一种平板硫化成型的电机橡胶磁条及其制备方法与流程

本发明属于电机橡胶磁条，具体涉及一种高磁性能、高柔韧性的平板硫化成型的电机橡胶磁条及其制备方法。

背景技术：

1、电机橡胶磁条主要由钕铁硼、铁氧体等磁粉与高分子弹性体、天然橡胶等复合而成，具有可弯曲、精度高、密度小等特点，折弯后装入电机机壳，广泛应用于伺服马达、气缸马达、车用微电机定子或转子等领域，涉及深海、沙漠、航空等各种应用场景，这要求电机橡胶磁条具有高柔韧性以满足不同形状电机的装机需求，同时具有高剩磁、高内禀矫顽力等磁性能以满足电机的精度高、性能高的使用要求。

2、传统的电机橡胶磁条采用氯化聚乙烯橡胶与锶铁氧体磁粉进行混炼，通过出片、压延、裁切等工艺制成。这种电机橡胶磁条在国内已经非常普遍，但耐冲击性能差，柔韧性不足，越来越不能满足矫顽力要求很高、柔韧性要求高、形状比较异形的电机产品。一般来讲，电机橡胶磁条的磁性能与磁粉种类、含量以及制备工艺有关，而电机磁条的机械性能则主要与橡胶的种类、磁粉的添加量、以及制备工艺有关。理论上，磁粉含量越高，橡胶磁条的磁性能越高，但是高磁粉含量容易引发磁粉与橡胶相容性的问题，引起电机橡胶磁条的柔韧性、拉伸强度等机械性能问题，并反过来影响橡胶磁条的磁性能。因此平衡磁粉和橡胶体系的关系是获得高磁性能、高柔韧性电机橡胶磁条的关键。

3、发明人在中国专利申请cn103578735b“一种柔性橡胶钕铁硼磁体的制备方法”中，针对钕铁硼磁体与橡胶粘结强度低，磁粉容易从产品的表面脱落，引发韧性差、易断裂，且表面涂层易开裂，剥落的问题，公开了以氯化聚乙烯橡胶作为粘结剂的同时，对钕铁硼磁粉表面改性，提高与橡胶粘结性能的方法，所制备的钕铁硼橡胶磁体兼具优异的强度、韧性及磁性。但该技术方案侧重橡胶磁体的拉伸强度，对韧性来而言，仅是避免了磁粉脱落带来的不利影响，需进一步提升满足结构复杂的异形电机的高柔韧性需求的能力。

4、发明人在中国专利申请cn112053823b“一种高弹性耐老化电机磁条及其制备方法”中，以氯化聚乙烯、聚乙烯、丁腈橡胶、环氧树脂为粘合剂制备电机橡胶磁条，压延成型得到电机磁条，磁粉填充量可高达96％，所制备的电极磁条弯成圆的最小直径大于17.0mm，回弹角度大于160°，弹性高，但是剩磁和内禀矫顽力不突出，不能满足高性能电机需求。

技术实现思路

1、针对电机橡胶磁条需具有高剩磁、高内禀矫顽力、高柔韧性，以满足复杂场景、高精度要求，本发明的目的在于提供一种平板硫化成型的电机橡胶磁条，具有高柔韧性、高剩磁和高内禀矫顽力，满足工业设备、电子电器等领域应用需求。

2、本发明的另一目的在于提供一种制备上述柔性电机橡胶磁条的方法，通过将磁性材料与橡胶材料混炼、压延制成坯料，再通过平板硫化机进行压制成型，提高电机橡胶磁条性能。

3、本发明提供如下的技术方案：

4、一种平板硫化成型的电机橡胶磁条，包括以下质量百分比的各组分：

5、磁粉50％～90％、粘合剂10％～50％、硫化剂0.1％～1％、辅料0～5％；

6、粘合剂包括丁腈橡胶、环氧树脂、丁苯橡胶、硅橡胶；

7、粘合剂中各组分的质量占比为：

8、丁腈橡胶10％～90％、环氧树脂4％～30％、丁苯橡胶1～50％、硅橡胶1～10％。

9、本发明的技术方案中优化橡胶成分，通过平板硫化成型制备电机橡胶磁条。其中丁腈橡胶耐油、粘结性较佳，丁苯橡胶加工性能优良，并且能够补充丁腈橡胶的弹性，而且丁腈橡胶、丁苯橡胶和环氧树脂的相容性好，硅橡胶则进一步提升电机橡胶磁条的弹性。磁粉经环氧树脂与上述橡胶成分混合，充分分散，加工性能好。通过硫化工艺制备电机橡胶磁条，丁腈橡胶、丁苯橡胶以及硅橡胶相互交联，连接强度高，所制备的电机橡胶磁条具有高柔韧性，而且剩磁和内禀矫顽力高。优选的，丁腈橡胶中丙烯腈含量为31～41％，丁苯橡胶中苯乙烯含量为23～48％，硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶，环氧树脂可选择双酚a型环氧树脂。

10、作为本发明的优选，粘合剂中，各组分的质量占比为：

11、丁腈橡胶30％～80％、环氧树脂5％～25％、丁苯橡胶5％～40％、硅橡胶2％～8％。

12、作为本发明的优选，所述的磁粉为异性锶铁氧体、同性钡铁氧体、金属钕铁硼、铝镍钴、钐钴、钐铁氮的一种或多种。

13、作为本发明的优选，所述硫化剂为dcp、硫磺、bipb、taic中的一种或多种。

14、作为本发明的优选，所述辅料为润滑剂、增塑剂、防老剂、偶联剂、阻燃剂、补强剂中的一种或多种。通过引入上述辅料来提高原料的流动性、可加工性。

15、作为本发明的优选，

16、润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌的一种或多种；润滑剂占电机橡胶磁条原料的质量比为0～1％；

17、增塑剂为脂肪酸类、邻苯二甲酸酯类、环氧改性大豆油中的一种或多种；增塑剂占电机橡胶磁条原料的质量比为0～1％；

18、防老剂为防老剂rd、防老剂1010、防老剂168中的一种或多种；防老剂占电机橡胶磁条原料的质量比为0～0.5％；

19、偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种；偶联剂占电机橡胶磁条原料的质量比为0～1％；

20、阻燃剂为氯化石蜡、石墨、红磷、氢氧化镁中的一种或多种；阻燃剂占电机橡胶磁条原料的质量比为0～0.5％；

21、补强剂为炭黑、二氧化硅中的一种或多种；补强剂占电机橡胶磁条原料的质量比为1～5％。

22、一种上述电机橡胶磁条的制备方法，包括以下步骤：

23、(1)密炼：将各原料加入到密炼机中，80℃～120℃密炼，出料并粉碎；

24、(2)开炼：将粉碎后的物料经卷胶机40℃～80℃开炼得到坯料；

25、(3)出片：将卷胶后的坯料压制成2～5mm厚的片材；

26、(4)切片：将出片后的片材进行切片；

27、(5)硫化：切片后的片材放置在模具中平板硫化成型，平板硫化温度：160～200℃，硫化时间8～10min。

28、通过将原料密炼后卷胶、压片、切片后硫化成型，硫化时的稳定压力为10～12mpa。160～200℃高温高压硫化使得橡胶成分相互交联，提高橡胶磁条的柔韧性、弹性以及磁特性。

29、作为本发明方法的优选，步骤(1)中各原料在密炼机前进行如下过程处理：

30、(a)将环氧树脂、磁粉分散到丙酮或氯仿中混合均匀，然后干燥得到环氧树脂改性磁粉；

31、(b)将硅橡胶置于二甲苯中溶胀，然后加入环氧树脂改性磁粉、丁苯橡胶、丁腈橡胶混合，静置，再搅拌后送入密炼机中。

32、用环氧树脂对磁粉表面进行处理，提高磁粉和橡胶成分之间的亲和性，同时二甲苯可以同时溶胀硅橡胶、丁苯橡胶和丁腈橡胶，提高三者之间的相容性，并且溶胀后橡胶分子链段蓬松，橡胶磁条的柔韧性增加。

33、作为本发明方法的优选，

34、步骤(a)中，丙酮或氯仿的质量为磁粉和环氧树脂质量之和的2～4倍；

35、步骤(b)中，二甲苯质量为硅橡胶、环氧树脂、磁粉、丁苯橡胶、丁腈橡胶质量之和的0.3～0.5倍。优选的，静置的温度为50～70℃，静置的时间为3～6h。

36、作为本发明方法的优选，步骤(5)中硫化时，硫化为变压过程，即压力在硫化温度下稳定后保持2～3min，然后1～2min内逐渐降压后保持1～2min，再逐渐升压恢复到初始稳定压力保持3～4min至硫化结束，降压幅度为2～3mpa。通过实验研究发现，硫化过程要同时考虑交联强度以及不同橡胶的硫化性能。交联密度过大会影响磁粉粒子沿磁场方向的细微转动，而不同橡胶的适宜硫化压力存在差异，因此通过探索，实行变压硫化过程，能够提升电机橡胶磁条的柔韧性以及一定程度的磁性能。

37、本发明的有益效果如下：

38、与现有电机橡胶磁条相比，本发明通过优化电机橡胶磁条的橡胶成分，结合平板硫化成型工艺制备电机橡胶磁条，所提供的电机橡胶磁条具有很强的回弹性、柔韧性、强磁性等特性，反复弯曲对折不会开裂，并且可以根据模具的形状制成各种传统压延挤出工艺无法完成的异形电机马达磁条产品，具有高剩磁br、高内禀矫顽力hcj、高柔韧性特点，满足高精度、结构复杂异形电机的使用需求。