专利名称：一种具有良好加工性能的铁氧体粘结磁体的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铁氧体粘结磁体材料，以及其制备工艺。
背景技术：
在20世纪70年代左右，出现了一种新型的磁性材料粘结磁体。
所谓粘结磁体，是指以塑料或橡胶为粘结剂与磁粉按所需形状结合而 成的磁铁，所获得的磁性材料相对密度轻，且易加工成型成为尺寸精 度高和形状复杂的制品，克服了原有磁性材料硬而脆、加工性差，无 法制成复杂、精细形状制品的缺陷。通常由橡胶粘结的永磁体由于韧 性有余，强度不足， 一般不用来替代传统的永磁体。而用塑料粘结磁 粉制备的永磁体，可以得到高强度、高模量、高磁性的粘结磁体，表 现出了非常优异的特性，自面世以来发展迅猛，目前已经在磁性材料 当中占有重要地位。在我国，塑料粘结磁体尚属新生事物，除了少量 品种的小规模生产外，其余基本依赖进口，除了某些种类的塑料粘结 磁体可以在实验室中达到国外同类商业产品的同等的水平，整体仍然 相对落后。
塑料粘结磁体(polymer bonded magnets) —般归类于永磁体。它 是将加工性能良好。质量较轻的塑料，例如PPS、 nylon等与磁粉进 行混合，按照需求成型成为各种形状的永磁材料。其中铁氧体粘结磁 体是粘结磁体中的重要组成部分。其一般制造方法是将铁氧体磁粉、 粘结剂和加工助剂混合，通过挤出、注射或者模压等方法成型得到各 种形状各异、磁性能要求不同的粘结磁体。其中利用注射成型的粘结 磁体节省了制品的成型工艺过程，并且能够成型得到形状各异，结构 复杂的精密磁器件，例如长条形、片状、管状、以及薄壁环状。注射 成型生产工艺简单、生产效率高，成型的磁体尺寸精度高、无须二次 加工，符合现代磁器件向着轻量化、精密化、小型化、高性能化和低 能耗化的发展方向。
为了保证粘结磁体有足够的机械性能，粘结磁体一般选用尼龙、 聚碳酸酯、聚苯硫醚和聚酰亚胺等高强度工程塑料作为粘结剂，为了 获得较高的磁性能，又要求必须提高磁粉的负载量，这无疑会降低熔 体的流动性。但是挤出、注射成型对于粘结磁体高温流动性要求较高， 所以在保持较高磁粉填充量的同时增强粘结磁体的高温流动性，是本 专利着重要解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种具有优良 磁性能、机械性能和加工性能(高温流动性)的新型粘结磁体，在保 持磁性能和机械基本不变的同时增加熔体流动性，利用反应挤出成型 工艺，以制备磁性材料的粒料。
本发明的另一目的在于提供上述铁氧体粘结磁体的制造方法。 本发明提供的的一种铁氧体粘结磁体，其组成以及重量含量为 各向同性铁氧体磁粉80 92% 热塑性树脂15 20%
各种加工助剂、磁粉改性剂0 5%
本发明铁氧体磁粉的基本成分包括以氧化铁为主相、掺杂部分氧
化锶。主要成分为SrO *6Fe203。铁氧体磁体与NdFeB磁体和SmFeN 等磁体相比，抗氧化腐蚀性能较好，磁粉生产简单，磁粉不含战略物 资，但是磁粉磁性能低，适用于低端用途。
本发明选用的热塑性树脂主要为尼龙11，尼龙12，尼龙610， 尼龙612，尼龙1010，尼龙46，尼龙7，尼龙9，尼龙13等尼龙系 的树脂材料，尼龙材料具有很高的机械强度，软化点高，耐热，磨擦 系数低，耐磨损，自润滑性，吸震性和消音性，耐油，耐弱酸，耐碱 和一般溶剂，电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好，并且 与铁氧体磁粉亲和性好，并且高温流动性极佳，并且能够保持在300 "C以内不降解，本专利所使用的树脂为利用单体反应挤出聚合所得， 并非商业成品。
本发明选用的加工助剂包括乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸铝、3-苯氧 基-4-氟苯甲醛、油酸酰胺、二丁酯二辛酯、脂肪酸二乙醇酰胺中的 一种或者几种；磁粉改性剂包括氧乙酸酯双(二辛基磷酸酯)钛酸酯、
四异丙基双(二辛磷酸酯)钛酸酯、四异丙基双(二辛磷酸酯)钛酸酯、
双-[r-(三乙氧基硅基)丙基]胺、N-P-(氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基 硅垸、N-OE丁基)-3-氨丙基三甲氧基硅垸、氨基硅垸中的一种或者几 种。
本发明专利所使用的设备有预聚釜和双螺杆挤出机。预聚釜内配 有机械式搅拌设备和充氮气以及抽真空系统各一套，采用联苯为热媒 的夹套加热，釜的底部用球阔控制，并通过不锈钢导管与双螺杆挤出 机密闭相连。双螺杆挤出机的长径比为36。
本发明铁氧体粘结磁体的制备方法是将一定量的热塑性树脂单 体和热塑性树脂单体的钠盐、氢氧化钠与磁粉、各种加工助剂和磁粉 改性剂按照一定的比例共同加入预处理釜后密封加料口，然后抽真 空。将预处理釜升温到10(TC同时搅拌物料，此过程持续2小时，然 后压入一定量的氮气(内压控制在O.OlMPa)作为保护气氛，然后继续 加入一定量的活化剂(例如2,4-2甲苯二异氰酸酯)，继续搅拌10 15min制得复合预聚体。打开球阀，将得到的预聚体送入双螺杆挤出 机，完成复合预聚体的输送、聚合引发、增长、终止和脱除残留单体， 然后聚合物通过口模挤出，在水槽中冷却定型，然后鼓风干燥、造粒。
本发明粘结磁体采用反应挤出工艺得到粘结磁体粒料。运用此成 型工艺得到的粘结磁体，磁粉在热塑性树脂中分散均匀，磁性能稳定， 高温流动性与市售的铁氧体粘结磁体相比极佳，得到的粘结磁体形状 自由度大，磁体成品率高，得到的废品还可以重复利用。在选择热塑 性树脂的时候，树脂的软化温度和高温流动性是重要的参考因素，而 且要考虑铁氧体磁粉的最高可加工温度，需要在最佳流动性温度和最 高可加工温度寻找一个平衡点，并且尽可能的降低能耗。在230。C
27(TC比较适合尼龙基铁氧体粘结磁体的挤出和注射成型。
本发明具有以下有益效果
1. 由于采用了国产各向同性锶铁氧体磁粉作为原料，原料价格 低廉，不含战略性金属，并且广泛易得。所使用单体的价格通常也小 于市售的相应单体聚合产品的价格。
2. 在基本不降低机械性能和磁性能的同时能够保持较好的高温 流动性，易于注射成型。
3. 得到的粘结磁体中，热塑性树脂包覆磁粉表面较为完全，耐
热氧腐蚀性较好，因而适用的温度范围和应用领域更广。
4. 本发明磁体可以广泛应用于微电机、汽车制造、电子仪表等
低端磁产品领域当中。
具体实施方案
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例1
磁粉选用平均粒径为2 5 u m的锶铁氧体粉末，其质量占粘结磁 体总质量的79.21%。磁粉改性剂选用氧乙酸酯双(二辛基磷酸酯) 钛酸酯，其质量占粘结磁体总质量的0.79%;加工助剂选用乙撑双硬 脂酰胺，其质量占粘结磁体总质量的1%;将该混合物与占粘结磁体 总质量的19%的己内酰胺和己内酰胺钠盐以及氢氧化钠共同加入预 处理釜后密封加料口，然后抽真空。将预处理釜升温到IO(TC同时搅 拌物料，此过程持续2小时，然后压入一定量的氮气(内压控制在 0.01MPa)作为保护气氛，然后继续加入一定量的2,4-2甲苯二异氰酸 酯)，继续搅拌10min制得复合预聚体。打开球阀，将得到的预聚体 送入双螺杆挤出机，完成复合预聚体的输送、聚合引发、增长、终止 和脱除残留单体，然后聚合物通过口模挤出，在水槽中冷却定型，然 后鼓风干燥、造粒。 实施例2
磁粉选用平均粒径为2~5 u m的锶铁氧体粉末，其质量占粘结磁
体总质量的79.21%。磁粉改性剂选用四异丙基双(二辛磷酸酯)钛酸
酯，其质量占粘结磁体总质量的0.79%;加工助剂选用硬脂酸铝，其 质量占粘结磁体总质量的1%;将该混合物与占粘结磁体总质量的 19%的环十二酰胺和环十二酰胺钠盐以及氢氧化钠共同加入预处理 釜后密封加料口，然后抽真空。将预处理釜升温到IO(TC同时搅拌物 料，此过程持续2小时，然后压入一定量的氮气(内压控制在0.01MPa) 作为保护气氛，然后继续加入一定量的2,4-2甲苯二异氰酸酯)，继续 搅拌10min制得复合预聚体。打开球阀，将得到的预聚体送入双螺杆 挤出机，完成复合预聚体的输送、聚合引发、增长、终止和脱除残留 单体，然后聚合物通过口模挤出，在水槽中冷却定型，然后鼓风干燥、 造粒。 实施例3
磁粉选用平均粒径为2~5 P m的锶铁氧体粉末，其质量占粘结磁 体总质量的79.21%。磁粉改性剂选用四异丙基双(二辛磷酸酯)钛酸 酯，其质量占粘结磁体总质量的0.79%;加工助剂选用3-苯氧基-4-氟苯甲醛，其质量占粘结磁体总质量的1%;将该混合物与占粘结磁 体总质量的19%的环九酰胺和环九酰胺钠盐以及氢氧化钠共同加入 预处理釜后密封加料口，然后抽真空。将预处理釜升温到10(TC同时 搅拌物料，此过程持续2小时，然后压入一定量的氮气(内压控制在 O.OlMPa)作为保护气氛，然后继续加入一定量的2,4-2甲苯二异氰酸 酯)，继续搅拌10min制得复合预聚体。打开球阀，将得到的预聚体 送入双螺杆挤出机，完成复合预聚体的输送、聚合引发、增长、终止 和脱除残留单体，然后聚合物通过口模挤出，在水槽中冷却定型，然 后鼓风干燥、造粒。 实施例4
磁粉选用平均粒径为2 5 tx m的锶铁氧体粉末，其质量占粘结磁 体总质量的79.21%。磁粉改性剂选用双-[r-(三乙氧基硅基)丙基]胺， 其质量占粘结磁体总质量的0.79%;加工助剂选用油酸酰胺，其质量 占粘结磁体总质量的1%;将该混合物与占粘结磁体总质量的19%的
环十一酰胺、环十一酰胺钠盐以及氢氧化钠共同加入预处理釜后密封 加料口，然后抽真空。将预处理釜升温到10(TC同时搅拌物料，此过
程持续2小时，然后压入一定量的氮气(内压控制在0.01MPa)作为保 护气氛，然后继续加入一定量的2,4-2甲苯二异氰酸酯)，继续搅拌 10min制得复合预聚体。打开球阀，将得到的预聚体送入双螺杆挤出 机，完成复合预聚体的输送、聚合引发、增长、终止和脱除残留单体， 然后聚合物通过口模挤出，在水槽中冷却定型，然后鼓风干燥、造粒。 实施例5
磁粉选用平均粒径为2 5 u m的锶铁氧体粉末，其质量占粘结磁 体总质量的79.21%。磁粉改性剂选用N-e-(氨乙基)-Y-氨丙基三 甲氧基硅烷，其质量占粘结磁体总质量的0.79%;加工助剂选用脂肪 酸二乙醇酰胺，其质量占粘结磁体总质量的1%;将该混合物与占粘 结磁体总质量的19%的环十三酰胺、环十三酰胺钠盐以及氢氧化钠共 同加入预处理釜后密封加料口，然后抽真空。将预处理釜升温到100 "C同时搅拌物料，此过程持续2小时，然后压入一定量的氮气(内压 控制在0.01MPa)作为保护气氛，然后继续加入一定量的2,4-2甲苯二 异氰酸酯)，继续搅拌10mm制得复合预聚体。打开球阀，将得到的 预聚体送入双螺杆挤出机，完成复合预聚体的输送、聚合引发、增长、 终止和脱除残留单体，然后聚合物通过口模挤出，在水槽中冷却定型， 然后鼓风干燥、造粒。
权利要求
1.一种具有良好加工性能的铁氧体粘结磁体，其组成以及质量含量为各向同性铁氧体磁粉80～92％热塑性树脂15～20％各种加工助剂、磁粉改性剂 0～5％
2. 根据权利要求1所述的铁氧体粘结磁体，其特征在于所述的 铁氧体磁体的基本成分包括以氧化铁为主相、掺杂部分氧化锶。主要成分为SrO 6Fe203。
3. 根据权利要求1所述的铁氧体粘结磁体，其特征在于所述的热塑性树脂，可以选用尼龙ll，尼龙12，尼龙610，尼龙612，尼龙 1010，尼龙9，尼龙13中的一种或者几种，在挤出粘结磁体的同时 利用反应挤出縮聚反应获得。
4. 根据权利要求1所述的铁氧体粘结磁体，其特征在于所述的 加工助剂和磁粉改性剂包括①加工助剂乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸 铝、3-苯氧基-4-氟苯甲醛、油酸酰胺、二丁酯二辛酯、脂肪酸二乙醇 酰胺中的一种或者几种。②磁粉改性剂氧乙酸酯双(二辛基磷酸酯) 钛酸酯、四异丙基双(二辛磷酸酯)钛酸酯、四异丙基双(二辛磷酸酯)钛酸酯、双-[r-(三乙氧基硅基)丙基]胺、N-P-(氨乙基)-y-氨丙基 三甲氧基硅垸、N-(正丁基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、氨基硅烷中的一 种或者几种。
5. 根据权利要求1所述的铁氧体粘结磁体，其特征在于加工助剂的质量一般为热塑性树脂的5 10%，磁粉改性剂的质量一般为磁 粉的1%~3%。
6. 根据权利要求1所述的铁氧体粘结磁体，其特征在于所使用的设备有预聚釜和双螺杆挤出机。预聚釜内配有机械式搅拌设备和充 氮气以及抽真空系统各一套，采用用联苯为热媒的夹套加热，釜的底 部用球阀控制，并通过不锈钢导管与双螺杆挤出机密闭相连。双螺杆 挤出机的长径比为36。
7. 根据权利要求1所述的铁氧体粘结磁体，其特征在于，其制备方法为然后将一定量的热塑性树脂单体和热塑性树脂单体的钠盐以 及氢氧化钠与磁粉、各种加工助剂和磁粉改性剂按照一定的比例共同 加入预处理釜后密封加料口，然后抽真空。将预处理釜升温到100°C同时搅拌物料，此过程持续2小时，然后压入一定量的氮气(内压控 制在0.01MPa)作为保护气氛，然后继续加入一定量的活化剂(例如 2,4-2甲苯二异氰酸酯)，继续搅拌10 15min制得复合预聚体。打开 球阀，将得到的预聚体送入双螺杆挤出机，完成复合预聚体的输送、 聚合引发、增长、终止和脱除残留单体，然后聚合物通过口模挤出， 在水槽中冷却定型，然后鼓风干燥、造粒。
8. 根据权利要求7所述的铁氧体粘结磁体的制备过程，其特征在 于在挤出过程中，双螺杆挤出机各段温度分别为250°C、 240°C、 230°C、 220°C、 210°C、 200°C。
全文摘要
一种具有良好加工性能的铁氧体粘结磁体，在不损失磁性能和机械强度的基础上能够保持非常好的高温流动性，是由各向同性锶铁氧体磁粉与热塑性树脂(尼龙)的单体及其钠盐、加工助剂和磁粉改性剂按照一定的比例共同加入预处理釜后抽真空。将预处理釜升温同时搅拌物料，经过一段时间后压入一定量的氮气，然后继续加入一定量的活化剂，继续搅拌一段时间后制得复合预聚体。将此预聚体送入双螺杆挤出机，完成复合预聚体的输送、聚合引发、增长、终止和脱除残留单体，然后聚合物通过口模挤出、冷却、干燥、造粒，制得成品粘结磁体粒料。
文档编号C04B35/632GK101364467SQ20081001669
公开日2009年2月11日 申请日期2008年6月12日 优先权日2008年6月12日
发明者姜彩云, 李培军, 强 王, 王大鹏, 赵树高 申请人:青岛科技大学