一种具有超疏水表面的磁粉及其制备方法和应用与流程

本发明属于磁性材料，具体涉及一种具有超疏水表面的磁粉及其制备方法和应用。

背景技术：

1、塑磁材料是将磁性材料和高分子材料在200-350℃环境下在混炼造粒之后通过注塑挤出或模压方法获得。以尼龙(例如pa12)、聚苯硫醚、弹性塑料等热塑性树脂作为基体，与铁氧体、钐铁氮、钕铁硼、钐钴等磁粉进行混合，注塑成型技术在制备薄壁、形状复杂磁性材料时一体成型有着得天独厚的优势，且制备的磁性材料尺寸精度高、机械性能好，对促进磁性器件小型化、轻量化、高效化、节能化有关键作用。

2、转子作为电机的不可缺少的部分，以注塑成型制备的塑磁转子可以很大程度上降低材料成本，且转子的尺寸精度高，力学强度高，形状可设计的空间也比较大。以钕铁硼、钐铁氮、钐钴等稀土类磁粉为原料制备的转子在空气中容易与水、氧气发生反应被腐蚀，而用于水泵中的转子使用环境更加严苛，不仅要耐高温还要耐水，所以对磁体的稳定性要求更加严格，塑磁器件一般直接成型，不做进一步的表面处理，这对磁粉本身的耐水性、抗氧化性能提出了更高要求。

3、稀土类磁粉因稀土元素活性较大，与水、空气接触十分容易发生锈蚀、氧化，从而导致磁体矫顽力损失；尤其是用于注塑磁体的磁粉，平均粒度一般小于100μm，细微磁粉的表面极易锈蚀。一般可通过元素掺杂或者在粉体表面进行包覆来改善粉体的耐水性、抗氧化性能。元素掺杂会改变磁粉本身的成分，造成磁粉性能的降低；使用离子溅射等方式在磁粉表面包覆一层稳定的金属元素的成本较高，且无法大规模生产。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决稀土磁粉不耐水特别是在热水中耐水性较差的问题，提出了一种具有超疏水表面的磁粉及其制备方法和应用，制备过程简单、成本低，疏水层厚度均匀、可控，有效提高了磁粉的耐水性。

2、本发明为达到发明目的所采用的技术方案是：

3、第一方面，本发明提出了一种具有超疏水表面的磁粉的制备方法，是以苯并咪唑类物质作为形成疏水层的主要物质，表面处理用溶液配置完成后与磁粉混合、发生作用的过程中咪唑分子通过与金属形成配位键吸附在磁粉表面，非极性基团也能在磁粉表面形成一层疏水性保护膜。具体的，包括以下步骤：

4、步骤(1)：分别将一定质量的苯并咪唑类物质、含过渡金属离子的盐类加入有机溶剂中，得到溶液a；

5、步骤(2)：在溶液a中加入有机酸，并调节溶液的ph值至5.5-6.5，搅拌使溶液分散均匀，得到溶液b；

6、步骤(3)：在步骤(2)溶液b中加入一定量的磁粉，超声搅拌后转移至真空烘箱，干燥后得到具有超疏水表面的磁粉。

7、作为优选，步骤(1)中所述苯并咪唑类物质作为成膜剂，采用烷基苯并咪唑、苯基苯并咪唑中的一种或多种，更为优选为2-[(2,4-二氯苯基)甲基]-1h-苯并咪唑。

8、作为优选，步骤(1)中所述苯并咪唑类物质与磁粉的质量比为0.1％-0.5％：100％，形成疏水层的厚度在100-300nm之间。

9、作为优选，步骤(1)中所述含过渡金属离子的盐类中过渡金属离子为铜离子、铁离子、锌离子中的一种或多种，更为优选为铁离子。

10、作为优选，步骤(1)中所述含过渡金属离子的盐类为氯化盐。

11、作为优选，步骤(1)中所述含过渡金属离子的盐类与苯并咪唑类物质的质量比为10％：100％。

12、作为优选，步骤(2)中所述的有机酸为抗坏血酸、酒石酸中的一种或多种，更为优选为抗坏血酸。

13、作为优选，步骤(3)中所述的磁粉为钕铁硼、钐铁氮、钐钴中的一种或多种。

14、作为优选，步骤(3)中磁粉与溶液b在40℃水浴条件下机械搅拌至反应完全，并在60℃的真空烘箱中进行干燥。

15、第二方面，本发明提出了一种具有超疏水表面的磁粉。

16、第三方面，一种永磁体，将磁粉与树脂基体进行混料、注塑成型得到。

17、作为优选，磁粉与树脂基体的质量比为9:1。

18、作为优选，所述树脂基体采用pa12树脂。

19、本发明的有益效果在于：

20、(1)本发明采用苯并咪唑类物质和有机酸联用，促使在磁粉表面形成相互交织、均匀致密的疏水层，显著提升磁粉的耐水性，在热水中浸泡后也能保持较高的磁性能。

21、(2)本发明方法实验步骤简单，参数可控，不需要精密设备，现有的基本设备即可满足处理要求；

22、(3)本发明使用较少量咪唑就可以形成致密的疏水层，不会因为添加量过多导致磁粉磁性能下降；

23、(4)本发明疏水层的主要成分为有机物，无需进一步表面处理便可以与树脂等粘结剂直接混炼制备复合塑磁，省去了常规的偶联表面改性工艺，工序简化；

24、(5)本发明疏水层不仅耐水还耐高温，300℃以上的分解温度完全可以满足磁粉和树脂材料混炼时的温度，有利于制备高性能产品。

技术特征：

1.一种具有超疏水表面的磁粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述苯并咪唑类物质为烷基苯并咪唑、苯基苯并咪唑中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述苯并咪唑类物质为2−[(2,4−二氯苯基)甲基]−1h−苯并咪唑。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述苯并咪唑类物质与磁粉的质量比为0.1%-0.5%：100%；所述含过渡金属离子的盐类与苯并咪唑类物质的质量比为10%：100%。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述含过渡金属离子的盐类中过渡金属离子为铜离子、铁离子、锌离子中的一种或多种。

6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述含过渡金属离子的盐类为氯化盐。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的有机酸为抗坏血酸、酒石酸中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述的磁粉为钕铁硼、钐铁氮、钐钴中的一种或多种。

9.一种具有超疏水表面的磁粉，采用权利要求1-8任一项所述方法制备得到。

10.一种永磁体，其特征在于将采用权利要求9所述磁粉与树脂基体进行混料、注塑成型得到。

技术总结
本发明公开一种具有超疏水表面的磁粉及其制备方法和应用。将苯并咪唑类物质、含过渡金属离子的盐类以及有机酸加入有机溶剂中，均匀分散得到表面处理用溶液；将一定质量磁粉加入表面处理液中，超声搅拌后放入真空烘箱，干燥后获得具有超疏水表面的磁粉。以苯并咪唑类物质作为形成疏水层的主要物质，表面处理用溶液配置完成后与磁粉混合、发生作用的过程中咪唑分子通过与金属形成配位键吸附在磁粉表面，非极性基团也能在磁粉表面形成一层疏水性保护膜。该方法制备的磁粉具有良好的疏水特性，在热水中浸泡后也能保持较高的磁性能，且制备步骤简单，易实现工业化生产。

技术研发人员：李荣耀,陈海波,沈森棋,蔡伟,唐城城,陈思远,王勇杰,王鑫,姜力强,车声雷
受保护的技术使用者：江西中石新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13