本发明涉及一种散热性磁性塑料及其制备方法，属于磁性塑料技术领域。
背景技术：
磁性塑料是高分子磁性材料中的一种。高分子磁性材料是一种具有记录声、光、电等信息并能重新释放的功能高分子材料，是现代科学技术的重要基础材料之一。磁性塑料主要是指带有磁性的塑料制品，具有密度小、耐冲击强度大等特点，其制品可进行切割、切削、钻孔、焊接、层压和压花等加工，被广泛应用于电子、电气、仪器仪表、通讯、文教、医疗卫生及日常生活中的诸多领域。同时，可加工成尺寸精度高、薄壁、复杂性状的制品，可成型带嵌件制品，实现电磁设备的小型化、轻量化、精密化和高性能化。因此，在某些新的领域，烧结磁体正在逐步被磁性塑料代替。同时，磁性塑料比烧结磁体耗能低，可有效节约能源，完全符合国家建设资源节约型、环境友好型社会的战略部署。我国的磁性塑料发展较晚，但近年来发展迅速，已经进入了实用阶段，广泛用于航空航天、汽车、彩电、计算机、复印机等领域。在计算机软驱电机、复印机显影辊、定影辊、汽车集成仪表、机械手、机器人的控制元件等方面，磁性塑料已经取代了传统烧结磁体。
申请号为201710495759.5的发明专利公开了一种磁性塑料及其制备方法。该磁性塑料，其按重量份数包括以下组分：聚苯醚60-80份、有机硅树脂5-15份、润滑剂3-5份、增塑剂8-10份、稳定剂1-2份以及磁性颗粒3-5份，所述磁性颗粒为超支化聚硅氧烷接枝的二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒。该发明所述的磁性塑料所采用的磁性颗粒为二氧化硅包覆的四氧化三铁颗粒，且在二氧化硅的表面接枝有超支化聚硅氧烷，在与有机硅氧烷混合后能够有效进行交联，提高磁性颗粒与塑料本体的结合相容性，保证磁性颗粒在塑料中的均匀性和稳定性。
申请号为201410491577.7的发明专利公开了一种磁性塑料及其制备方法，塑料以重量组分计包括：氯化聚乙烯80-100份，磁粉60-70份，氧化铝3-7份，氧化钙2-8份，硬脂酸钡0.3-1份，炭黑3-8份，抗氧剂0.5-1份，固化剂0.5-1份，丁基橡胶1-6份，己内酰胺5-10份，乙二醇月桂酸酰胺1-4份。制备方法为将氯化聚乙烯、磁粉、氧化铝、氧化钙、炭黑、丁基橡胶、己内酰胺和乙二醇月桂酸酰胺于混合机中混合均匀得混合物一，然后与固化剂一起加到反应釜中，在一定温度与惰性气体保护下搅拌反应；再加入硬脂酸钡和抗氧剂，混合均匀后于双螺杆挤出机挤出得磁性塑料。该发明提供的磁性材料具有优良的理化性能与磁性，扩大了该材料的应用范围。
申请号为201710495775.4的发明专利公开了一种磁性塑料及其制备方法。该磁性塑料，其按重量份数包括以下组分：低密度聚乙烯60-80份、聚乳酸10-20份、填充料2-4份、金属有机骨架1-5份和增强剂1-2份；所述金属有机骨架为以四氧化三铁为核组装的金属有机骨架。该磁性塑料，通过金属有机骨架引入磁性四氧化三铁，金属有机骨架诱导聚合物分子链在骨架内的排布，使聚合物均匀分散，避免聚合物分散不均匀导致的性能不一；并且聚合物穿过金属有机骨架的孔洞，能够将以四氧化三铁为核的金属有机骨架固定在聚合物体系中，提高磁性颗粒与塑料本体的结合相容性，保证磁性颗粒在塑料中的均匀性和稳定性。
综上，现有的磁性塑料中均含有大量的磁性粉末，而磁性粉末会引起各接触部件严重磨损。混炼料流动性极差，用普通注射机难以挤出成型，有时需在高磁场下、模具中成型一定形状产品。另外，磁性填充粉末与树脂基体间相容性较差，导致两者界面结合力较弱，影响磁性塑料的力学性能；磁性较稀土类磁性塑料差，如果大量填充磁粉则会影响制品的强度。
技术实现要素：
针对现有磁性塑料的缺陷，本发明提出一种散热性磁性塑料及其制备方法。
本发明解决的第一个技术问题是提供一种散热性磁性塑料的制备方法。
本发明散热性磁性塑料的制备方法，包括如下步骤：
a、磁性液体的制备：将二氯化铁和三氯化铁按摩尔比1:0.9～1.1混合，溶于水中，然后加入聚乙二醇，在氮气保护下，滴加浓氨水至ph为8.5～9.5，水浴50～70℃搅拌反应30～60min，搅拌转速为1000～1500rpm，然后降温至室温，固液分离，固体为聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒，将其分散在油性基液中，得到磁性液体；
b、a料的制备：在磁性液体中加入尼龙、抗静电剂和稳定剂，1000～1500rpm搅拌20～40min，得到a料，其中，按重量比，磁性液体：尼龙：抗静电剂：稳定剂=100:40～80:5～18:3～10；
c、注塑成型：采用双料筒注塑机，将a料投入a料筒内，将尼龙和石墨混合投入b料筒内，先将注射b料筒内物料得到表面导热层，再注射a料筒内物料得到磁性芯材，充模的同时外加磁场取向场，冷却固化后制得散热性磁性塑料。
本发明方法，通过铁氧体磁性液体替代常规工艺中直接添加的铁氧体磁性细粉末，并当熔体充模时外加磁场取向场，通过磁性液体的流动带动熔体流动，改善加工流动性能，利于提升充模率，且能在较低强度的磁场作用下进行注射，降低了能耗；通过夹心注塑快捷制得高散热性的磁性材料。
其中，a步骤为制备得到磁性液体的过程。
目前，四氧化三铁是磁性纳米颗粒中研究较多的一种材料，在许多领域都有着广阔的应用前景，因此，本发明的纳米铁磁体主要是采用纳米四氧化三铁。a步骤采用共沉淀法制备得到聚乙二醇（peg）包覆的纳米铁氧体（纳米四氧化三铁）磁性颗粒。聚乙二醇是一种非离子表面活性剂，其水溶性、稳定性极好，不易受电解质及酸、碱影响。采用peg包覆纳米四氧化三铁，可以提高四氧化三铁颗粒的稳定性和生物相容性，降低表面能，阻止磁性纳米颗粒再液体基液中因团聚而沉降。
将得到的聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒分散在油性基液中即可得到磁性液体。其中，分散的方法可以采用现有技术，比如可以采用最简单的搅拌分散法，将聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒直接放入油性基液中，快速搅拌即可。
本发明对油性基液没有特殊要求。常用的油性基液均适用于本发明，优选的，所述油性基液为液体环氧树脂或液体有机硅树脂。环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚a或多元醇的缩聚产物。液体环氧树脂为常温下呈液态的环氧树脂。有机硅树脂，也称为聚硅氧烷，是一类由硅原子和氧原子交替连结组成骨架，不同的有机基团再与硅原子连结的聚合物的统称。有机硅树脂结构中既含有“有机基团”，又含有“无机结构”，这种特殊的组成和分子结构使它集有机物特性与无机物功能于一身。液体有机硅树脂为常温下呈液态的机硅树脂。
优选的，a步骤中，聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒与油性基液的重量体积比为1g：1～4ml。作为优选方案，聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒与油性基液的重量体积比为1g：2ml，采用该配比，得到的磁性塑料的性能最佳。
优选的，a步骤中，将二氯化铁和三氯化铁按摩尔比1:1混合，滴加浓氨水至ph为9，水浴60℃搅拌反应45min，搅拌转速为1200rpm。
本发明所述的浓氨水为含氨25%以上的水溶液。可以采用市售的工业氨水。
聚乙二醇的加入量影响最终包覆层的量，进而对磁性塑料的性能产生影响。发明人在研究中发现，聚乙二醇的加入量为二氯化铁重量的10～30%时，制备得到的磁性塑料的性能较好，因此，优选的聚乙二醇的加入量为二氯化铁重量的10～30%。作为最优方案，聚乙二醇的加入量为二氯化铁重量的20%，此时，磁性塑料的性能最佳。
b步骤主要是在磁性液体中加入尼龙、抗静电剂和稳定剂，混合均匀，得到a料。
抗静电剂是添加在塑料之中或涂敷于模塑制品的表面,以达到减少静电积累目的的一类添加剂。任何物体都带有本身的静电荷，这种电荷可以是负电荷也可以是正电荷，静电荷的聚集使到生活或者工业生产受到影响甚至危害，因此，需要加入抗静电剂，将聚集的有害电荷导引或消除，使其不对生产或生活造成不便或危害。通常根据使用方法的不同,抗静电剂可分为内加型和外涂型两大类,本发明主要采用内加型抗静电剂。优选的，所述抗静电剂为导电炭黑。
稳定剂主要是指保持高聚物塑料、橡胶、合成纤维等稳定,防止其分解、老化的试剂。本领域常用的稳定剂均适用于本发明，优选的，所述稳定剂为硬脂酸盐类稳定剂。
作为优选方案，b步骤中，1200rpm搅拌30min。
磁性液体、尼龙、抗静电剂、稳定剂的配比影响磁性塑料的性能，优选的，b步骤中，按重量比，磁性液体：尼龙：抗静电剂：稳定剂=100:60:12:5。
c步骤为注塑成型的步骤，本发明方法主要是采用双料筒注塑机夹心注塑成型。
注塑机又名注射成型机或注射机。它是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。分为立式、卧式、全电式。注塑机能加热塑料，对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。
本发明采用夹心注塑的方法，先注射表层材料(即表面导热层，b料筒内的尼龙和石墨)，随后将内层材料(即磁性芯材，a料筒内的a料)经同一浇口的另一流道与还在注射的b材料同时注入模具，最后再次注入b材料使浇口封闭，去掉浇口后的制品就具有闭合的导热表面层和磁性芯材。具有注塑时。可以根据需要搭配a、b料。优选的，a：b质量比为10:1-2。
为了提高表面导热层的导热性能，优选的，c步骤中，尼龙和石墨按重量比1:0.1～1混合。作为优选的方案，尼龙和石墨按重量比1:0.5混合。
本发解决的第二个技术问题是提供一种散热性磁性塑料。
本发明散热性磁性塑料，由上述方法制备得到。该磁性塑料由于具有表面导热层，其散热性能优异。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过铁氧体磁性液体替代常规工艺中直接添加的铁氧体磁性细粉末，并当熔体充模时外加磁场取向场，通过磁性液体的流动带动熔体流动，改善加工流动性能，有利于提升充模率，且能在较低强度的磁场作用下进行注射成型，降低了能耗。
本发明方法，通过夹心注塑，得到表面具有导热层的磁性材料，其制备方法简单快捷，制得的磁性材料力学性能优良，散热性能好。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
采用如下方法制备得到本发明的散热性磁性塑料：
a、磁性液体的制备：将二氯化铁和三氯化铁按摩尔比1:0.9混合，溶于水中，然后加入聚乙二醇，在氮气保护下，滴加浓氨水至ph为8.5，水浴50℃搅拌反应60min，搅拌转速为1000rpm，然后降温至室温，固液分离，固体为聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒，将其分散在油性基液中，得到磁性液体；聚乙二醇的加入量为二氯化铁重量的10%；所述油性基液为液体环氧树脂；聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒与油性基液的重量体积比为1g：1ml；
b、a料的制备：在磁性液体中加入尼龙、抗静电剂导电炭黑和硬脂酸盐类稳定剂，1000rpm搅拌40min，得到a料，其中，按重量比，磁性液体：尼龙：抗静电剂：稳定剂=100:40:5:3；
c、注塑成型：采用双料筒注塑机进行注塑成型，该注塑机具有a料筒和b料筒两个料筒，将a料投入a料筒内，将尼龙和石墨按重量比1:0.1混合投入b料筒内，先将注射b料筒内物料得到表面导热层，再注射a料筒内物料得到磁性芯材，同时外加磁场取向场，a：b质量比为10:1，冷却固化后制得散热性磁性塑料。
测定该磁性塑料的热导率，用以评价散热性能，热导率越高，则散热性能越好。热导率的测定结果见表1。
实施例2
采用如下方法制备得到本发明的散热性磁性塑料：
a、磁性液体的制备：将二氯化铁和三氯化铁按摩尔比1:1.1混合，溶于水中，然后加入聚乙二醇，在氮气保护下，滴加浓氨水至ph为9.5，水浴70℃搅拌反应30min，搅拌转速为1500rpm，然后降温至室温，固液分离，固体为聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒，将其分散在油性基液中，得到磁性液体；聚乙二醇的加入量为二氯化铁重量的30%；所述油性基液为液体有机硅树脂；聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒与油性基液的重量体积比为1g：4ml；
b、a料的制备：在磁性液体中加入尼龙、抗静电剂导电炭黑和硬脂酸盐类稳定剂，1500rpm搅拌20min，得到a料，其中，按重量比，磁性液体：尼龙：抗静电剂：稳定剂=100:80:18:10；
c、注塑成型：采用双料筒注塑机进行注塑成型，该注塑机具有a料筒和b料筒两个料筒，将a料投入a料筒内，将尼龙和石墨按重量比1:1混合投入b料筒内，先将注射b料筒内物料得到表面导热层，再注射a料筒内物料得到磁性芯材，同时外加磁场取向场，a：b质量比为10:2，冷却固化后制得散热性磁性塑料。
测定该磁性塑料的热导率，其结果见表1。
实施例3
采用如下方法制备得到本发明的散热性磁性塑料：
a、磁性液体的制备：将二氯化铁和三氯化铁按摩尔比1:1混合，溶于水中，然后加入聚乙二醇，在氮气保护下，滴加浓氨水至ph为9，水浴60℃搅拌反应40min，搅拌转速为1200rpm，然后降温至室温，固液分离，固体为聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒，将其分散在油性基液中，得到磁性液体；聚乙二醇的加入量为二氯化铁重量的15%；所述油性基液为液体环氧树脂；聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒与油性基液的重量体积比为1g：2ml；
b、a料的制备：在磁性液体中加入尼龙、抗静电剂导电炭黑和硬脂酸盐类稳定剂，1200rpm搅拌30min，得到a料，其中，按重量比，磁性液体：尼龙：抗静电剂：稳定剂=100:50:11:7；
c、注塑成型：采用双料筒注塑机进行注塑成型，该注塑机具有a料筒和b料筒两个料筒，将a料投入a料筒内，将尼龙和石墨按重量比1:0.3混合投入b料筒内，先将注射b料筒内物料得到表面导热层，再注射a料筒内物料得到磁性芯材，同时外加磁场取向场，a：b质量比为10:1，冷却固化后制得散热性磁性塑料。
测定该磁性塑料的热导率，其结果见表1。
实施例4
采用如下方法制备得到本发明的散热性磁性塑料：
a、磁性液体的制备：将二氯化铁和三氯化铁按摩尔比1:1混合，溶于水中，然后加入聚乙二醇，在氮气保护下，滴加浓氨水至ph为9，水浴60℃搅拌反应50min，搅拌转速为1400分散在油性基液中，得到磁性液体；聚乙二醇的加入量为二氯化铁重量的25%；所述油性基液为液体有机硅树脂；聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒与油性基液的重量体积比为1g：2.5ml；
b、a料的制备：在磁性液体中加入尼龙、抗静电剂导电炭黑和硬脂酸盐类稳定剂，1100rpm搅拌25min，得到a料，其中，按重量比，磁性液体：尼龙：抗静电剂：稳定剂=100:55:13:8；
c、注塑成型：采用双料筒注塑机进行注塑成型，该注塑机具有a料筒和b料筒两个料筒，将a料投入a料筒内，将尼龙和石墨按重量比1:0.8混合投入b料筒内，先将注射b料筒内物料得到表面导热层，再注射a料筒内物料得到磁性芯材，同时外加磁场取向场，a：b质量比为10:1，冷却固化后制得散热性磁性塑料板。
测定该磁性塑料的热导率，其结果见表1。
实施例5
采用如下方法制备得到本发明的散热性磁性塑料：
a、磁性液体的制备：将二氯化铁和三氯化铁按摩尔比1:1混合，溶于水中，然后加入聚乙二醇，在氮气保护下，滴加浓氨水至ph为9，水浴60℃搅拌反应50min，搅拌转速为1300rpm，然后降温至室温，固液分离，固体为聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒，将其分散在油性基液中，得到磁性液体；聚乙二醇的加入量为二氯化铁重量的21%；所述油性基液为液体环氧树脂；聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒与油性基液的重量体积比为1g：3.5ml；
b、a料的制备：在磁性液体中加入尼龙、抗静电剂导电炭黑和硬脂酸盐类稳定剂，1400rpm搅拌30min，得到a料，其中，按重量比，磁性液体：尼龙：抗静电剂：稳定剂=100:70:14:7；
c、注塑成型：采用双料筒注塑机进行注塑成型，该注塑机具有a料筒和b料筒两个料筒，将a料投入a料筒内，将尼龙和石墨按重量比1:0.6混合投入b料筒内，先将注射b料筒内物料得到表面导热层，再注射a料筒内物料得到磁性芯材，同时外加磁场取向场，a：b质量比为10:1冷却固化后制得散热性板状磁性塑料。
测定该磁性塑料的热导率，其结果见表1。
实施例6
采用如下方法制备得到本发明的散热性磁性塑料：
a、磁性液体的制备：将二氯化铁和三氯化铁按摩尔比1:1混合，溶于水中，然后加入聚乙二醇，在氮气保护下，滴加浓氨水至ph为9，水浴60℃搅拌反应45min，搅拌转速为1200rpm，然后降温至室温，固液分离，固体为聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒，将其分散在油性基液中，得到磁性液体；聚乙二醇的加入量为二氯化铁重量的20%；所述油性基液为液体有机硅树脂；聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒与油性基液的重量体积比为1g：2ml；
b、a料的制备：在磁性液体中加入尼龙、抗静电剂导电炭黑和硬脂酸盐类稳定剂，1200rpm搅拌30min，得到a料，其中，按重量比，磁性液体：尼龙：抗静电剂：稳定剂=100:60:12:5；
c、注塑成型：采用双料筒注塑机进行注塑成型，该注塑机具有a料筒和b料筒两个料筒，将a料投入a料筒内，将尼龙和石墨按重量比1:0.5混合投入b料筒内，先将注射b料筒内物料得到表面导热层，再注射a料筒内物料得到磁性芯材，同时外加磁场取向场，a：b质量比为10:1，冷却固化后制得散热性磁性塑料。
测定该磁性塑料的热导率，其结果见表1。
对比例1
采用如下方法制备得到磁性塑料：
a、磁性液体的制备：将二氯化铁和三氯化铁按摩尔比1:1混合，溶于水中，然后加入聚乙二醇，在氮气保护下，滴加浓氨水至ph为9，水浴60℃搅拌反应45min，搅拌转速为1200rpm，然后降温至室温，固液分离，固体为聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒，将其分散在油性基液中，得到磁性液体；聚乙二醇的加入量为二氯化铁重量的20%；所述油性基液为液体有机硅树脂；聚乙二醇表包覆的纳米铁氧体磁性颗粒与油性基液的重量体积比为1g：2ml；
b、a料的制备：在磁性液体中加入尼龙、抗静电剂导电炭黑和硬脂酸盐类稳定剂，1200rpm搅拌30min，得到a料，其中，按重量比，磁性液体：尼龙：抗静电剂：稳定剂=100:60:12:5；
c、注塑成型：采用单料筒注塑机进行注塑成型，将a料投入料筒内，注射成型，同时外加磁场取向场，冷却固化后制得磁性塑料。
测定该磁性塑料的热导率，其结果见表1。
对比例2
采用如下方法制备得到磁性塑料：
a、磁性液体的制备：将二氯化铁和三氯化铁按摩尔比1:1混合，溶于水中，在氮气保护下，滴加浓氨水至ph为9，水浴60℃搅拌反应45min，搅拌转速为1200rpm，然后降温至室温，固液分离，固体为纳米铁氧体磁性颗粒，将其分散在油性基液中，得到磁性液体；所述油性基液为液体有机硅树脂；纳米铁氧体磁性颗粒与油性基液的重量体积比为1g：2ml；
b、a料的制备：在磁性液体中加入尼龙、抗静电剂导电炭黑和硬脂酸盐类稳定剂，1200rpm搅拌30min，得到a料，其中，按重量比，磁性液体：尼龙：抗静电剂：稳定剂=100:60:12:5；
c、注塑成型：采用双料筒注塑机进行注塑成型，该注塑机具有a料筒和b料筒两个料筒，将a料投入a料筒内，将尼龙和石墨按重量比1:0.5混合投入b料筒内，先将注射b料筒内物料得到表面导热层，再注射a料筒内物料得到磁性芯材，同时外加磁场取向场，a：b质量比为10:1，冷却固化后制得散热性磁性塑料。
测定该磁性塑料的热导率，其结果见表1。
表1