂的流动性有着直接的关系。目前主要通过选择流动性较好的粘结剂来获得良好的注塑加工性，但流动性好的粘结剂不仅价格较贵，且难以满足磁体使用的强度和温度要求。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有注塑磁体材料存在流动性差或原料成本高的技术问题，提供一种注塑磁体材料、注塑磁体及其制备方法，该注塑磁体材料具有良好的流动性、原料成本低，采用这种注塑磁体材料制备注塑磁体不仅具有较高的磁性能和强度，而且注塑磁体具有良好的加工性、加工效率，便于推广应用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种注塑磁体材料，按重量百分比计主要由以下原料制备而成的，铁氧体磁粉：85％～92％，PA6：6％～12％，偶联剂：0.05％～1％，添加剂：0～3％；
所述偶联剂是KH550硅烷偶联剂、KH560硅烷偶联剂和KH570硅烷偶联剂中的一种或多种。
本发明公开的注塑磁体材料以铁氧体磁粉、PA6(尼龙6)、偶联剂和添加剂为主要原料，并针对性的调整了原料之间的添加比例，使得该注塑磁体材料具有良好的流动性、原料成本低，采用这种注塑磁体材料制备注塑磁体不仅具有较高的磁性能和强度，而且注塑磁体具有良好的加工性、加工效率，便于推广应用。其中偶联剂是KH550硅烷偶联剂、KH560硅烷偶联剂和KH570硅烷偶联剂中的一种或多种，这几种偶联剂因其独特的结构，广泛应用于亲水、亲油两种材料的处理，研究发现调整合适的偶联剂用量可使磁粉在体系中良好的分散性，降低磁粉体系之间的摩擦，起到磁粉的内润滑作用，从而提高注塑磁料的流动性。
进一步的，所述偶联剂的重量百分比为0.3％～1.0％。经过发明人大量的实验研究发现，偶联剂的用量与注塑磁体材料的流动性有着直接的影响，偶联剂加入量过低，对磁粉分散较差，磁粉之间的内摩擦增加，体系流动性降低。偶联剂加入量过大，磁粉分散均匀，但过剩的偶联剂会加强磁粉与粘结剂之间的作用，导致粘结剂分子链活动能力降低，从而导致颗粒料流动性降低。优选地，所述偶联剂的重量百分比为0.5％～1.0％。
进一步的，PA6是PA6-I、PA6-II和PA6-III中的至少两种；其中，所述PA6-I是聚合度为155～165的PA6材料；所述PA6-II是聚合度为75～90的PA6材料；所述PA6-III是聚合度为180～190的PA6材料。在强度满足使用要求时，不同聚合度的PA6粘结剂的复配使用，会提高注塑磁料的流动性。低聚合度PA6，其分子链短，黏度较低，活动自由度较高，在粘结剂体系中起稀释作用。高聚合度PA6，其分子链较长，黏度较高，自由度较低，增加粘结剂强度。良好聚合度PA6材料的复配，能够得到良好流动性及强度的注塑磁体材料。
进一步的，所述PA6是PA6-I和PA6-II的混合物。其中，所述PA6-I与所述PA6-II的重量比为5～25:1。研究发现，聚合度为155～165的PA6材料和聚合度为75～90的PA6材料进行复配时，注塑磁体材料的流动性更好。经过大量的实验研究发现，所述PA6-I与所述PA6-II的重量比为10～20:1，注塑磁体材料的流动性更好，制备注塑磁体不仅具有较高的磁性能、强度，而且注塑磁体具有良好的加工性。
进一步的，所述添加剂是润滑剂、抗氧化剂和填料中的至少一种。
本发明的另一目的是为了提供上述注塑磁体材料的制备方法。
一种注塑磁体材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将偶联剂溶于稀释剂中，溶解均匀，然后将其喷洒在搅拌条件下的磁粉中，混合，真空干燥后冷却至室温，得到第一物料；
步骤2、将PA6、添加剂加入步骤1得到的第一物料中，搅拌混合，得到第二物料；
步骤3、将所述步骤2得到的第二物料在220℃～280℃下进行挤出造粒，得到注塑磁体材料。
本发明提供的注塑磁体材料具有良好的流动性、原料成本低，制备方法简单，便于产业化推广。
进一步的，所述步骤1中，所述稀释剂是水、乙醇、异丙醇、液体石蜡或溶剂油。
进一步的，所述步骤3中，使用双螺杆挤出机进行挤出造粒。
进一步的，所述步骤3中，所述第二物料在220℃～250℃下进行挤出造粒。研究发现，温度与产品最终的性能有着直接的关系，温度过低，材料均一性不好，温度过高，材料的强度会受到影响。
本发明的另一目的是为了提供上述注塑磁体材料制备的注塑磁体。
一种上述注塑磁体材料制备的注塑磁体。
本发明公开的注塑磁体材料以铁氧体磁粉、PA6(尼龙6)、偶联剂和添加剂为主要原料，并针对性的调整了原料之间的添加比例，使得该注塑磁体材料具有良好的流动性、原料成本低，采用这种注塑磁体材料制备注塑磁体不仅具有较高的磁性能、强度，而且注塑磁体具有良好的加工性、加工效率，便于推广应用。
本发明还提供了一种上述注塑磁体的制备方法。
一种注塑磁体的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、将注塑磁体材料通过注塑机进行注塑成型，得到注塑磁体。
采用本发明注塑磁体材料制备注塑磁体不仅具有较高的磁性能、强度，而且注塑磁体具有良好的加工性、加工效率，便于推广应用。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明公开的注塑磁体材料以铁氧体磁粉、PA6(尼龙6)、偶联剂和添加剂为主要原料，并针对性的调整了原料之间的添加比例，使得该注塑磁体材料具有良好的流动性、原料成本低。注塑磁体材料使用熔融指数测量仪进行测试，测试条件为270℃，10kg。测量注塑磁体材料的熔体质量流动速率(MFR)可达190g/min以上。
2、本发明公开注塑磁体，采用的注塑磁体材料具有良好的流动性、原料成本低，注塑磁体不仅具有较高的磁性能，而且注塑磁体具有良好的加工性、加工效率，便于推广应用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
注塑磁体材料，按重量百分比计主要由以下原料制备而成的，铁氧体磁粉：89％；聚合度为160的PA6材料(PA6-I)：7.5％；聚合度为80的PA6材料(PA6-II)：1％；KH550硅烷偶联剂：0.5％，添加剂：2％(润滑剂EBO 1.8％，抗氧化剂10980.2％)。
制备注塑磁体材料
步骤1、将偶联剂溶于无水乙醇中，混合，然后将其喷洒在搅拌条件下的磁粉中，混合，真空干燥后冷却至室温，得到第一物料；
步骤2、将PA6、添加剂加入步骤1得到的第一物料中，搅拌混合，得到第二物料；
步骤3、将所述步骤2得到的第二物料在240℃下进行挤出造粒，得到注塑磁体材料。
步骤4、将注塑磁体材料进行注塑成型，得到注塑磁体。
实施例2
注塑磁体材料，按重量百分比计主要由以下原料制备而成的，铁氧体磁粉：90％；聚合度为155的PA6材料：7.0％；聚合度为90的PA6材料：0.5％；聚合度为180的PA6材料0.5％；KH550硅烷偶联剂:0.3％、KH560硅烷偶联剂:0.4％和KH570硅烷偶联剂0.3％，添加剂：1.0％(润滑剂EBO 0.8％，抗氧化剂10980.2％)。
制备注塑磁体材料
步骤1、将偶联剂溶于无水乙醇中，混合，然后将其喷洒在搅拌条件下的磁粉中，混合，真空干燥后冷却至室温，得到第一物料；
步骤2、将PA6、添加剂加入步骤1得到的第一物料中，搅拌混合，得到第二物料；
步骤3、将所述步骤2得到的第二物料在220℃下进行挤出造粒，得到注塑磁体材料。
步骤4、将注塑磁体材料进行注塑成型，得到注塑磁体。
实施例3
注塑磁体材料，按重量百分比计主要由以下原料制备而成的，铁氧体磁粉：91％；聚合度为165的PA6材料：7.0％；聚合度为190的PA6材料：0.5％；KH550硅烷偶联剂0.05％，添加剂：1.45％(润滑剂EBO 1.2％，抗氧化剂10980.2％)。
制备注塑磁体材料
步骤1、将偶联剂溶于无水乙醇中，混合，然后将其喷洒在搅拌条件下的磁粉中，混合，真空干燥后冷却至室温，得到第一物料；
步骤2、将PA6、添加剂加入步骤1得到的第一物料中，搅拌混合，得到第二物料；
步骤3、将所述步骤2得到的第二物料在250℃下进行挤出造粒，得到注塑磁体材料。
步骤4、将注塑磁体材料进行注塑成型，得到注塑磁体。
实施例4
注塑磁体材料，按重量百分比计主要由以下原料制备而成的，铁氧体磁粉：85％；聚合度为162的PA6材料：7.5％；聚合度为85的PA6材料：3％；聚合度为185的PA6材料：1.5％；KH560硅烷偶联剂：0.3％，添加剂：2.7％(润滑剂EBO 2％，硬脂酸钙0.5％，抗氧化剂0.2％)。
制备注塑磁体材料
步骤1、将偶联剂溶于无水乙醇中，混合，然后将其喷洒在搅拌条件下的磁粉中，混合，真空干燥后冷却至室温，得到第一物料；
步骤2、将PA6、添加剂加入步骤1得到的第一物料中，搅拌混合，得到第二物料；
步骤3、将所述步骤2得到的第二物料在245℃下进行挤出造粒，得到注塑磁体材料。
步骤4、将注塑磁体材料进行注塑成型，得到注塑磁体。
实施例5
注塑磁体材料，按重量百分比计主要由以下原料制备而成的，铁氧体磁粉：92％；聚合度为88的PA6材料：1.0％；聚合度为182的PA6材料：5％；KH570硅烷偶联剂：0.8％，添加剂：1.2％(润滑剂EBO 1％，抗氧化剂0.2％)。
制备注塑磁体材料
步骤1、将偶联剂溶于无水乙醇中，混合，然后将其喷洒在搅拌条件下的磁粉中，混合，真空干燥后冷却至室温，得到第一物料；
步骤2、将PA6、添加剂加入步骤1得到的第一物料中，搅拌混合，得到第二物料；
步骤3、将所述步骤2得到的第二物料在270℃下进行挤出造粒，得到注塑磁体材料。
步骤4、将注塑磁体材料进行注塑成型，得到注塑磁体。
对比例1
注塑磁体材料，按重量百分比计主要由以下原料制备而成的，铁氧体磁粉：90％；聚合度为155的PA6材料：8.0％；KH550硅烷偶联剂：0.3％、KH560硅烷偶联剂：0.4％和KH570硅烷偶联剂0.3％，添加剂：1.0％(润滑剂EBO 0.8％，抗氧化剂10980.2％)。
制备注塑磁体材料
步骤1、将偶联剂溶于无水乙醇中，混合，然后将其喷洒在搅拌条件下的磁粉中，混合，真空干燥后冷却至室温，得到第一物料；
步骤2、将PA6、添加剂加入步骤1得到的第一物料中，搅拌混合，得到第二物料；
步骤3、将所述步骤2得到的第二物料在220℃下进行挤出造粒，得到注塑磁体材料。
步骤4、将注塑磁体材料进行注塑成型，得到注塑磁体。
对比例1相比实施例2相比，实施例2采用不同聚合度PA6的混合材料，对比例1采用的是单一聚合度的PA6材料。从测试结果可以看出，多种聚合度的PA6材料复配作为粘结剂所制备的塑磁颗粒料的流动性较好。低聚合度PA6，其分子链短，黏度较低，活动自由度较高，在粘结剂体系中起稀释作用。高聚合度PA6，其分子链较长，黏度较高，自由度较低，增加粘结剂强度。良好聚合度PA6材料的复配，能够得到良好流动性及强度的塑磁颗粒料。单一聚合度的PA6材料的使用，使得注塑磁体材料的流动性较差。
对比例2
对比例2与实施例1不同之处是，对比例2的偶联剂采用的是钛酸酯类偶联剂，对比例2的注塑磁体材料其他原料组成、原料添加比例及制备过程与实施例1完全相同。
将实施例1-5及对比例1-2制备的注塑磁体材料放入熔融指数测量仪中，测量注塑磁体材料的熔体质量流动速率(MFR)，测试条件为270℃，10kg。并对注塑磁体材料进行了拉伸强度及弯曲强度测试，测试结果如表1所示。
表1注塑磁体材料性能测试结果
/ MFR(g/min) 拉伸强度(MPa) 弯曲强度(MPa) 磁通(x10<sup>-6</sup>Wb)
实施例1 227 76 145 267
实施例2 195 82 163 271
实施例3 135 91 169 256
实施例4 165 80 153 251
实施例5 118 88 165 245
对比例1 127 83 156 263
对比例2 95 57 115 221
从表1的实施例1-5的测试结果可以看出，本发明公开的注塑磁体材料以铁氧体磁粉、PA6(尼龙6)、偶联剂和添加剂为主要原料，并针对性的调整了原料之间的添加比例，使得该注塑磁体材料具有良好的流动性、原料成本低。
对比例1相比实施例2相比，实施例2采用不同聚合度PA6的混合材料，对比例1采用的是单一聚合度的PA6材料。从测试结果可以看出，多种聚合度的PA6材料复配作为粘结剂所制备的塑磁颗粒料的流动性较好。低聚合度PA6，其分子链短，黏度较低，活动自由度较高，在粘结剂体系中起稀释作用。高聚合度PA6，其分子链较长，黏度较高，自由度较低，增加粘结剂强度。良好聚合度PA6材料的复配，能够得到良好流动性及强度的塑磁颗粒料。单一聚合度的PA6材料的使用，使得注塑磁体材料的流动性大大降低。
对比例2的偶联剂采用的是钛酸酯类偶联剂，研究发现采用其他偶联剂制备的注塑磁体材料流动性会大大下降，同时采用本发明以外的偶联剂，注塑磁体材料的强度和磁性能也大大降低。本发明通过选择合适的偶联剂种类及用量可使磁粉在体系中良好的分散性，降低磁粉体系之间的摩擦，起到磁粉的内润滑作用，从而提高塑磁料的流动性。
实施例6-8及对比例3
实施例6-8及对比例3相比实施例1来说，仅改变了偶联剂的百分含量，相比实施例1中0.5％的偶联剂含量的增减在润滑剂的量上相应的进行百分含量的减增。对于注塑磁体材料其他原料组成、原料添加比例及制备过程与实施例1完全相同。
将实施例6-8及对比例3制备的注塑磁体材料放入熔融指数测量仪中，测量注塑磁体材料的熔体质量流动速率(MFR)，测试条件为270℃，10kg。并对注塑磁体材料进行了拉伸强度及弯曲强度测试，测试结果如表2所示。
表2注塑磁体材料性能测试结果
Figure BDA0002796026490000101
从表2的测试结果可以看出，经过发明人大量的实验研究发现，偶联剂的用量与注塑磁体材料的流动性有着直接的影响，偶联剂加入量过低，对磁粉分散较差，磁粉之间的内摩擦增加，体系流动性降低。偶联剂加入量过大，磁粉分散均匀，但过剩的偶联剂会加强磁粉与粘结剂之间的作用，导致粘结剂分子链活动能力降低，从而导致颗粒料流动性降低。优选地，所述偶联剂的重量百分比为0.5％～1.0％。偶联剂添加量过小，强度较小。其原因是磁粉与PA6材料相容性较差，界面强度较差，从而导致其拉伸强度和弯曲强度较小。偶联剂加入量大，磁粉与PA6材料的相容性较好，界面强度较大，拉伸强度和弯曲强度较高。
实施例9-13及对比例4
实施例9-13及对比例4相比实施例1来说，仅改变了第一PA6与第二PA6的重量比，但是第一PA6与第二PA6的总的百分含量依然是8.5％。对于注塑磁体材料其他原料组成、原料添加比例及制备过程与实施例1完全相同。
将实施例9-13及对比例4制备的注塑磁体材料放入熔融指数测量仪中，测量注塑磁体材料的熔体质量流动速率(MFR)，测试条件为270℃，10kg。并对注塑磁体材料进行了拉伸强度及弯曲强度测试，测试结果如表3所示。
表3注塑磁体材料的测试性能结果
Figure BDA0002796026490000111
在强度满足使用要求时，不同聚合度的PA6粘结剂的复配使用，会提高塑磁料的流动性。低聚合度PA6，其分子链短，黏度较低，活动自由度较高，在粘结剂体系中起稀释作用。高聚合度PA6，其分子链较长，黏度较高，自由度较低，增加粘结剂强度。良好聚合度PA6材料的复配，能够得到良好流动性及强度的注塑磁体材料。研究发现，聚合度为155～165的PA6材料和聚合度为75～90的PA6材料进行复配时，注塑磁体材料的流动性更好。经过大量的实验研究发现，所述PA6-I与所述PA6-II的重量比为10～20:1，注塑磁体材料的流动性更好，制备注塑磁体不仅具有较高的磁性能和力学强度，而且注塑磁体具有良好的加工性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种注塑磁体材料，其特征在于，按重量百分比计主要由以下原料制备而成的，铁氧体磁粉：85%～92%，PA6：6%～12%，偶联剂：0.3%～1.0%，添加剂：0～3%；
所述偶联剂是KH550硅烷偶联剂、KH560硅烷偶联剂和KH570硅烷偶联剂中的一种或多种；PA6是PA6-I、PA6-II和PA6-III中的至少两种；其中，所述PA6-I是聚合度为155～165的PA6材料；所述PA6-II是聚合度为75～90的PA6材料；所述PA6-III是聚合度为180～190的PA6材料。
2.根据权利要求1所述的注塑磁体材料，其特征在于，所述偶联剂的重量百分比为0.5%～1.0%。
3.根据权利要求1所述的注塑磁体材料，其特征在于，所述PA6是PA6-I和PA6-II的混合物；其中，所述PA6-I与所述PA6-II的重量比为5～25:1。
4.根据权利要求3所述的注塑磁体材料，其特征在于，所述PA6-I与所述PA6-II的重量比为10～20:1。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的注塑磁体材料，其特征在于，所述添加剂是润滑剂、抗氧化剂和填料中的至少一种。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述的注塑磁体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将偶联剂溶于稀释剂中，溶解均匀，然后将其喷洒在搅拌条件下的磁粉中，混合，真空干燥后冷却至室温，得到第一物料；
步骤2、将PA6、添加剂加入步骤1得到的第一物料中，搅拌混合，得到第二物料；
步骤3、将所述步骤2得到的第二物料在220℃～280℃下进行挤出造粒，得到注塑磁体材料。
7.一种使用如权利要求1-5任意一项所述的注塑磁体材料制备的注塑磁体。
8.一种如权利要求7所述的注塑磁体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、将注塑磁体材料进行注塑成型，得到注塑磁体。
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