CN115703927A - 一种高性能磁性尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料技术领域，公开了一种高性能磁性尼龙复合材料及其制备方法，通过对磁粉进行表面钝化、包覆二氧化硅和偶联剂、进一步接枝抗氧剂，制备了一种高流动性、抗氧化的磁粉。然后将该磁粉与己内酰胺进行预聚合，将预聚体浇注到模具中进行缩聚，制备了高强度、高磁性、耐磨、耐腐蚀的磁性尼龙复合材料。该材料在制备大型、含齿轮结构的工程配件方面具有独特的优势。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种高性能磁性尼龙复合材料及其制备方法。
背景技术
聚合物基磁性复合材料主要指以高分子材料作为粘合剂，磁粉作为填充剂，通过挤出、注塑、压延或模压等工艺制备的磁性复合材料。与传统烧结磁性材料相比，聚合物基磁性复合材料具有加工性能好、尺寸精度高、韧性好、耐腐蚀等优点。另外，聚合物基磁性复合材料在制备形状复杂和一体化成形器件方面也具有独特的优势。磁性尼龙是聚合物基磁性复合材料中使用最为广泛的复合材料，被广泛的应用于汽车、家电、办公用品、机器人、医疗用品和儿童玩具等领域。
公开号为CN111995294A，公开日为2020年11月27日的中国专利公开了一种尼龙基注塑磁性复合材料及其制备方法，由尼龙基材，磁性填充物，偶联剂，助剂制备而成，直接用偶联剂对磁粉进行表面处理，所用粘接剂为尼龙粉末，需要用挤出机进行混合加工，高温加工过程中还存在氧化、着火、磁性能降低等问题。
提高磁性尼龙复合材料磁性能的方法主要是提高磁粉的填充量，不断的提高磁粉填充量会导致复合材料熔体流动性降低，进而会降低磁粉的取向度，当磁粉填充量超过一定比例时，反而会降低复合材料的磁性，同时还会导致磁性尼龙注塑加工困难，力学性能降低。另外，对于钕铁硼、钐铁氮等磁粉在高温加工过程中还存在氧化、着火、磁性能降低等问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种高性能磁性尼龙复合材料及其制备方法，通过对磁粉进行表面钝化、包覆二氧化硅和偶联剂、进一步接枝抗氧剂，制备了一种高流动性、抗氧化的磁粉。然后将该磁粉与己内酰胺进行预聚合，将预聚体浇注到模具中进行缩聚，制备了高强度、高磁性、耐磨、耐腐蚀的磁性尼龙复合材料。该材料在制备大型、含齿轮结构的工程配件方面具有独特的优势。
本发明的具体技术方案为：一种高性能磁性尼龙复合材料，包括以下重量份计的原料：80-94.5份表面改性的磁粉、5-20份己内酰胺、0.01-1份聚合催化剂、0.1-1份润滑剂、0.1-1份增韧剂。
本发明通过对磁粉进行表面钝化、包覆二氧化硅和偶联剂、进一步接枝抗氧剂，制备了一种高流动性、抗氧化的磁粉。然后将该磁粉与己内酰胺进行预聚合，将预聚体浇注到模具中进行缩聚，制备了高强度、高磁性、耐磨、耐腐蚀的磁性尼龙复合材料。
作为优选，所述的磁粉为钕铁硼和钐铁氮中的一种或多种。
作为优选，所述的聚合催化剂包括聚合催化剂A和聚合催化剂B,所述聚合催化剂A和聚合催化剂B的质量比为0.5-1:1；所述聚合催化剂A为氢氧化钠、氢氧化钾和布吕格曼C10中的一种或多种；所述聚合催化剂B为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和布吕格曼C20P中的一种或多种。
本发明中，聚合催化剂A作为聚合引发催化剂可以加快聚合发生，快速形成小分子量聚合物，聚合催化剂B作为助剂催化剂，加快聚合持续进行，从而使小分子聚合物不断长大形成大分子量的聚合物。
作为优选，所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺、二甲基硅油和二硫化钼中的一种或多种。
作为优选，所述的增韧剂为马来酸酐接枝聚烯烃、聚乙二醇、丙三醇和丁基苯磺酰胺中的一种或多种。
一种所述高性能磁性尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)预聚合：将己内酰胺平均分成两份，分别放入A、B两个反应釜中，将催化剂A和B分别放入A和B反应釜中，将A、B两个反应釜升温至110-150℃，真空搅拌脱水15-20分钟。然后将表面改性的磁粉平均分成两份分别放入A、B两个反应釜中，将润滑剂和增韧剂放入A反应釜中，真空搅拌脱水3-5分钟。
(2)将A、B两釜中的物料混合均匀，然后加入到150-180℃的模具中，模具内有设计好的取向磁场，排除物料内气泡后保温20-30分钟完成聚合反应。
(3)冷却后脱模，经水煮、切削、打磨得到高性能磁性尼龙复合材料。
本发明分两个反应釜加入不同催化剂进行预聚合，防止不同催化剂之间发生反应，同时，也避免了润滑剂和增韧剂与聚合催化剂反应，此外采用两个反应釜先进性预聚合，然后将两釜物料混合反应，聚合催化剂A作为聚合引发催化剂可以加快聚合发生，快速形成小分子量聚合物，聚合催化剂B作为助剂催化剂，加快聚合持续进行，从而使小分子聚合物不断长大形成大分子量的聚合物，使聚合反应的分子量有较大幅度的提高。
两釜体系所采用的聚合物催化剂具有极小的含水量和高效的催化活性，不必因为阻聚作用而使用高温进行浇铸聚合，有效降低浇筑温度，节省成本，同时，极小的含水量和浇筑温度降低使得气泡产生量减少，材料力学性能得到提高。
作为优选，所述的步骤(1)中，表面改性的磁粉表面经过三层改性：第一层为磷酸钝化层，第二层为二氧化硅和偶联剂混合包覆层，第三层为接枝抗氧剂层；具体包括以下步骤：
(1)磷酸钝化层：将磁粉加入到混合装置中，温度设定40-80℃，加入含磷酸的丙酮溶液，混合反应后干燥得到一次预处理磁粉。
(2)二氧化硅和偶联剂混合包覆层：温度设定60-100℃，向步骤(1)得到的一次预处理磁粉中加入含正硅酸乙酯和偶联剂的溶液中，混合反应后干燥得到二次预处理磁粉。
(3)接枝抗氧剂层：温度设定60-120℃，向步骤(2)得到的二次预处理磁粉中加入含抗氧剂的溶液中，混合反应后干燥，得到表面处理后的磁粉。
本发明磁粉表面改性过程中，磷酸和磁粉中的铁反应形成磷酸铁包覆层，提高磁粉稳定性，接枝偶联剂和硅进行表面包覆再次提高稳定性，利用偶联剂的反应基团，接枝抗氧剂进一步提高稳定性，防止磁粉被氧化，同时提高磁粉的分散性能。
作为优选，所述的步骤(1)中，磷酸用量为磁粉重量的0.1-0.8％，磷酸过多会导致磁粉被腐蚀严重，磁性能下降，太少表面钝化层厚度不够，稳定性差。
作为优选，所述的步骤(2)中，正硅酸乙酯用量为磁粉重量的0.5-1.5％，偶联剂用量为磁粉重量的0.3-1％；所述偶联剂为具有氨基结构的硅烷偶联剂，选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和γ-氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷的一种或多种。
正硅酸乙酯用量过多导致包覆剂过厚，磁粉占比减少，磁性能减弱，太少效果不明显；偶联剂过多会导致材料力学性能下降，磁性能下降，同时增加成本，偶联剂过少，效果不明显，导致表面处理不均匀。
作为优选，所述的步骤(3)中，抗氧剂用量为磁粉重量的0.1-0.6％；所述抗氧剂为具有羧基结构的受阻酚类抗氧剂，选自3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸、3,5-二叔丁基-4-羟基苯乙酸、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸和3,5-二叔丁基-4-羟基肉桂酸中的一种或多种。
本发明采用羧基结构抗氧剂与氨基结构偶联剂发生反应，形成酰胺结构，有利于抗氧剂的表面包覆处理，提高磁粉的稳定性，同时酰胺结构与聚酰胺(尼龙)的结构相似，提高了磁粉与聚酰胺的结合力，进而提高了材料的流动性和力学性能。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
(1)本发明解决了传统注塑磁性尼龙复合材料加工温度高，磁粉容易氧化，磁性能低的问题。
(2)本发明制备的高性能磁性尼龙复合材料具有高强度、高磁性、耐磨和耐腐蚀的优势，该材料在制备大型、含齿轮结构的工程配件方面具有独特的优势。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。在本发明中所涉及的装置、连接结构和方法，若无特指，均为本领域公知的装置、连接结构和方法。
总实施例
一种高性能磁性尼龙复合材料，包括以下重量份计的原料：80-94.5份表面改性的磁粉、5-20份己内酰胺、0.01-1份聚合催化剂、0.1-1份润滑剂、0.1-1份增韧剂。
所述的表面改性的磁粉表面经过三层改性：第一层为磷酸钝化层，第二层为二氧化硅和偶联剂混合包覆层，第三层为接枝抗氧剂层；所述的磁粉为钕铁硼和钐铁氮中的一种或多种；所述的聚合催化剂包括聚合催化剂A和聚合催化剂B,所述聚合催化剂A和聚合催化剂B的质量比为0.5-1:1；所述聚合催化剂A为氢氧化钠、氢氧化钾和布吕格曼C10中的一种或多种；所述聚合催化剂B为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和布吕格曼C20P中的一种或多种；所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺、二甲基硅油和二硫化钼中的一种或多种；所述的增韧剂为马来酸酐接枝聚烯烃、聚乙二醇、丙三醇和丁基苯磺酰胺中的一种或多种。
一种所述高性能磁性尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)磷酸钝化层：将磁粉加入到混合装置中，温度设定40-80℃，加入含磷酸的丙酮溶液，磷酸用量为磁粉重量的0.1-0.8％，混合反应后干燥得到一次预处理磁粉。
(2)二氧化硅和偶联剂混合包覆层：温度设定60-100℃，向步骤(1)得到的一次预处理磁粉中加入含正硅酸乙酯和偶联剂的溶液中，正硅酸乙酯用量为磁粉重量的0.5-1.5％，偶联剂用量为磁粉重量的0.3-1％；混合反应后干燥得到二次预处理磁粉。
(3)接枝抗氧剂层：温度设定60-120℃，向步骤(2)得到的二次预处理磁粉中加入含抗氧剂的溶液中，抗氧剂用量为磁粉重量的0.1-0.6％；混合反应后干燥，得到表面处理后的磁粉。
(4)预聚合：将己内酰胺平均分成两份，分别放入A、B两个反应釜中，将催化剂A和B分别放入A和B反应釜中，将A、B两个反应釜升温至110-150℃，真空搅拌脱水15-20分钟。然后将表面改性的磁粉平均分成两份分别放入A、B两个反应釜中，将润滑剂和增韧剂放入A反应釜中，真空搅拌脱水3-5分钟。
(5)将A、B两釜中的物料混合均匀，然后加入到150-180℃的模具中，模具内有设计好的取向磁场，通过加压、振动或离心方式排除物料内气泡后保温20-30分钟完成聚合反应。
(6)冷却后脱模，经水煮、切削、打磨得到高性能磁性尼龙复合材料。
所述偶联剂为具有氨基结构的硅烷偶联剂，选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和γ-氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷的一种或多种。
所述抗氧剂为具有羧基结构的受阻酚类抗氧剂，选自3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸、3,5-二叔丁基-4-羟基苯乙酸、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸和3,5-二叔丁基-4-羟基肉桂酸中的一种或多种。
实施例1
本实施例包括以下重量份计的原料：
钕铁硼磁粉80份
己内酰胺16.5份
磷酸0.15份
正硅酸乙酯1份
聚合催化剂A(C10)0.3份
聚合催化剂B(C20P)0.4份
γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷0.7份
3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸0.25份
二甲基硅油0.3份
马来酸酐接枝POE 0.4份
一种所述高性能磁性尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)磷酸钝化层：将8kg钕铁硼磁粉加入到混合机中，温度设定40℃，加入含0.015kg磷酸的丙酮溶液1kg，磷酸用量为磁粉重量的0.18％，混合反应后干燥得到一次预处理磁粉。
(2)二氧化硅和偶联剂混合包覆层：温度设定70℃，向步骤(1)得到的一次预处理磁粉中加入含有0.1kg正硅酸乙酯和0.07kgγ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇/水(95/5)混合溶液1kg，正硅酸乙酯用量为磁粉重量的1.25％，γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷用量为磁粉重量的0.87％；混合反应1h后干燥得到二次预处理磁粉。
(3)接枝抗氧剂层：温度设定100℃，向步骤(2)得到的二次预处理磁粉中加入含有0.025kg 3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸抗氧剂的乙醇溶液1kg，抗氧剂用量为磁粉重量的0.31％；混合反应后干燥，得到表面处理后的磁粉。
(4)预聚合：将1.65kg己内酰胺平均分成两份，分别放入A、B两个反应釜中，将0.03kg催化剂C10和0.04kg催化剂C20P分别放入A和B反应釜中，将A、B两个反应釜升温至120℃，真空搅拌脱水20分钟。然后将表面改性的磁粉平均分成两份分别放入A、B两个反应釜中，将0.03kg二甲基硅油和0.04kg马来酸酐接枝POE放入A反应釜中，真空搅拌脱水3分钟。
(5)通过螺杆输送混合器将A、B两釜中的物料混合均匀，然后加入到170℃的模具中，模具内有设计好的取向磁场，通过振动方式排除物料内气泡后保温20分钟完成聚合反应。
(6)冷却后脱模，经水煮、切削、打磨得到高性能磁性尼龙复合材料。
经检测，本实施例所制备的高性能磁性尼龙复合材料的磁性能为：Br＝0.60T，Hcj＝705kA/m，(BH)m＝47kJ/m3。产品内部没有气孔，拉伸强度为90Mpa，拉断伸长率为1.93％，弯曲强度为192Mpa，弯曲伸长率为1.84％，产品经100小时盐雾试验没有生锈。
实施例2
本实施例包括以下重量份计的原料：
钕铁硼磁粉85份
己内酰胺11.5份
磷酸0.15份
正硅酸乙酯1份
聚合催化剂A(C10)0.2份
聚合催化剂B(C20P)0.3份
γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.8份
3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸0.25份
二甲基硅油0.3份
马来酸酐接枝POE 0.5份
一种所述高性能磁性尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)磷酸钝化层：将8.5kg钕铁硼磁粉加入到混合机中，温度设定40℃，加入含有0.015kg磷酸的丙酮溶液1kg，磷酸用量为磁粉重量的0.18％，混合反应后干燥得到一次预处理磁粉。
(2)二氧化硅和偶联剂混合包覆层：温度设定70℃，向步骤(1)得到的一次预处理磁粉中加入含有0.1kg正硅酸乙酯和0.08kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇/水(95/5)混合溶液1kg，正硅酸乙酯用量为磁粉重量的1.18％，γ-氨丙基三乙氧基硅烷用量为磁粉重量的0.94％；混合反应1h后干燥得到二次预处理磁粉。
(3)接枝抗氧剂层：温度设定100℃，向步骤(2)得到的二次预处理磁粉中加入含有0.025kg 3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸抗氧剂的乙醇溶液1kg，抗氧剂用量为磁粉重量的0.29％；混合反应后干燥，得到表面处理后的磁粉。
(4)预聚合：将1.15kg己内酰胺平均分成两份，分别放入A、B两个反应釜中，将0.02kg催化剂C10和0.03kg催化剂C20P分别放入A和B反应釜中，将A、B两个反应釜升温至120℃，真空搅拌脱水20分钟。然后将表面改性的磁粉平均分成两份分别放入A、B两个反应釜中，将0.03kg二甲基硅油和0.05kg马来酸酐接枝POE放入A反应釜中，真空搅拌脱水3分钟。
(5)通过螺杆输送混合器将A、B两釜中的物料混合均匀，然后加入到170℃的模具中，模具内有设计好的取向磁场，通过加压方式排除物料内气泡后保温20分钟完成聚合反应。
(6)冷却后脱模，经水煮、切削、打磨得到高性能磁性尼龙复合材料。
经检测，本实施例所制备的高性能磁性尼龙复合材料的磁性能为：Br＝0.71T，Hcj＝687kA/m，(BH)m＝52kJ/m3。产品内部没有气孔，拉伸强度为93Mpa，拉断伸长率为1.85％，弯曲强度为201Mpa，弯曲伸长率为1.74％，产品经100小时盐雾试验没有生锈现象。
实施例3
本实施例包括以下重量份计的原料：
钕铁硼磁粉88份
己内酰胺9.0份
磷酸0.2份
正硅酸乙酯1份
聚合催化剂A(C10)0.2份
聚合催化剂B(C20P)0.3份
γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.7份
3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸0.2份
二硫化钼0.2份
聚乙二醇0.2份
一种所述高性能磁性尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)磷酸钝化层：将8.8kg钕铁硼磁粉加入到混合机中，温度设定40℃，加入含有0.02kg磷酸的丙酮溶液1kg，磷酸用量为磁粉重量的0.23％，混合反应后干燥得到一次预处理磁粉。
(2)二氧化硅和偶联剂混合包覆层：温度设定70℃，向步骤(1)得到的一次预处理磁粉中加入含有0.1kg正硅酸乙酯和0.07kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇/水(95/5)混合溶液1kg，正硅酸乙酯用量为磁粉重量的1.14％，γ-氨丙基三乙氧基硅烷用量为磁粉重量的0.79％；混合反应1h后干燥得到二次预处理磁粉。
(3)接枝抗氧剂层：温度设定100℃，向步骤(2)得到的二次预处理磁粉中加入含有0.02kg 3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸抗氧剂的乙醇溶液1kg，抗氧剂用量为磁粉重量的0.23％；混合反应后干燥，得到表面处理后的磁粉。
(4)预聚合：将0.9kg己内酰胺平均分成两份，分别放入A、B两个反应釜中，将0.02kg催化剂C10和0.03kg催化剂C20P分别放入A和B反应釜中，将A、B两个反应釜升温至120℃，真空搅拌脱水20分钟。然后将表面改性的磁粉平均分成两份分别放入A、B两个反应釜中，将0.02kg二硫化钼和0.02kg聚乙二醇放入A反应釜中，真空搅拌脱水3分钟。
(5)通过螺杆输送混合器将A、B两釜中的物料混合均匀，然后加入到170℃的模具中，模具内有设计好的取向磁场，通过离心方式排除物料内气泡后保温20分钟完成聚合反应。
(6)冷却后脱模，经水煮、切削、打磨得到高性能磁性尼龙复合材料。
经检测，本实施例所制备的高性能磁性尼龙复合材料的磁性能为：Br＝0.8T，Hcj＝651kA/m，(BH)m＝65kJ/m3。产品内部没有气孔，拉伸强度为94Mpa，拉断伸长率为1.70％，弯曲强度为207Mpa，弯曲伸长率为1.53％，产品经100小时盐雾试验仅有轻微生锈。
实施例4
本实施例包括以下重量份计的原料：
钐铁氮磁粉90份
己内酰胺8.45份
磷酸0.1份
正硅酸乙酯0.5份
聚合催化剂A(氢氧化钠)0.02份
聚合催化剂B(甲苯二异氰酸酯)0.03份
γ-氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂0.4份
3,5-二叔丁基-4-羟基肉桂酸抗氧剂0.2份
二甲基硅油润滑剂0.1份
马来酸酐接枝POE增韧剂0.2份
一种所述高性能磁性尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)磷酸钝化层：将9kg钐铁氮磁粉加入到混合机中，温度设定40℃，加入含有0.01kg磷酸的丙酮溶液1kg，磷酸用量为磁粉重量的0.11％，混合反应后干燥得到一次预处理磁粉。
(2)二氧化硅和偶联剂混合包覆层：温度设定70℃，向步骤(1)得到的一次预处理磁粉中加入含有0.05kg正硅酸乙酯和0.04kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇/水(95/5)混合溶液1kg，正硅酸乙酯用量为磁粉重量的0.56％，γ-氨丙基三乙氧基硅烷用量为磁粉重量的0.44％；混合反应1h后干燥得到二次预处理磁粉。
(3)接枝抗氧剂层：温度设定100℃，向步骤(2)得到的二次预处理磁粉中加入含有0.02kg 3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸抗氧剂的乙醇溶液1kg，抗氧剂用量为磁粉重量的0.22％；混合反应后干燥，得到表面处理后的磁粉。
(4)预聚合：将0.845kg己内酰胺平均分成两份，分别放入A、B两个反应釜中，将0.002kg催化剂A放入A反应釜中，将A反应釜升温至120℃，真空搅拌脱水20分钟。将B反应釜升温至120℃，真空搅拌脱水20分钟，再加入0.003kg催化剂B。然后将表面改性的磁粉平均分成两份分别放入A、B两个反应釜中，将0.01kg二甲基硅油润滑剂和0.02kg马来酸酐接枝POE增韧剂放入A反应釜中，真空搅拌脱水5分钟。
(5)通过螺杆输送混合器将A、B两釜中的物料混合均匀，然后加入到170℃的模具中，模具内有设计好的取向磁场，通过离心方式排除物料内气泡后保温20分钟完成聚合反应。
(6)冷却后脱模，经水煮、切削、打磨得到高性能磁性尼龙复合材料。
经检测，本实施例所制备的高性能磁性尼龙复合材料的磁性能为：Br＝0.85T，Hcj＝600kA/m，(BH)m＝69kJ/m3。产品内部没有气孔，拉伸强度为92Mpa，拉断伸长率为1.63％，弯曲强度为190Mpa，弯曲伸长率为1.67％，产品经100小时盐雾试验没有明显生锈。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1中的磁粉未进行表面处理，其余原料和方法均与实施例1相同。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2中的磁粉未进磷酸钝化行表面处理，其余原料和方法均与实施例1相同。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，对比例3中的磁粉未接枝抗氧剂进行表面处理，其余原料和方法均与实施例1相同。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于，对比例4中预聚合在同一个反应釜进行，其余原料和方法均与实施例1相同。
测试材料的磁性能和力学性能，产品内部有无气孔，产品经100小时盐雾试验测试生锈情况，结果如下：
从表中可以看出，通过对比例和实施例比较发现，对磁粉进行表面处理可以显著提高材料磁性能和磁粉稳定性，防止产品生锈，这是因为，磁粉表面改性过程中，磷酸和磁粉中的铁反应形成磷酸铁包覆层，提高了磁粉稳定性，接枝偶联剂和硅进行表面包覆再次提高稳定性，利用偶联剂的反应基团，接枝抗氧剂进一步提高稳定性，防止磁粉被氧化，同时提高磁粉的分散性能，提高材料磁性能。
对比例4与实施例1比较，对比例4产品内部有明显气泡，材料力学性能有所降低，这是因为催化剂A主要作用在聚合前期，形成大量低聚物，而催化剂B主要作用在聚合后期，形成分子量更大的聚合物。单釜反应体系中聚合催化剂A和聚合催化剂B在一起，会导致聚合速度很快，过程难以控制，体系中气体不能及时排除，导致产品性能下降。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种高性能磁性尼龙复合材料，其特征在于，包括以下重量份计的原料：80-94.5份表面改性的磁粉、5-20份己内酰胺、0.01-1份聚合催化剂、0.1-1份润滑剂、0.1-1份增韧剂。
2.如权利要求1所述的一种高性能磁性尼龙复合材料，其特征在于，所述的磁粉为锶铁氧体、钕铁硼和钐铁氮中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种高性能磁性尼龙复合材料，其特征在于，所述的聚合催化剂包括聚合催化剂A和聚合催化剂B，所述聚合催化剂A和聚合催化剂B的质量比为0.5-1:1；所述聚合催化剂A为氢氧化钠、氢氧化钾和布吕格曼C10中的一种或多种；所述聚合催化剂B为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和布吕格曼C20P中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种高性能磁性尼龙复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺、二甲基硅油和二硫化钼中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种高性能磁性尼龙复合材料，其特征在于，所述的增韧剂为马来酸酐接枝聚烯烃、聚乙二醇、丙三醇和丁基苯磺酰胺中的一种或多种。
6.一种如权利要求1-5之一所述高性能磁性尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）预聚合：将己内酰胺平均分成两份，分别放入A、B两个反应釜中，将催化剂A和B分别放入A、B两个反应釜中，将A、B两个反应釜升温至110-150℃，真空搅拌脱水15-20分钟；然后将表面改性的磁粉平均分成两份分别放入A、B两个反应釜中，将润滑剂和增韧剂放入A反应釜中，真空搅拌脱水3-5分钟；
（2）将A、B两个反应釜中的物料混合均匀，然后加入到150-180℃的模具中，模具内有设计好的取向磁场，排除物料内气泡后保温20-30分钟完成聚合反应；
（3）冷却后脱模，经水煮、切削、打磨得到高性能磁性尼龙复合材料。
7.如权利要求6所述的一种高性能磁性尼龙复合材料，其特征在于，所述的步骤（1）中，表面改性的磁粉表面经过三层改性：第一层为磷酸钝化层，第二层为二氧化硅和偶联剂混合包覆层，第三层为接枝抗氧剂层；具体包括以下步骤：
（1）磷酸钝化层：将磁粉加入到混合装置中，温度设定40-80℃，加入含磷酸的丙酮溶液，混合反应后干燥得到一次预处理磁粉；
（2）二氧化硅和偶联剂混合包覆层：温度设定60-100℃，向步骤（1）得到的一次预处理磁粉中加入含正硅酸乙酯和偶联剂的溶液中，混合反应后干燥得到二次预处理磁粉；
（3）接枝抗氧剂层：温度设定60-120℃，向步骤（2）得到的二次预处理磁粉中加入含抗氧剂的溶液中，混合反应后干燥，得到表面处理后的磁粉。
8.如权利要求7所述的一种高性能磁性尼龙复合材料，其特征在于，所述的步骤（1）中，磷酸用量为磁粉重量的0.1-0.8%。
9.如权利要求7所述的一种高性能磁性尼龙复合材料，其特征在于，所述的步骤（2）中，正硅酸乙酯用量为磁粉重量的0.5-1.5%，偶联剂用量为磁粉重量的0.3-1%；所述偶联剂为具有氨基结构的硅烷偶联剂，选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和γ-氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷的一种或多种。
10.如权利要求7所述的一种高性能磁性尼龙复合材料，其特征在于，所述的步骤（3）中，抗氧剂用量为磁粉重量的0.1-0.6%；所述抗氧剂为具有羧基结构的受阻酚类抗氧剂，选自3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸、3,5-二叔丁基-4-羟基苯乙酸、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸和3,5-二叔丁基-4-羟基肉桂酸中的一种或多种。
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