DE4041962A1 - Polymergebundenes anisotropes magnetmaterial - Google Patents
Polymergebundenes anisotropes magnetmaterialInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein polymergebundenes anisotropes Magnetma
terial, welches bei der Entwicklung und Herstellung von elektri
schen Geräten (Unterhaltungs- und Kommunikationselektronik, Haus
haltgeräte) angewendet werden kann. Plastgebundene Dauermagnete
auf der Basis von Hexaferritpulvern und einer breiten Palette von
organischen Polymeren sind bekannt. Kompositmaterialien dieser Art
besitzen schlechtere magnetische Kennwerte als herkömmliche gesin
terte Magnete, zeichnen sich jedoch durch Vorteile, wie leichte
Formgebung und Verarbeitbarkeit, sowie die Möglichkeit der Präzi
sionsherstellung von kleinen und komplizierten Teilen aus.
Je nach Art der Polymerkomponente werden thermoplast-, elastomer-
oder duroplastgebundene Magnete produziert. Es zeichnet sich dabei
der Trend ab, daß für hart-zähe Materialien vorwiegend Polyamide
(Nylon 6, Nylon 11, Nylon 12) sowie isotaktisches Polypropylen
(JP 61/1 79 258 A, JP 61/1 79 506 A2, JP 63/1 53 866 A2,
JP 01/1 37 604 A2) und für weich-zähe Materialien verschiedenste
Kautschuktypen, Ethylen-Vinylacetatcopolymere, chlorierte bzw.
sulfochlorierte Polyolefine, Polyester und Polyacetale sowie deren
Blends eingesetzt werden (JP 59/1 66 549 A2, JP 60/2 06 110 A2,
JP 62/1 16 647 A2, JP 01/1 31 259 A2, JP 01/1 31 260 A2).
Als Zusatzstoffe dienen in den meisten Fällen Weichmacher wie z. B.
Polyisobuten oder niedermolekulare organische Verbindungen, Stabi
lisatoren, Gleitmittel (JP 59/1 42 252 A2, JP 60/0 40 144 A2,
JP 61/1 54 113 A2, JP 63/2 18 759 A2, JP 01/1 31 259 A2,
JP 01/1 31 260 A2) und Haftvermittler. Insbesondere der Einsatz von
Haftvermittlern ist aufgrund der Unverträglichkeit zwischen Ferrit
oberfläche und jeweiliger Polymermatrix für das Erreichen von sehr
hohen Füllgraden (95 Ma.-%) unerläßlich. Verwendete Haftvermittler
sind dabei vorrangig Silane (JP 60/2 23 859 A2, JP 62/1 06 604 A2,
JP 62/1 06 605 A2), Titanate (JP 6/1 71 101 A2, JP 62/2 59 404 A2,
JP 63/1 61 054 A2, JP 63/1 61 055 A2) und langkettige aliphatische
Carbonsäuren bzw. deren Derivate (JP 62/0 30 14 484, JP 64/0 00 157).
Der Haftvermittler hat dabei im wesentlichen folgende Funktionen
zu erfüllen:
- - Erniedrigung der Oberflächenenergie des Füllstoffes und Verbes serung der Wechselwirkung zur Polymermatrix,
- - Erhöhung der Dispersität der Füllstoffteilchen in der Polymer matrix,
- - Ausbildung einer optimalen Adhäsion zum Füllstoff,
- - Gewährleistung einer ausreichenden Materialflexibilität.
Wünschenswert wären Matrixpolymere, die aufgrund ihrer Eigenschaf
ten oben genannte Funktionen bei sehr hohen Füllstoffgehalten ohne
Einsatz von Haftvermittlern garantieren und die Ausrichtung der
Ferritpartikel im Herstellungsprozeß begünstigen. Geeignet er
scheinen hierfür von Hörhold et al. entwickelte hochmolekulare
thermoplastische Epoxid-Amin-Additionspolymere auf Basis von Diep
oxiden und primären Monoaminen (DD 1 54 985) sowie aus disekundären
Diaminen (DD 1 41 677, DD 1 49 534, DD 2 11 799, DD 2 31 079).
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein polymergebundenes anisotropes
Magnetmaterial zur Verfügung zu stellen, das sich durch eine
unkomplizierte Herstellung und sehr gute mechanische und magneti
sche Eigenschaften auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein polymergebunde
nes anisotropes Magnetmaterial auf Basis feinteiliger Hexaferrite,
dadurch gekennzeichnet, daß es Strontium- und/oder Bariumhexafer
rite mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 bis 5 µm in
einem Anteil von 80 bis 95 Ma.-% enthält, die in eine durch Poly
addition entstandene Polymermatrix aus einem Diepoxid und einem
Amin mit zwei oder mehreren an Stickstoff gebundenen H-Atomen
eingelagert sind.
Als Komponenten der polymerisationsfähigen organischen Matrix wer
den neben Diepoxiden, insbesondere Bisphenol-A-diglycidylether
oder Bisphenol-F-diglycidether (Isomerengemisch) araliphatische
oder aromatische primäre Monoamine, Oligoetherdiamine sowie aus
der Epoxidharzchemie bekannte mehrfunktionelle Härteramine einge
setzt.
Geeignete Amine sind Ethanolamin, Benzylamin, Anilin, N,N′-Di
benzyl-5-oxanonan-diamin-1,9 (OPC 91), N,N-Dibenzylethylendiamin,
N,N′-Dibenzyl-3,6-dioxaoctandiamin-1,8, N,N-Dipropylentriamin (H3)
oder 4,4′-Diaminodiphenylmethan (MDA). Die Härtung des polymerge
bundenen anisotropen Magnetmaterials erfolgt bei Temperaturen von
80 bis 120°C in einem Magnetfeld der Feldstärke von 3 bis 15 KOe.
Epoxid-Amin Additionspolymere auf der Basis der beschriebenen
Monomeren enthalten eine Häufung periodisch wiederkehrender Amin-,
Ether- und Hydroxylgruppen in der Polymerhauptkette, die aufgrund
ihrer Anordnung in der Lage sind, eine Vielzahl von zwei- und
dreiwertigen Metallionen zu komplexieren. Dieses Phänomen ist als
Ursache für die hervorragende Adhäsion dieser Additionspolymeren
auf anorganischen Oberflächen anzusehen und ermöglicht in dem
erfindungsgemäßen polymergebundenen anisotropen Magnetmaterial
Füllstoffgehalte bis zu 95 Ma.-% ohne den Einsatz von herkömmli
chen Haftvermittlern. Hervorzuheben ist, daß die mechanischen
Eigenschaften des erfindungsgemäßen polymergebundenen anisotropen
Magnetmaterials durch die gezielte Kombination der einzelnen
Aminkomponenten in weiten Grenzen variiert werden können. Bei
Verwendung von polymerisationsfähigen Aminkomponenten mit nur zwei
aktiven NH-Funktionen sind thermoplastisch verarbeitbare Magnetma
terialien erhältlich.
In den nachfolgend aufgeführten Ausführungsbeispielen wird das
erfindungsgemäße polymergebundene anisotrope Magnetmaterial näher
beschrieben.
13,5 g eines Strontiumhexaferrites (σ=65 Gcm3 g-1; IHc=3320 Oe)
werden mit einer flüssigen Monomerenmischung, bestehend aus 1,159
g 2,2-Bis[4-(2,3-epoxypropoxy)phenyl]-propan (DGEBA), 0,183 g Ben
zylamin und 0,158 g Anilin innig vermischt. Das pastenartige Mate
rial wird anschließend zu Probekörpern mit einem Durchmesser von
35 mm verpreßt. Die Aushärtung der Probe erfolgt in einem Zeitraum
von 1 h bei einer Temperatur von 100°C in einem Magnetfeld der
Stärke von 3 KOe. Das erhaltene Material besitzt folgende mechani
sche und magnetische Kennwerte:
Biegefestigkeit: 52,3 MPa
maximales Energieprodukt: B.Hmax=0,38 MGOe
Biegefestigkeit: 52,3 MPa
maximales Energieprodukt: B.Hmax=0,38 MGOe
13,5 g eines Bariumhexaferrites σ=64,2 Gcm3 g-1; IHc=3560 Oe)
werden nach dem Zugeben von 1,117 g DGEBF und 0,383 g Benzylamin
miteinander vermischt und wie unter Ausführungsbeispiel 1 be
schrieben, weiter behandelt.
Eigenschaftsparameter: Biegefestigkeit: 55,7 MPa
B.Hmax=0,81 MGOe
Eigenschaftsparameter: Biegefestigkeit: 55,7 MPa
B.Hmax=0,81 MGOe
Zu einer flüssigen Monomerenmischung, bestehend aus 1,141 g DGEBA
und 0,359 g Benzylamin werden 13,5 g eines Bariumhexaferrites
σ=64,2 Gcm3 g-1; IHc=3560 Oe) hinzugefügt und innig zu einer
Paste vermischt. Nach dem Aushärten dieser Paste bei 90°C (1 h)
wird das gebildete Granulat bei 120°C verpreßt und in der Form
bis zum Abkühlen auf 40°C im Magnetfeld (15 KOe) gelagert. Das
Material zeigt folgende Eigenschaften: Biegefestigkeit: 60,0 MPa
maximales Energieprodukt: 0,78 MGOe
13,5 g eines Bariumhexaferrites (σ=64,2 Gcm3 g-1; IHc=3560 Oe)
werden nach dem Zugeben von 0,905 g DGEBA, 0,142 g Benzylamin und
0,453 g N,N′-Dibenzyl-5-oxanonandiamin-1,9 (OPC 91) miteinander
vermischt und wie unter Ausführungsbeispiel 3 beschrieben, weiter
behandelt.
Eigenschaftsparameter: Biegefestigkeit: 70,8 MPa
B.Hmax=0,82 MGOe
Eigenschaftsparameter: Biegefestigkeit: 70,8 MPa
B.Hmax=0,82 MGOe
In eine Lösung, bestehend aus 1,300 g DGEBA und 0,200 g N,N-Dipro
pylentriamin werden 13,5 g eines Strontiumhexaferrites eingearbei
tet. Die entstehende Paste wird nach dem Pressen im Magnetfeld
(3 KOe) bei 80°C (1 h) ausgehärtet.
Biegefestigkeit: 75,2 MPa
B.Hmax=0,39 MGOe
Biegefestigkeit: 75,2 MPa
B.Hmax=0,39 MGOe
13,5 g Bariumhexaferrit werden mit 1,162 g DGEBA und 0,338 g 4,4′-
Diaminodiphenylmethan (DMA) innig vermischt und verpreßt. Nach dem
Aushärten im Magnetfeld (15 KOe) bei 100° C (1 h) zeigt das Mate
rial folgende Eigenschaften:
Biegefestigkeit: 80,2 MPa
B.Hmax=0,80 MGOe
Biegefestigkeit: 80,2 MPa
B.Hmax=0,80 MGOe
Claims (12)
1. Polymergebundenes anisotropes Magnetmaterial auf Basis fein
teiliger anorganischer ferritmagnetischer Füllstoffe und einem
organischen Polymer als Matrix, dadurch gekennzeichnet, daß es
Strontium- und/oder Bariumhexaferrite mit einem mittleren
Teilchendurchmesser von 0,5 bis 5 µm in einem Anteil von 80
bis 95 Ma.-% enthält, die in eine durch Polyaddition entstand
ene Polymermatrix aus einem Diepoxid und einem Amin mit zwei
oder mehreren an Stickstoff gebundenen H-Atomen eingelagert
sind.
2. Polymergebundenes anisotropes Magnetmaterial nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strontium und/oder Barium
hexaferrite ohne vorhergehende Modifizierung mit üblichen
Haftvermittlern zum Einsatz kommen.
3. Polymergebundenes anisotropes Magnetmaterial nach den Ansprü
chen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die organische
Matrix aus dem makromolekularen Reaktionsprodukt von
2,2-Bis[4-(2,3-epoxypropoxy)phenyl]-propan (DGEBA) und Benzyl
amin und/oder Anilin besteht.
4. Polymergebundenes anisotropes Magnetmaterial nach den Ansprü
chen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die organische
Matrix aus dem makromolekularen Reaktionsprodukt aus Bisphe
nol-F-diglydicether (DGEBF) und Benzylamin besteht.
5. Polymergebundenes anisotropes Magnetmaterial nach den Ansprü
chen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die organische
Matrix aus dem Reaktionsprodukt von DGEBA und Benzylamin
und/oder N,N′-Dibenzyl-5-oxanonan-diamin-1,9 (OPD 91) besteht.
6. Polymergebundenes anisotropes Magnetmaterial nach den Ansprü
chen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die organische
Matrix aus dem Reaktionsprodukt von DGEBA und N,N-Dipropylen
triamin (H3) oder 4,4′-Diaminodiphenylmethan (MDA) besteht.
7. Polymergebundenes anisotropes Magnetmaterial nach den Ansprü
chen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die organische
Matrix aus 76 bis 78,5 Ma.-% DGEBA, 0 bis 24 Ma.-% Benzylamin
und 0 bis 21,5 Ma.-% Anilin durch thermische Reaktion gebildet
worden ist.
8. Polymergebundenes anisotropes Magnetmaterial nach den Ansprü
chen 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die organische
Matrix aus einem Reaktionsprodukt von 50 bis 76 Ma.-% DGEBA,
0 bis 24 Ma.-% Benzylamin und 0 bis 50 Ma.-% OPC 91 besteht.
9. Polymergebundenes anisotropes Magnetmaterial nach den Ansprü
chen 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die organische
Matrix aus dem Reaktionsprodukt von 77,5 oder 86,6 Ma.-% DGEBA
und 13,3 Ma.-% H3 oder 22,5 Ma.-% MDA besteht.
10. Polymergebundenes anisotropes Magnetmaterial nach den Ansprü
chen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ferritfüllstof
fe in die flüssige Monomerenmischung eingearbeitet werden und
daß die Polymerisation (Härtung) der entstehenden Paste bei
Temperaturen von 80 bis 120°C erfolgt.
11. Polymergebundenes anisotropes Magnetmaterial nach den Ansprü
chen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtung der
Hexaferrit/Monomeren-Mischung im Magnetfeld mit einer Feld
stärke von 3 bis 15 KOe erfolgt.
12. Polymergebundenes anisotropes Magnetmaterial nach den Ansprü
chen 1 bis 5, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das ausge
härtete Material thermoplastisch verarbeitbar und hierbei im
Magnetfeld ausrichtbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904041962 DE4041962A1 (de) | 1990-12-24 | 1990-12-24 | Polymergebundenes anisotropes magnetmaterial |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904041962 DE4041962A1 (de) | 1990-12-24 | 1990-12-24 | Polymergebundenes anisotropes magnetmaterial |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4041962A1 true DE4041962A1 (de) | 1992-06-25 |
Family
ID=6421545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904041962 Withdrawn DE4041962A1 (de) | 1990-12-24 | 1990-12-24 | Polymergebundenes anisotropes magnetmaterial |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4041962A1 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1990-12-24 DE DE19904041962 patent/DE4041962A1/de not_active Withdrawn
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