CN114381091A - 一种磁性能优异的环氧树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁性能优异的环氧树脂复合材料及其制备方法，该环氧树脂复合材料由以下组分按重量份制备而成：NdFeB磁粉300‑500份，双酚S型环氧树脂100份，邻苯二甲酸二丁酯10‑20份，间苯二甲胺10‑15份，γ‑氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷1‑5份，乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷1‑5份。本发明通过将γ‑氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷进行混合形成复配偶联剂，利用该复配偶联剂对NdFeB磁粉进行改性后能够显著改善环氧树脂复合材料的磁性能；本发明使用的原料为双酚S型环氧树脂和间苯二甲胺，该原料配方得到的产物的磁性能更容易得到大幅的提升。

Description

一种磁性能优异的环氧树脂复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料改性技术领域，具体涉及一种磁性能优异的环氧树脂复合材料及其制备方法。
背景技术
环氧树脂(Epoxy Resin)是指分子结构中含有2个或2个以上环氧基并在适当的化学试剂存在下能形成三维网状固化物的化合物的总称，是一类重要的热固性树脂。环氧树脂既包括环氧基的低聚物，也包括含环氧基的低分子化合物。环氧树脂作为胶粘剂、涂料和复合材料等的树脂基体，广泛应用于水利、交通、机械、电子、家电、汽车及航空航天等领域。
环氧树脂的研究始于20世纪30年代。1934年德国I.G.Farben公司的的P.Schlack发现用胺类化合物可使含有多个环氧基团的化合物聚合成高分子化合物，生成低收缩率的塑料，从而获得德国专利。稍后，瑞士Gebr.de Trey公司的Pierre Castan和美国Devoe&Raynolds公司的S.O.Greelee用双酚A和环氧氯丙烷经缩聚反应制得环氧树脂，用有机多元胺或邻苯二甲酸酐均可使树脂固化，并具有优良的粘接性。不久，瑞士的Ciba公司、美国的Shell公司以及Dow Chemical公司都开始了环氧树脂的工业化生产及应用开发研究。进入20世纪50年代，在普通双酚A环氧树脂生产应用的同时，一些新型的环氧树脂相继问世。1960年前后，相继出现了热塑性酚醛环氧树脂、卤代环氧树脂、聚烯烃环氧树脂。
在一些电子电器领域，需要塑料制件带有磁性，然而环氧树脂无磁性，所以需要对环氧树脂改性大幅增加其磁性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁性能优异的环氧树脂复合材料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种磁性能优异的环氧树脂复合材料，由以下组分按重量份制备而成：
Figure BDA0003471013610000011
Figure BDA0003471013610000021
作为优选的技术方案，所述NdFeB磁粉为快淬NdFeB磁粉，平均粒径为1-2微米；所述双酚S型环氧树脂的环氧当量为185-240g/eq。
本发明还公开了上述所述的环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1-5份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和1-5份乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷混合均匀后得到复配偶联剂，将复配偶联剂均匀喷洒在300-500份NdFeB磁粉表面，得到改性磁粉；
(2)将步骤(1)得到的改性磁粉、100份双酚S型环氧树脂、10-20份邻苯二甲酸二丁酯、10-15份间苯二甲胺混合均匀后得到预混料，利用注射机将预混料注入至模具内，固化60-300秒后开模，得到目标产物。优选的，所述注射机的料筒温度前段为100-120℃、中段为130-140℃、后段为130-140℃；注射机的喷嘴温度为140-150℃；注射机的注射压力为50-80Mpa。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明采用γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷进行混合形成复配偶联剂，利用该复配偶联剂对NdFeB磁粉改性得到改性磁粉，该改性磁粉能够显著改善环氧树脂复合材料的磁性能，得到环氧树脂复合材料磁性能非常优异。通过与普通的偶联剂例如KH550、KH570进行对比，本发明所用的复配偶联剂改性效果更加优异，产品的最大磁能积数值最高。本发明中NdFeB磁粉的用量非常高，在环氧树脂中发挥了类似“胶黏剂”的作用，在用量较大的情况下不会对环氧树脂的基本性能产生不利影响。
本发明使用的原料为双酚S型环氧树脂和间苯二甲胺，与普通的双酚A型环氧树脂和固化剂乙二胺进行对比，本发明使用的原料制备得到的产物的磁性能更容易得到大幅的提升。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
下列实施例和对比例中所用试剂的型号以及供应商如下：
γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷生产商为武汉卡诺斯科技有限公司。
双酚S型环氧树脂，武汉卡布达化工有限公司
NdFeB磁粉为快淬NdFeB磁粉，平均粒径为1-2微米，美国GM公司。
邻苯二甲酸二丁酯，济南润泰化工有限公司。
间苯二甲胺，山东多聚化学有限公司。
上述试剂只是为了说明本发明实验时所采用的试剂来源和成分，以便充分公开，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本发明。
实施例1：
一种磁性能优异的环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将3份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和2份乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷混合均匀后得到复配偶联剂，将复配偶联剂均匀喷洒在300份NdFeB磁粉表面，得到改性磁粉；
(2)将步骤(1)得到的改性磁粉、100份双酚S型环氧树脂、10份间苯二甲胺、10份邻苯二甲酸二丁酯混合均匀后得到预混料，利用注射机将预混料注入至模具内，注射机的料筒温度前段为100℃、中段130℃、后段为130℃，喷嘴温度为140℃，注射压力为50Mpa，固化300秒后开模，取出产品，得到目标产物。
实施例2：
一种磁性能优异的环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将2份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和3份乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷混合均匀后得到复配偶联剂，将复配偶联剂均匀喷洒在500份NdFeB磁粉表面，得到改性磁粉；
(2)将步骤(1)得到的改性磁粉、100份双酚S型环氧树脂、15份间苯二甲胺、12份邻苯二甲酸二丁酯混合均匀后得到预混料，利用注射机将预混料注入至模具内，注射机的料筒温度前段为110℃、中段130℃、后段为140℃，喷嘴温度为150℃，注射压力为80Mpa，固化200秒后开模，取出产品，得到目标产物。
实施例3：
一种磁性能优异的环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和1份乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷混合均匀后得到复配偶联剂，将复配偶联剂均匀喷洒在350份NdFeB磁粉表面，得到改性磁粉；
(2)将步骤(1)得到的改性磁粉、100份双酚S型环氧树脂、15份间苯二甲胺、15份邻苯二甲酸二丁酯混合均匀后得到预混料，利用注射机将预混料注入至模具内，注射机的料筒温度前段为120℃、中段140℃、后段为140℃，喷嘴温度为150℃，注射压力为60Mpa，固化100秒后开模，取出产品，得到目标产物。
实施例4：
一种磁性能优异的环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将5份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和4份乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷混合均匀后得到复配偶联剂，将复配偶联剂均匀喷洒在450份NdFeB磁粉表面，得到改性磁粉；
(2)将步骤(1)得到的改性磁粉、100份双酚S型环氧树脂、15份间苯二甲胺、20份邻苯二甲酸二丁酯混合均匀后得到预混料，利用注射机将预混料注入至模具内，注射机的料筒温度前段为120℃、中段140℃、后段为140℃，喷嘴温度为150℃，注射压力为70Mpa，固化180秒后开模，取出产品，得到目标产物。
对比例1
与实施例4作对比。其中，用双酚A型环氧树脂等量替换实施例4中双酚S型环氧树脂，其他技术参数均相同。
对比例2
与实施例4作对比。其中，用固化剂乙二胺等量替换实施例4中间苯二甲胺，其他技术参数均相同。
对比例3
与实施例4作对比。其中，用γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷等量替换实施例4中复配偶联剂，其他技术参数均相同。
对比例4
与实施例4作对比。其中，用乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷等量替换实施例4中复配偶联剂，其他技术参数均相同。
对比例5
与实施例4作对比。其中，用偶联剂KH550等量替换实施例4中复配偶联剂，其他技术参数均相同。
对比例6
与实施例4作对比。其中，用偶联剂KH570等量替换实施例4中复配偶联剂，其他技术参数均相同。
对比例7
与实施例4作对比。其中，用偶联剂KH570等量替换实施例4中γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷，其他技术参数均相同。
对比例8
与实施例4作对比。其中，用偶联剂KH570等量替换实施例4中乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷，其他技术参数均相同。
对上述各实施例和对比例制得的产品进行性能测试，测试方法如下：
弯曲性能按照ASTM D790进行测试(弯曲速度为1.25mm/min)，弯曲样条尺寸为127mm×13mm×3.2mm；
最大磁能积测试采用湖南省联众科技有限公司的钕铁硼永磁材料测量仪进行测试。
性能测试结果见表1：
表1各实施例和对比例制得的产品的性能测试结果
Figure BDA0003471013610000051
Figure BDA0003471013610000061
从上表可以看出，本发明通过采用γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷形成的复配偶联剂对NdFeB磁粉进行改性，得到的改性磁粉能够显著改善环氧树脂复合材料的磁性能。
通过分别与普通的双酚A型环氧树脂，和固化剂乙二胺进行对比，本发明中使用双酚S型环氧树脂、间苯二甲胺组成的组合物，其磁性能更容易得到大幅的提升。
通过与普通的偶联剂例如KH550、KH570进行对比，本发明所用复配偶联剂效果更加优异，其最大磁能积数值最高。
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

Claims (6)

1.一种磁性能优异的环氧树脂复合材料，其特征在于：由以下组分按重量份制备而成：
Figure FDA0003471013600000011
2.根据权利要求1所述的环氧树脂复合材料，其特征在于：所述NdFeB磁粉为快淬NdFeB磁粉，平均粒径为1-2微米。
3.根据权利要求1所述的环氧树脂复合材料，其特征在于：所述双酚S型环氧树脂的环氧当量为185-240g/eq。
4.如权利要求1至3中任一项所述的环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将1-5份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和1-5份乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷混合均匀后得到复配偶联剂，将复配偶联剂均匀喷洒在300-500份NdFeB磁粉表面，得到改性磁粉；
(2)将步骤(1)得到的改性磁粉、100份双酚S型环氧树脂、10-20份邻苯二甲酸二丁酯、10-15份间苯二甲胺混合均匀后得到预混料，利用注射机将预混料注入至模具内，固化后开模，得到目标产物。
5.根据权利要求4所述的环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述注射机的料筒温度前段为100-120℃、中段为130-140℃、后段为130-140℃；注射机的喷嘴温度为140-150℃；注射机的注射压力为50-80Mpa。
6.根据权利要求4所述的环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述固化的时间为60-300秒。
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