本发明涉及功能性化学纤维领域，具体为一种永久磁性聚合物纤维的制备方法。
背景技术：
磁性纤维是一种具有一定磁性能的功能纤维。磁性纺织纤维的制备一般采用共混纺丝法，即将磁性粒子直接加入到成纤聚合物的熔体或纺丝液中，或将磁粉先与聚合物混合造粒，再加入到聚合物熔体或纺丝液中，然后经熔融纺丝或溶液纺丝制得磁性纤维。目前大多数磁性纤维都用这种方法来制备，制备的磁性纤维磁性颗粒均匀植入在纤维内部，不易脱落，耐洗涤、耐摩擦。
对于磁性纤维国内外也已有不少专利文献报道。例如，中国专利CN1252460 公开了一种磁性保健纤维制造技术，将磁性微粒按照比例与远红外微粒及载体树脂充分混合，制成浓缩母粒后，再按照比例与原料树脂混合，经纺丝、充磁制成磁性保健纤维。但该技术存在磁性能不明显、磁粉与远红外粒子相互干扰的不足。中国专利CN1388275A 号公开了一种远红外磁性纤维制造技术。该纤维的皮层具有远红粉，芯层含有磁粉。由于皮层中的远红外粉不具有磁功能，因此该纤维的磁性能同样受到影响。同时，在现有技术中，有关磁性纤维多采用聚丙烯、聚酯，聚酰胺等常规成纤聚合物，这些常规成纤聚合物普遍存在易氧化，耐溶剂性差等缺点。
在申请人检索的范围内，有关含氟聚合物的磁性纤维文献，尚未见公开报道。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种永久磁性聚合物纤维的制备方法，该制备方法具有工艺简单，操作方便，所制得的磁性纤维磁性能优良、磁粉分布均匀、强度高、耐氧化、化学性质稳定，且具有永久磁性。
本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种永久磁性聚合物纤维的制备方法，该制备方法包括以下工艺步骤：
A.混料：将聚合物原料与磁粉在60~70 ℃温度内真空干燥4~8h，磁粉进行充分球磨，然后按磁粉质量分数为10~70 % 的比例与聚合物混和，再用高速混料机充分混合均匀后，干燥备用；
B.造粒：在所述聚合物熔点温度以上，将步骤A中的聚合物与磁粉混合原料经双螺杆机挤出后，切粒得到混合均匀的颗粒料，干燥备用；
C.纺丝; 将所述粒料经双螺杆机纺丝、后拉伸和热定型后，得到聚合物纤维，包括长丝和短纤；
D.充磁：将步骤C得到的纤维，经充磁机充磁后，即得到永久磁性聚合物纤维；
所述的聚合物原料为具有良好的热稳定性和化学稳定性的含氟聚合物，包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物或聚全氟乙丙烯；
所述的磁粉为耐高温、具有永久磁性的钕铁硼或铝镍钴磁粉；
所得永久磁性聚合物纤维的表磁强度为6-20高斯。
与现有技术相比，本发明以含氟聚合物为基质材料，采用球磨的钕铁硼或铝镍钴磁粉为磁性材料，通过高速混料机混合均匀后，经双螺杆纺丝机挤出造粒，熔融纺丝，制得永久磁性纤维，再经过充磁，即制得永久磁性聚合物纤维。本发明提供的制备方法操作方便、工艺简单，其制得的产品磁性能优良、磁粉分布均匀、强度高、耐氧化、化学性质稳定，具有永久磁性。
具体实施方式：
下面结合实施例进一步叙述本发明。
本发明设计的一种永久磁性（永磁）聚合物纤维（纤维）的制备方法（简称方法），包括以下工艺步骤：
A.混料
将聚合物原料与磁粉在60~70 ℃温度内，真空干燥4~8h，磁粉进行充分球磨后，按聚合物原料质量分数为10~70 % 的比例与聚合物原料混和，然后用高速混料机进行充分混合均匀，磁性纤维原料干燥备用；所述聚合物原料为具有良好的热稳定性和化学稳定性的聚偏氟乙烯（PVDF），聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、聚全氟乙丙烯（FEP）等含氟聚合物。所述含氟聚合物熔融指数为5~20 g/min。所述磁粉为耐高温、永久磁性的钕铁硼或铝镍钴磁粉。所述磁粉平均粒径在0.2~5μm，居里温度大于300℃。所述混料方式采用高速混料机混料，原料混合均匀。
在上述步骤A中，所述聚合物原料与磁粉在60~70 ℃温度范围内，真空干燥处理，是为了去除聚合物以及磁粉表面的水，防止纺丝过程产生气泡，引起断丝。
在上述步骤A 中，所述聚合物原料为具有良好的热稳定性和化学稳定性的含氟聚合物，包括聚偏氟乙烯（PVDF），聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、聚全氟乙丙烯（FEP）等含氟聚合物。这些含氟聚合物都具有良好的热稳定性和化学稳定性。
在上述步骤A 中，所述磁粉为耐高温、永久磁性的钕铁硼或铝镍钴磁粉。所述磁粉平均粒径在0.2~5μm，居里温度大于300℃。磁粉需要耐高温，是为了防止纺丝过程对其性能造成损害。钕铁硼磁粉性能最佳，磁粉需经球磨平均粒径在0.2~5μm，防止磁粉粒径过大，纺丝过程中容易断丝。磁粉添加过少，磁性过低，磁粉添加过多，会造成纤维强度降低，一般质量分数为10~70%。
在上述步骤A 中，所述混料方式采用高速混料机混料，原料混合均匀。采用高速混料机混料可以使得聚合物粉料与磁粉充分混合均匀，尽可能避免纺丝浆料的团聚现象。
B.造粒
将磁性纤维原料在170~320℃温度范围内，经双螺杆挤出机挤出后，切粒得到混合均匀的颗粒料，并进行干燥备用；
在上述步骤B 中，所述造粒温度高于聚合物的熔点20~30 ℃。造粒目的在于使物料混合均匀，改善物料的流动性。
C.纺丝
将造好的粒料经双螺杆纺丝机熔融纺出卷绕丝，拉伸得到纤维长丝或短丝。所述熔融纺丝温度高于聚合物的熔点20~30 ℃。
在上述步骤C中，所述熔融纺丝温度要根据不同含氟聚合物进行设置，纺丝温度要高于聚合物熔点低于分解温度。
D.充磁
将得到的纤维经充磁机充磁后，即得到所述的永久磁性聚合物纤维；所述充磁机能量为3~10 KJ、充磁线圈场强3~4 T，充磁时间控制在1~90 s。
本发明所述永久磁性聚合物纤维的制备方法所制得的永久磁性聚合物纤维，其表磁强度为6-20高斯。
本发明制备方法，未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
下面给出本发明制备方法的几个具体的实施例。
实施例1
A.混料：称取233.3g干燥好的聚偏氟乙烯（PVDF；型号：Solef 6010 ) 和100g球磨的钕铁硼磁粉（型号：LW-N（12-9））。用高速混料机混合3次后，真空干燥4h，备用。
B.造粒：采用双螺杆纺丝机进行造粒，设置四个区及机头温度分别为：170 ℃，190 ℃，200 ℃，200 ℃，200 ℃，预热1小时后，进行挤出，再经切粒机切粒，得到造好的纺丝粒料。
C.纺丝：采用双螺杆纺丝机进行熔融纺丝，设置四个区及机头温度分别为：170 ℃，190 ℃，200 ℃，200 ℃，200℃，预热1小时后，用造好的粒料进行纺丝、卷绕、拉伸得到磁性纤维。
D.充磁：将纺好的纤维进行充磁处理，充磁机充磁参数:电压2500V、电容1500μF、电流30000A，充磁时间8 s。
经检验，纤维充磁后的表磁强度为7高斯。
实施例2
A.混料：称取233.3g干燥好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP；型号：Kynar
2500) 和100g球磨的钕铁硼磁粉（型号：LW-N（12-9））。用高速混料机混合5次后，真空干燥备用。
B.造粒：采用双螺杆纺丝机进行造粒，设置四个区及机头温度分别为：170 ℃，190 ℃，200 ℃，200 ℃，200 ℃，预热1小时后，进行挤出，再经切粒机切粒，得到造好的纺丝粒料。
C.纺丝：采用柱塞纺丝机进行熔融纺丝，设置纺丝温度200 ℃，预热2小时后，用造好的粒料进行纺丝、卷绕、拉伸，得到磁性纤维。
D.充磁：将纺好的纤维进行充磁处理，充磁机充磁参数:电压2500V、电容2000μF、电流30000A，充磁时间15秒。
经检验，纤维充磁后的表磁强度为9高斯。
实施例3
A.混料：称取250g干燥好的聚偏氟乙烯（PVDF；型号：Solef 6010) 和250g球磨的钕铁硼磁粉（型号：LW-N（12-9））。用高速混料机混合5次后，真空干燥4h，备用。
B.造粒：采用双螺杆纺丝机进行造粒，设置四个区及机头温度分别为：170 ℃，190 ℃，200 ℃，200 ℃，200 ℃，预热1小时后，进行挤出，再经切粒机切粒，得到造好的纺丝粒料。
C.纺丝：采用双螺杆纺丝机进行熔融纺丝，设置四个区及机头温度分别为：170 ℃，190 ℃，200 ℃，200 ℃，200 ℃，预热1小时后，用造好的粒料进行纺丝、卷绕、拉伸得到磁性纤维。
D.充磁：将纺好的纤维进行充磁处理，充磁机充磁参数:电压2500V、电容5000μF、电流30000A，充磁时间10s。
经检验，纤维充磁后的表磁强度12高斯。
实施例4
A.混料：称取干燥好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP；型号：Kynar
2500)250g和250g球磨的钕铁硼磁粉（型号：LW-N（12-9））。用高速混料机混合3次后，真空干燥4h，备用。
B.造粒：采用双螺杆纺丝机进行造粒，设置四个区及机头温度分别为：170 ℃，190 ℃，200 ℃，200 ℃，200 ℃，预热1小时后，进行挤出，再经切粒机切粒，得到造好的纺丝粒料。
C.纺丝：采用双螺杆纺丝机进行熔融纺丝，设置四个区及机头温度分别为：160 ℃，180 ℃，190 ℃，190 ℃，190 ℃，预热1小时后，用造好的粒料进行纺丝、卷绕、拉伸得到磁性纤维。
D.充磁：将纺好的纤维进行充磁处理，充磁机能量6250J、充磁线圈强度3.5T，充磁时间30s。
经检验，纤维充磁后的表磁强度为15高斯。