用原位聚合半芳香尼龙粘结剂制备耐热粘结磁体的方法
【专利摘要】本发明公开了用原位聚合半芳香尼龙粘结剂制备耐热粘结磁体的方法。该方法在以重量份数计，在100份水中加入20～30份半芳香尼龙盐，制成半芳香尼龙单体盐溶液；在100份半芳香尼龙单体盐熔液中加入100～150份经包覆磁粉，在CO2中加热到200～250℃，保温2～5小时后冷却，再加热到200～250℃，保温，使单体在磁粉表面发生原位聚合反应生成半芳香尼龙粘结剂；用双螺杆、单螺杆或柱塞式挤出机磁场作用下，成型。本发明不使用昂贵的粉状耐热粘结剂，降低了材料成本；将聚合物粘结剂的合成和混炼、造粒工艺整合为一，简化了制造工艺，降低了生产成本，是制造耐热粘结磁体的经济途径。
【专利说明】用原位聚合半芳香尼龙粘结剂制备耐热粘结磁体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁体成型加工【技术领域】，具体是指用原位聚合半芳香尼龙粘结剂制备耐热粘结磁体的方法。
【背景技术】
[0002]粘结磁体由于具有尺寸精度高、形状自由度大、力学强度好、比重轻、可连续大批量自动化生产、生产效率高，产品一致性好等优点，已广泛应用于生产与生活的各个方面。汽车产业是高性能粘结磁体重要的应用领域，热稳定性是粘结磁体应用于汽车电机要解决的关键问题之一。汽车电机工作的环境温度，一般区域为室温到80°C，汽车发动机周围温度达150°C，气缸周围温度达180°C，要使汽车电机能够长期稳定可靠地工作，粘结磁体必须在180°C的高温下仍具有好的磁性和力学性能。
[0003]粘结磁体是将磁粉与树脂或高分子材料混炼或将磁粉包覆，然后用模压法、注塑法、压延法和挤出法等将其制备成最终尺寸及形状后制得，因此，粘结磁体的热稳定性的取决于磁粉的温度特性和粘结剂的性能。NdFeB材料的矫顽力温度系数β约为-0.5%/°C (20~100°C )。由于磁体的温度系数较大，温度的升高引起磁性的下降，电机运行一段时间后会出现输出功率和转速降低等问题，影响电机的稳定性和可靠性。目前金属粉末注射成型普遍使用的是尼龙类粘结剂PA66、PA6、PA1010、PA12等，由于结构上的原因，使用温度一般都不超过80°C，同时在环境湿度较大时，会因吸水率高导致材料体积发生较大变化，力学性能下降 ，限制了它们在耐热性和尺寸稳定性要求较高的领域的应用。
[0004]采用具有正的温度系数的铁氧体材料和使用耐热粘结剂是改善粘结磁体热稳定性的主要途径。用聚苯硫醚(PPS)、液晶树脂(LCP)、半芳香族尼龙等耐热性好的工程塑料作粘结剂制备成的粘结磁体，可在180°C仍保持良好的力学性能。
[0005]现有的制备耐热粘结磁体的方法存在如下不足:
[0006]现有的制备耐热粘结磁体的方法需使用价格昂贵的粉状聚苯硫醚、液晶树脂和半芳香尼龙，而且高温混炼造成磁粉和粘结剂的局部损伤，对磁体性能产生不利影响。用原位聚合技术制备粘结磁体可不使用昂贵的粉状粘结剂。已有关于原位聚合技术制备用酚醛树月旨、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙稀酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯、己内酰胺开环聚合得到的脂肪族尼龙等为粘结剂的粘结磁体的报道，但有关利用原位聚合技术制备半芳香尼龙-永磁铁氧体磁粉复合材料的研究与应用，以及用原位聚合耐热尼龙粘结剂制备粘结磁体，尚未见国内外相关报道。
【发明内容】
[0007]本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供用原位聚合半芳香尼龙粘结剂制备耐热粘结磁体的方法，该方法工艺简单，生产成本低，是制备耐热粘结磁体的经济方法。
[0008]本发明通过如下技术方案实现:[0009]用原位聚合半芳香尼龙粘结剂制备耐热粘结磁体的方法，包括如下步骤和工艺条件:
[0010]第一步，以重量份数计，在95?99份各向异性铁氧体磁粉中加入I?5份偶联剂进行包覆处理，制成包覆磁粉；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，KH-560或KH-570 ；
[0011]第二步，以重量份数计，在100份水中加入20?30份半芳香尼龙盐，充分混合均匀，制成半芳香尼龙单体盐溶液；在100份所得半芳香尼龙单体盐熔液中加入100?150份经第一步制成的包覆磁粉，制得单体-磁粉混合体系；将所得单体-磁粉混合体系在CO2中加热到200?250°C，保温2?5小时后冷却至室温，然后再加热到200?250°C，保温10?18小时，使单体在磁粉表面发生原位聚合反应生成半芳香尼龙粘结剂；制成半芳香尼龙-磁粉复合粒料；
[0012]第三步，将第二步所制得的半芳香尼龙-磁粉复合粒料用双螺杆、单螺杆或柱塞式挤出机于280?300°C注射进模具中成型、冷却，成型过程中沿挤出方向施加500?1000kA/m取向磁场,制备出所述耐热粘结磁体。
[0013]为进一步实现本发明目的，优选地，所述各向异性铁氧体粉包括各向异性緦铁氧体粉或各向异性钡铁氧体粉。所述半芳香尼龙盐为PA12T盐或PA13T盐。
[0014]一种耐热粘结磁体，由上述方法制备。
[0015]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0016]1、本发明将磁粉与半芳香尼龙单体盐混合，利用原位聚合技术，使半芳香尼龙粘结剂在磁粉表面原位生成，无需使用昂贵的粉状耐热聚合物，降低了材料成本。利用原位聚合技术通过调整单体盐溶液组分配比和反应工艺参数控制反应产物的性能，使粘结剂适应不同的工作环境温度，无需因工作环境温度改变而改变粘结剂种类并相应地调整混炼工艺。
[0017]2、采用粘结剂原位聚合工艺将聚合物粘结剂合成和混炼、造粒工艺整合为一，简化了制造工艺过程，降低了生产成本，是制造耐热粘结磁体的经济途径。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例，对本发明做进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0019]实施例1
[0020]第一步，以重量份数计，在99份各向异性緦铁氧体粉中加入I份KH-550偶联剂进行包覆处理，制成包覆磁粉。
[0021]第二步，(I)以重量份数计，在100份水中加入20份PA12T盐，充分混合均匀，制成半芳香尼龙单体盐溶液；(2)以重量份数计，在100份半芳香尼龙单体盐熔液中加入100份经第一步制成的包覆磁粉，制得单体-磁粉混合体系；(3)单体-磁粉混合体系在CO2中加热到200°C，保温5小时后冷却至室温，然后再加热到250°C，保温10小时，使单体在磁粉表面发生原位聚合反应生成半芳香尼龙粘结剂，制成半芳香尼龙PA12T-磁粉复合粒料。
[0022]第三步，将第二步所制得的半芳香尼龙-磁粉复合粒料用双螺杆挤出机于300°C注射进模具中成型、冷却，成型过程中沿挤出方向施加500kA/m取向磁场，制备出所述耐热粘结磁体。经检测，所制得的半芳香尼龙粘结剂的熔点为240°C，依据国家标准GB/T3217-1992《永磁(硬磁)材料磁性试验方法》测得的磁体的最大磁能积(BH)m为11.5kJ/m3。
[0023]本发明不使用昂贵的粉状耐热粘结剂，降低了材料成本；将聚合物粘结剂的合成和混炼、造粒工艺整合为一，简化了制造工艺，降低了生产成本，是制造耐热粘结磁体的经济途径。
[0024]实施例2
[0025]第一步，以重量份数计，在97份各向异性钡铁氧体粉中加入3份KH-560偶联剂进行包覆处理，制成包覆磁粉。
[0026]第二步，(I)以重量份数计，在100份水中加入30份PA13T盐，充分混合均匀，制成半芳香尼龙单体盐溶液；(2)以重量份数计，在100份半芳香尼龙单体盐熔液中加入150份经第一步制成的包覆磁粉，制得单体-磁粉混合体系；(3)单体-磁粉混合体系在CO2中加热到250°C，保温2小时后冷却至室温，然后再加热到200°C，保温18小时，使单体在磁粉表面发生原位聚合反应生成半芳香尼龙粘结剂，制成半芳香尼龙PA13T-磁粉复合粒料。
[0027]第三步，将第二步所制得的半芳香尼龙-磁粉复合粒料用单螺杆挤出机，于280°C注射进模具中成型、冷却，成型过程中沿挤出方向施加700kA/m取向磁场，制备出所述耐热粘结磁体。经检测，所制得的半芳香尼龙粘结剂的熔点为310°C，依据国家标准GB/T3217-1992《永磁(硬磁)材料磁性试验方法》测得的磁体的最大磁能积(BH)m为15kJ/m3。
[0028]实施例3
[0029]第一步，以重量份数计，在95份各向异性緦铁氧体粉中加入5份KH-570偶联剂进行包覆处理，制成包覆磁粉。
[0030]第二步，(I)以重量份数计，在100份水中加入25份PA12T盐，充分混合均匀，制成半芳香尼龙单体盐溶液；(2)以重量份数计，在100份半芳香尼龙单体盐熔液中加入130份经第一步制成的包覆磁粉，制得单体-磁粉混合体系；(3)单体-磁粉混合体系在CO2中加热到235°C，保温3小时后冷却至室温，然后再加热到230°C，保温16小时，使单体在磁粉表面发生原位聚合反应生成半芳香尼龙粘结剂，制成半芳香尼龙PA12T-磁粉复合粒料。
[0031]第三步，将第二步所制得的半芳香尼龙-磁粉复合粒料用柱塞式挤出机，于290°C注射进模具中成型、冷却，成型过程中沿挤出方向施加1000kA/m取向磁场，制备出所述耐热粘结磁体。经检测，所制得的半芳香尼龙粘结剂的熔点为290°C，依据国家标准GB/T3217-1992《永磁(硬磁)材料磁性试验方法》测得的磁体的最大磁能积(BH)m为13.2kJ/m3。
[0032]实施例4
[0033]第一步，以重量份数计，在98份各向异性钡铁氧体粉中加入2份KH-560偶联剂进行包覆处理，制成包覆磁粉。
[0034]第二步，(I)以重量份数计，在100份水中加入28份PA13T盐，充分混合均匀，制成半芳香尼龙单体盐溶液；(2)以重量份数计，在100份半芳香尼龙单体盐熔液中加入135份经第一步制成的包覆磁粉，制得单体-磁粉混合体系；(3)单体-磁粉混合体系在CO2中加热到230°C，保温4小时后冷却至室温，然后再加热到220°C，保温16小时，使单体在磁粉表面发生原位聚合反应生成半芳香尼龙粘结剂，制成半芳香尼龙PA13T-磁粉复合粒料。
[0035]第三步，将第二步所制得的半芳香尼龙-磁粉复合粒料用单螺杆挤出机，于285°C注射进模具中成型、冷却，成型过程中沿挤出方向施加750kA/m取向磁场，制备出所述耐热粘结磁体。经检测，所制得的半芳香尼龙粘结剂的熔点为300°C，依据国家标准GB/T3217-1992《永磁(硬磁)材料磁性试验方法》测得的磁体的最大磁能积(BH)m为14.5kJ/m3。
[0036]实施例5
[0037]第一步，以重量份数计，在97份各向异性緦铁氧体粉中加入3份KH-570偶联剂进行包覆处理，制成包覆磁粉。
[0038]第二步，(I)以重量份数计，在100份水中加入22份PA12T盐，充分混合均匀，制成半芳香尼龙单体盐溶液；(2)以重量份数计，在100份半芳香尼龙单体盐熔液中加入110份经第一步制成的包覆磁粉，制得单体-磁粉混合体系；(3)单体-磁粉混合体系在CO2中加热到210°C，保温5小时后冷却至室温，然后再加热到230°C，保温15小时，使单体在磁粉表面发生原位聚合反应生成半芳香尼龙粘结剂；制成半芳香尼龙PA12T-磁粉复合粒料。
[0039]第三步，将第二步所制得的半芳香尼龙-磁粉复合粒料用双螺杆挤出机，于295°C注射进模具中成型、冷却，成型过程中沿挤出方向施加800kA/m取向磁场，制备出所述耐热粘结磁体。经检测，所制得的半芳香尼龙粘结剂的熔点为260°C，依据国家标准GB/T3217-1992《永磁(硬磁)材料磁性试验方法》测得的磁体的最大磁能积(BH)m为12.3kJ/m3。
[0040]实施例6
[0041]第一步，以重量份数计，在96份各向异性钡铁氧体粉中加入4份KH-560偶联剂进行包覆处理，制成包覆磁粉。
[0042]第二步，(I)以重量份数计，在100份水中加入21份PA13T盐，充分混合均匀，制成半芳香尼龙单体盐溶液；(2)以重量份数计，在100份半芳香尼龙单体盐熔液中加入120份经第一步制成的包覆磁粉，制得单体-磁粉混合体系；(3)单体-磁粉混合体系在CO2中加热到230°C，保温3小时后冷却至室温，然后再加热到210°C，保温17小时，使单体在磁粉表面发生原位聚合反应生成半芳香尼龙粘结剂，制成半芳香尼龙PA13T-磁粉复合粒料。
[0043]第三步，将第二步所制得的半芳香尼龙-磁粉复合粒料用柱塞式挤出机，于280°C注射进模具中成型、冷却，成型过程中沿挤出方向施加900kA/m取向磁场，制备出所述耐热粘结磁体。经检测，所制得的半芳香尼龙粘结剂的熔点为310°C，依据国家标准GB/T3217-1992《永磁(硬磁)材料磁性试验方法》测得的磁体的最大磁能积(BH)m为12.8kJ/m3。
[0044]如上所述，即可较好地实现本发明。
【权利要求】
1.用原位聚合半芳香尼龙粘结剂制备耐热粘结磁体的方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件: 第一步，以重量份数计，在95?99份各向异性铁氧体磁粉中加入I?5份偶联剂进行包覆处理，制成包覆磁粉；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，KH-560或KH-570 ； 第二步，以重量份数计，在100份水中加入20?30份半芳香尼龙盐，充分混合均匀，制成半芳香尼龙单体盐溶液；在100份所得半芳香尼龙单体盐熔液中加入100?150份经第一步制成的包覆磁粉，制得单体-磁粉混合体系；将所得单体-磁粉混合体系在CO2中加热到200?250°C，保温2?5小时后冷却至室温，然后再加热到200?250°C，保温10?18小时，使单体在磁粉表面发生原位聚合反应生成半芳香尼龙粘结剂；制成半芳香尼龙-磁粉复合粒料； 第三步，将第二步所制得的半芳香尼龙-磁粉复合粒料用双螺杆、单螺杆或柱塞式挤出机于280?300°C注射进模具中成型、冷却，成型过程中沿挤出方向施加500?1000kA/m取向磁场，制备出所述耐热粘结磁体。
2.根据权利要求1所述用原位聚合半芳香尼龙粘结剂制备耐热粘结磁体的方法，其特征在于:所述各向异性铁氧体粉包括各向异性緦铁氧体粉或各向异性钡铁氧体粉。
3.根据权利要求1所述用原位聚合半芳香尼龙粘结剂制备耐热粘结磁体的方法，其特征在于:所述半芳香尼龙盐为PA12T盐或PA13T盐。
4.一种耐热粘结磁体，其特征在于:其由权利要求1-3任一项所述方法制备。
【文档编号】H01F41/02GK103545105SQ201310526699
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】车晓舟 申请人:华南理工大学