CN115012055A - 一种柔性可拉伸磁线的制备方法及柔性可拉伸磁线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性可拉伸磁线的制备方法及柔性可拉伸磁线，属于磁性材料技术领域，柔性可拉伸磁线的制备方法，包括：制备模具，所述模具为中空结构；将磁性粒子与有机聚合物混合，形成胶状混合物；将所述胶状混合物搅拌至粘稠，倒入模具中；静置、固化，经后处理后得到柔性磁性线。本发明所选用有机聚合物质轻、柔软，使得发明的柔性磁性线具有传统纺织纤维产品柔软、可拉伸可弯曲等特性，拉伸量可达330％，提升了柔性磁电纤维在轻量化、穿戴等领域的应用空间，且本发明所选用的材料及产品无毒害，无特殊气味，有利于人类健康和环境保护。
Description
技术领域
本发明属于磁性材料技术领域，具体涉及一种柔性可拉伸磁线的制备方法及柔性可拉伸磁线。
背景技术
磁性纤维可以分为磁性纺织纤维和非纺织纤维。磁性非纺织纤维早在十几年前已有报导，如磁性合金纤维用于制造磁性复合材料，磁性涂层材料，磁性木质纤维素纤维用于制磁性纸等。用它们做成的磁制品可在磁记录，记忆，电磁转换，屏蔽，防护，医疗和生物技术，分离纯化等诸多方面对面予以应用。对于纺织工业来说需要的是磁性纺织纤维。它应是一种兼具纺织纤维特性和磁性的材料。它具有其他纺织纤维所没有的磁性，又具有一些以往其它磁性材料所没有的物理形态及性质。
随着现代社会经济的飞速发展，人们的生活品质越来越高。现在人们对生活有了更高的需求，越来越注重养生延年。纺织品是人们日常生活中的必需品，人们对于纺织品的功能性和保健性有了更高的要求。因此各种磁性纺织品走向市场，有着广阔的发展前景。但是现有技术中制备磁性纺织品存在制备方法复杂、耗时长，含磁量较低，拉伸特性差等技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中制备磁性纺织品存在制备方法复杂、拉伸特性差的技术问题，提供了一种可柔性拉伸磁性纤维的制备方法及柔性可拉伸磁线。
本发明第一方面提供一种柔性可拉伸磁线的制备方法，包括：
制备模具，上述模具为中空结构；
将磁性粒子与有机聚合物混合，形成胶状混合物；
将上述胶状混合物搅拌至粘稠，倒入模具中；
静置、固化，经后处理后得到柔性磁性线。
在一些实施方式中，上述模具内径为2mm-4mm，上述模具中空结构内壁有螺旋状凸起。
在一些实施方式中，上述磁性粒子的质量百分含量为30％-90％，上述有机聚合物质量百分含量为10％-70％。
在一些实施方式中，上述磁性粒子选自无机物磁性粒子；优选的，上述无机物磁性粒子选自钕铁硼磁性粒子、钕镍钴磁性粒子、氧化铁磁性粒子、二氧化铬磁性粒子、钴-氧化铁磁性粒子中的一种或多种；
和/或，上述有机聚合物包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚二甲基硅氧烷、己二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯共聚物中的一种或多种。
在一些实施方式中，上述搅拌的温度为30-90℃，优选的，搅拌的速度为 50-200转/分钟，更优选的，搅拌时间为0.5-3小时。
在一些实施方式中，述后处理包括：将装有磁性粒子和有机聚合物模具进行烘干；优选的，上述烘干的温度为60℃-90℃，更优选的，烘干时间为6h-12h。
本发明第二方面提供一种柔性可拉伸磁线，上述的方法制备得到。
在一些实施方式中，上述柔性可拉伸磁线呈螺旋结构。
在一些实施方式中，上述柔性可拉伸磁线的拉伸形变量为80％-330％。
本发明第三方面提供一种电磁感应设备，包括上述的柔性可拉伸磁线。
相比现有技术，本发明达到的技术效果如下：
(1)本发明所选用有机聚合物质轻、柔软，使得发明的磁性纤维具有传统纺织纤维产品柔软、可拉伸可弯曲等特性，拉伸量可达330％，提升了磁电纤维在轻量化、穿戴等领域的应用空间，且本发明所选用的材料及产品无毒害，无特殊气味，有利于人类健康和环境保护。
(2)本发明公开的磁性纤维的制备方法，其基本原理是利用液态纺丝技术，将有机聚合物与磁性粒子的混合物经挤出后，再倒入相应的模具内，经静置固化而成，且在纤维制备过程中无需进行热处理步骤，方法、设备简单易操作，能耗小，成本低。
(3)本发明的磁性粒子在聚合物中分散均匀，所得到的柔性可拉伸磁线结构稳定。
(4)本发明所得产品的含磁量、性能及厚度尺寸可调，在电磁感应、医疗健康等领域具有广泛的应用空间。
附图说明
图1为本发明实施例1中柔性可拉伸磁线制备方法的流程图；
图2为本发明实施例1中制备柔性可拉伸磁线用的模具的示意图；
图3是本发明实施例1中的制备的柔性可拉伸磁线示意图；
图4是本发明实施例1-4中制得的柔性可拉伸磁线的拉伸实验图；
图中：1-1第一模具；1-2第二模具；2螺旋形凸起；3螺旋形凹槽。
具体实施方式
以下通过具体实施例说明本发明的技术方案。应该理解，本发明提到的一个或者多个步骤不排斥在组合步骤前后还存在其他方法和步骤，或者这些明确提及的步骤间还可以插入其他方法和步骤。还应理解，这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的目的，而非限制每个方法的排列次序或限定本发明的实施范围，其相对关系的改变或调整，在无实质技术内容变更的条件下，亦可视为本发明可实施的范畴。
实施例中所采用的原料和仪器，对其来源没有特定限制，在市场购买或者按照本领域内技术人员熟知的常规方法制备即可。
实施例1
一种柔性可拉伸磁线的制备方法，如图1所示。
S101：利用3D打印技术打印用于浇灌Ecoflex液态硅胶的模具(如图2所示)；模具整体为一个高度为10cm的长方体，其中长方体的上下底面均为5×5 cm2的正方形；长方体内部为一个空心结构的圆柱体，圆柱直径为2mm，高度与长方体保持一致；空心结构的圆柱中心线与长方体上下底面的中心线相同；圆柱表面为完整的螺旋形凸起2，在圆柱内表面对应的形成螺旋形凹槽3，螺旋形凸起2的直径为1mm，螺旋匝数为10圈；模具在打印过程中，长方体以上下底面的中心线为界，分为左右两部分分别打印，得到第一模具1-1和第二模具1-2，打印完成后再用胶带将两部分固定在一起。分体结构有助于产品的拿取。
模具的形状、磁性纤维形状、螺旋匝数，不仅仅局限于上述所提到内容，还包括其他任何可实现的形状及数量。
S102：在烧杯中加入4.5g Ecoflex组分A和4.5g Ecoflex组分B，形成均一的液态聚合物；然后将1g钕铁硼磁粉加入所述液态聚合物中，形成胶状混合物。
S103：将所述胶状混合物在50℃下磁力搅拌1-2小时后，得到均一的混合液，然后迅速倒入到步骤S101得的模具中。
一般情况下，磁性粒子与有机聚合物混合搅拌温度为30-90℃，搅拌速度为 50-200转/分钟。
S104：将模具直立放置在桌面上，然后静置约1小时，待模具内粉液态硅胶 +磁粉混合物完全固化后将模具放置在60℃的烘箱内干燥12小时，干燥完成后取下胶带并将磁线从模具内取出，即可得到柔性可拉伸磁线。得到的可拉伸磁性纤维如图3所示。
如图4所示，将得到的柔性可拉伸磁线截取5cm，并放入拉伸试验仪上，在10mm/s的速率下做匀速形变拉伸，磁性纤维的最大拉伸形变量为330％。
实施例2
(1)利用3D打印技术打印用于浇灌Ecoflex液态硅胶的模具；模具整体为一个高度为10cm的长方体，其中长方体的上下底面均为5×5cm2的正方形；长方体内部为一个空心结构的圆柱体，圆柱直径为2mm，高度与长方体保持一致；空心结构的圆柱中心线与长方体上下底面的中心线相同；圆柱表面为完整的螺旋形结构，螺旋线的直径为1mm，螺旋匝数为10圈；线圈在打印过程中，长方体以上下底面的中心线为界，分为左右两部分分别打印，打印完成后再用胶带将两部分固定在一起。
(2)在烧杯中加入7g Ecoflex组分A和7g Ecoflex组分B，形成均一的液态聚合物；然后将6g钕铁硼磁粉加入步骤(1)得到的液态聚合物中，50℃磁力搅拌1小时后，得到均一的混合液，然后迅速倒入步骤(1)得到的模具中。
(3)将步骤(2)得到的模具直立放置在桌面上，然后静置约1小时，待模具内粉液态硅胶+磁粉混合物完全固化后将模具放置在60℃的烘箱内干燥12小时，干燥完成后取下胶带并将磁线从模具内取出。即可得到柔性可拉伸磁线。
如图4所示，将步骤(3)得到的柔性可拉伸磁线截取5cm，并放入拉伸试验仪上，在10mm/s的速率下做匀速形变拉伸，磁性纤维的最大拉伸形变量为 245％。
实施例3
(1)利用3D打印技术打印用于浇灌Ecoflex液态硅胶的模具；模具整体为一个高度为10cm的长方体，其中长方体的上下底面均为5×5cm2的正方形；长方体内部为一个空心结构的圆柱体，圆柱直径为2mm，高度与长方体保持一致；空心结构的圆柱中心线与长方体上下底面的中心线相同；圆柱表面为完整的螺旋形结构，螺旋线的直径为1mm，螺旋匝数为10圈；线圈在打印过程中，长方体以上下底面的中心线为界，分为左右两部分分别打印，打印完成后再用胶带将两部分固定在一起。
(2)在烧杯中加入5g Ecoflex组分A和5g Ecoflex组分B，形成均一的液态聚合物；然后将10g钕铁硼磁粉加入步骤(1)得到的液态聚合物中，50℃磁力搅拌1小时后，得到均一的混合液，然后迅速倒入步骤(1)得到的模具中。
(3)将步骤(2)得到的模具直立放置在桌面上，然后静置约1小时，待模具内粉液态硅胶+磁粉混合物完全固化后将模具放置在60℃的烘箱内干燥12小时，干燥完成后取下胶带并将磁线从模具内取出。即可得到柔性可拉伸磁线。
如图4所示，将步骤(3)得到的柔性可拉伸磁线截取5cm，并放入拉伸试验仪上，在10mm/s的速率下做匀速形变拉伸，磁性纤维的最大拉伸形变量为 184％。
实施例4
(1)利用3D打印技术打印用于浇灌Ecoflex液态硅胶的模具；模具整体为一个高度为10cm的长方体，其中长方体的上下底面均为5×5cm2的正方形；长方体内部为一个空心结构的圆柱体，圆柱直径为2mm，高度与长方体保持一致；空心结构的圆柱中心线与长方体上下底面的中心线相同；圆柱表面为完整的螺旋形结构，螺旋线的直径为1mm，螺旋匝数为10圈；线圈在打印过程中，长方体以上下底面的中心线为界，分为左右两部分分别打印，打印完成后再用胶带将两部分固定在一起。
(2)在烧杯中加入4.5克Ecoflex组分A和4.5克Ecoflex组分B，形成均一的液态聚合物；然后将21克钕铁硼磁粉加入步骤(1)得到的液态聚合物中，50℃磁力搅拌1小时后，得到均一的混合液，然后迅速倒入步骤(1)得到的模具中。
(3)将步骤(2)得到的模具直立放置在桌面上，然后静置约1小时，待模具内粉液态硅胶+磁粉混合物完全固化后将模具放置在60℃的烘箱内干燥12小时，干燥完成后取下胶带并磁线从模具内取出。即可得到柔性可拉伸磁线。
如图4所示，将步骤(3)得到的柔性可拉伸磁线截取5cm，并放入拉伸试验仪上，在10mm/s的速率下做匀速形变拉伸，磁性纤维的最大拉伸形变量为 83％。
实施例5
本实施提供一种电磁感应设备，包括本发明实施例1制得的柔性可拉伸磁线，具体的，沿所述磁性纤维螺旋形凹槽将电导线呈螺旋形缠绕在所述磁性纤维上，即，磁性纤维外套有导线线圈，形成具备磁电转换效应的电磁感应设备。对该电磁感应设备进行往复拉伸时，能够将不同种类、不同幅度的机械形变运动转化为强弱不一的电信号。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (10)
1.一种柔性可拉伸磁线的制备方法，其特征在于，包括：
制备模具，所述模具为中空结构；
将磁性粒子与有机聚合物混合，形成胶状混合物；
将所述胶状混合物搅拌至粘稠，倒入模具中；
静置、固化，经后处理后得到柔性磁性线。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述模具内径为2mm-4mm，所述模具中空结构内壁有螺旋状凸起。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磁性粒子的质量百分含量为30％-90％，所述有机聚合物质量百分含量为10％-70％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磁性粒子选自无机物磁性粒子；优选的，所述无机物磁性粒子选自钕铁硼磁性粒子、钕镍钴磁性粒子、氧化铁磁性粒子、二氧化铬磁性粒子、钴-氧化铁磁性粒子中的一种或多种；
和/或，所述有机聚合物包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚二甲基硅氧烷、己二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯共聚物中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的温度为30-90℃，优选的，搅拌的速度为50-200转/分钟，更优选的，搅拌时间为0.5-3小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述后处理包括：将装有磁性粒子和有机聚合物模具进行烘干；优选的，所述烘干的温度为60℃-90℃，更优选的，烘干时间为6h-12h。
7.一种柔性可拉伸磁线，其特征在于，采用权利要求1-6任意一项所述的方法制备得到。
8.根据权利要求7所述的柔性可拉伸磁线，其特征在于，所述可拉伸磁性纤维呈螺旋结构。
9.根据权利要求8所述的柔性可拉伸磁线，其特征在于，所述可拉伸磁性纤维的拉伸形变量为80％-330％。
10.一种电磁感应设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的柔性可拉伸磁线。
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2022
- 2022-05-27 CN CN202210594282.7A patent/CN115012055A/zh active Pending
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