一種鍶鐵氧體注射成形顆粒料及其製備方法與流程
2023-07-17 19:26:31 2
本發明涉及磁性材料領域，具體的是涉及一種鍶鐵氧體注射成形顆粒料及其製備方法。
背景技術：
將磁粉、高分子粘結劑、助劑按一定的比例進行混煉、造粒，然後再將粒料通過注塑機在適當的工藝下注射成型的方法製備出的磁體被稱為注塑磁體。此類磁體作為粘結磁體的一個重要分支，由於具有尺寸精度高、機械性能好、可製備形狀複雜多極取向的磁體；具有可與其它部件整體注射成形、易於大規模化生產等優點，廣泛應用於汽車、家用電器、通信設備、檢測儀表、計算機等領域。
注塑磁體在汽車上的應用要求磁體具有較高的耐熱性，而注塑磁體的耐熱性主要取決於粘結劑。聚苯硫醚PPS作為一種綜合性能優異的熱塑性特種工程塑料，其突出特點是耐高溫、耐腐蝕、不燃、無毒、機械性能和電性能優異，所以採用這種材料製備的磁性顆粒料具有耐熱性能好、化學穩定性高、尺寸精度高、具有優良的電器特性。永磁鐵氧體材料是繼鋁鎳鈷系硬磁金屬材料後出現的第二種主要的硬磁材料，它是以BaFe12O19相、SrFe12O19相和它們的固溶體為基礎的永磁材料。它的出現不僅節約了鎳、鈷等大量戰略物資，而且為硬磁材料在高頻段的應用開闢了新的途徑。
而採用聚苯硫醚PPS作為粘結劑的磁性顆粒料製備的注塑磁體存在脆性大，抗衝擊性能差的缺點，雖然目前已針對該缺點進行多次改進，但改進後往往容易導致其他性能下降，無法滿足標準要求。因此，亟需通過提高磁性顆粒 料的整體力學性能。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術中磁性顆粒料力學性能不佳的缺陷，提供了一種具有良好的力學性能的鍶鐵氧體注射成形顆粒料以及該顆粒料的製備方法。
本發明的技術方案為：
一種鍶鐵氧體注射成形顆粒料，其配方中各組分的重量百分比如下：
鍶鐵氧體磁粉 80～92wt％
粘結劑 7～19wt％
添加劑 1～2wt％
其中，添加劑包括有偶聯劑，鍶鐵氧體磁粉通過偶聯劑進行表面改性，而粘結劑採用纖維材料進行改性。
進一步優選，鍶鐵氧體磁粉的平均粒度小於2μm。
再進一步，粘結劑採用聚苯硫醚PPS，而纖維材料選自玻璃纖維、碳納米管、碳纖維中的一種，纖維材料按質量比的10％～20％進行添加。
添加劑中的偶聯劑為矽烷偶聯劑，而添加劑除了包括偶聯劑外，還包括高溫潤滑劑、抗氧化劑或分散劑中至少一種。
進一步，高溫潤滑劑選自石墨、石墨烯和硫化物中的至少一種，抗氧化劑選自1010抗氧化劑、168抗氧化劑中至少一種，分散劑為TAF系潤滑分散劑。
一種鍶鐵氧體注射成形顆粒料的製備方法，其包括以下步驟：
(1)鍶鐵氧體磁粉的改性：將添加劑中的偶聯劑用有機溶劑溶解，然後加入鍶鐵氧體磁粉並混合均勻，在80～150℃的溫度條件下烘乾，得到改性鍶鐵氧體磁粉；
(2)粘結劑的改性：將纖維材料按比例添加到聚苯硫醚PPS中，得到改性聚苯硫醚PPS；
(3)混合工序：按比例將改性鍶鐵氧體磁粉、改性聚苯硫醚PPS及除偶聯劑外其餘的添加劑放入高速混合機中混合均勻形成混合物；
(4)混煉造粒工序：將混合物放入混煉機中混煉、擠出、切粒，最終獲得鍶鐵氧體注射成型顆粒料。
本發明的有益效果：
本發明提供的鍶鐵氧體注射成形顆粒料經測試，磁能積(BH)不小於15kJ/m3，彎曲強度不小於150MPa，熱變形溫度達到195℃。
具體實施方式
下面將結合實施例對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。
下面將以具體的實施例作進一步說明。
在下述的實施例中，鍶鐵氧體磁粉的平均粒度小於2μm。
實施例1
本實施例的配方中各組分的重量百分比如下：
本實施例中，玻璃纖維改性的PPS中玻璃纖維按質量比的20％添加，即玻 璃纖維佔的質量比為20％，而PPS佔的質量比為80％。
其製備方法如下所述：
1)鍶鐵氧體磁粉的改性：先將添加量為0.8wt％的KH550矽烷偶聯劑用乙醇、丙酮等有機溶劑溶解，然後加入鍶鐵氧體磁粉並混合均勻，在80～150℃的溫度條件下烘乾，得到改性鍶鐵氧體磁粉；
2)粘結劑的改性：將所佔粘結劑20wt％的玻璃纖維、80wt％的聚苯硫醚PPS共混，得到改性聚苯硫醚PPS；
3)混合工序：將佔比88wt％的改性鍶鐵氧體磁粉、10.7wt％的改性聚苯硫醚PPS、石墨、1010抗氧化劑及TAF系潤滑分散劑放入高速混合機中混合均勻得到磁粉與粘結劑的混合物；
4)混煉造粒工序：將混合物放入混煉機中混煉、擠出、切粒，最終獲得鍶鐵氧體注射成型顆粒料。
將顆粒料放入注塑機中，在1T的磁場下注射成所需的標準測試樣品。本實施例得到的磁體樣品進行檢測，磁能積(BH)達到18.2kJ/m3，彎曲強度達到157.2MPa，熱變形溫度超過195℃。
實施例2
本實施例的配方中各組分的重量百分比如下：
本實施例中，碳纖維改性的PPS中碳纖維按質量比的20％添加，即碳纖維佔的質量比為20％，而PPS佔的質量比為80％。
其製備方法如下所述：
1)鍶鐵氧體磁粉的改性：先將添加量為0.8wt％的KH550矽烷偶聯劑用乙醇、丙酮等有機溶劑溶解，然後加入鍶鐵氧體磁粉並混合均勻，在80～150℃的溫度條件下烘乾，得到改性鍶鐵氧體磁粉；
2)粘結劑的改性：將所佔粘結劑20wt％的碳纖維、80wt％的聚苯硫醚PPS共混，得到改性聚苯硫醚PPS；
3)混合工序：將佔比88wt％的改性鍶鐵氧體磁粉、10.7wt％的改性聚苯硫醚PPS、石墨、1010抗氧化劑及TAF系潤滑分散劑放入高速混合機中混合均勻得到磁粉與粘結劑的混合物；
4)混煉造粒工序：將混合物放入混煉機中混煉、擠出、切粒，最終獲得鍶鐵氧體注射成型顆粒料。
將顆粒料放入注塑機中，在1T的磁場下注射成所需的標準測試樣品。本實施例得到的磁體樣品進行檢測，磁能積(BH)達到18.1kJ/m3，彎曲強度達到165.8MPa，熱變形溫度超過195℃。
實施例3
本實施例的配方中各組分的重量百分比如下：
本實施例中，碳納米管改性的PPS中碳納米管按質量比的20％添加，即碳納米管佔的質量比為20％，而PPS佔的質量比為80％。
其製備方法如下所述：
1)鍶鐵氧體磁粉的改性：先將添加量為0.8wt％的KH550矽烷偶聯劑用乙醇、丙酮等有機溶劑溶解，然後加入鍶鐵氧體磁粉並混合均勻，在80～150℃的溫度條件下烘乾，得到改性鍶鐵氧體磁粉；
2)粘結劑的改性：將所佔粘結劑20wt％的碳納米管、80wt％的聚苯硫醚PPS共混，得到改性聚苯硫醚PPS；
3)混合工序：將佔比88wt％的改性鍶鐵氧體磁粉、10.7wt％的改性聚苯硫醚PPS、石墨、1010抗氧化劑及TAF系潤滑分散劑放入高速混合機中混合均勻得到磁粉與粘結劑的混合物；
4)混煉造粒工序：將混合物放入混煉機中混煉、擠出、切粒，最終獲得鍶鐵氧體注射成型顆粒料。
將顆粒料放入注塑機中，在1T的磁場下注射成所需的標準測試樣品。本實施例得到的磁體樣品進行檢測，磁能積(BH)達到18.1kJ/m3，彎曲強度達到171.6MPa，熱變形溫度超過195℃。
實施例4
本實施例的配方中各組分的重量百分比如下：
本實施例中，玻璃纖維改性的PPS中玻璃纖維按質量比的20％添加，即玻璃纖維佔的質量比為20％，而PPS佔的質量比為80％。
其製備方法如下所述：
1)鍶鐵氧體磁粉的改性：先將添加量為0.8wt％的KH550矽烷偶聯劑用乙 醇、丙酮等有機溶劑溶解，然後加入鍶鐵氧體磁粉並混合均勻，在80～150℃的溫度條件下烘乾，得到改性鍶鐵氧體磁粉；
2)粘結劑的改性：將所佔粘結劑20wt％的玻璃纖維、80wt％的聚苯硫醚PPS共混，得到改性聚苯硫醚PPS；
3)混合工序：將佔比85wt％的改性鍶鐵氧體磁粉、13.7wt％的改性聚苯硫醚PPS、石墨、1010抗氧化劑及TAF系潤滑分散劑放入高速混合機中混合均勻得到磁粉與粘結劑的混合物；
4)混煉造粒工序：將混合物放入混煉機中混煉、擠出、切粒，最終獲得鍶鐵氧體注射成型顆粒料。
將顆粒料放入注塑機中，在1T的磁場下注射成所需的標準測試樣品。本實施例得到的磁體樣品進行檢測，磁能積(BH)達到17.7kJ/m3，彎曲強度達到155.1MPa，熱變形溫度超過195℃。
實施例5
本實施例的配方中各組分的重量百分比如下：
本實施例中，玻璃纖維改性的PPS中玻璃纖維按質量比的20％添加，即玻璃纖維佔的質量比為20％，而PPS佔的質量比為80％。
其製備方法如下所述：
1)鍶鐵氧體磁粉的改性：先將添加量為0.8wt％的KH550矽烷偶聯劑用乙醇、丙酮等有機溶劑溶解，然後加入鍶鐵氧體磁粉並混合均勻，在80～150℃的 溫度條件下烘乾，得到改性鍶鐵氧體磁粉；
2)粘結劑的改性：將所佔粘結劑20wt％的玻璃纖維、80wt％的聚苯硫醚PPS共混，得到改性聚苯硫醚PPS；
3)混合工序：將佔比92wt％的改性鍶鐵氧體磁粉、7wt％的改性聚苯硫醚PPS、石墨、1010抗氧化劑及TAF系潤滑分散劑放入高速混合機中混合均勻得到磁粉與粘結劑的混合物；
4)混煉造粒工序：將混合物放入混煉機中混煉、擠出、切粒，最終獲得鍶鐵氧體注射成型顆粒料。
將顆粒料放入注塑機中，在1T的磁場下注射成所需的標準測試樣品。本實施例得到的磁體樣品進行檢測，磁能積(BH)達到18.8kJ/m3，彎曲強度達到153MPa，熱變形溫度超過195℃。
實施例6
本實施例的配方中各組分的重量百分比如下：
本實施例中，玻璃纖維改性的PPS中玻璃纖維按質量比的10％添加，即玻璃纖維佔的質量比為10％，而PPS佔的質量比為90％。
其製備方法如下所述：
1)鍶鐵氧體磁粉的改性：先將添加量為0.8wt％的KH550矽烷偶聯劑用乙醇、丙酮等有機溶劑溶解，然後加入鍶鐵氧體磁粉並混合均勻，在80～150℃的溫度條件下烘乾，得到改性鍶鐵氧體磁粉；
2)粘結劑的改性：將所佔粘結劑10wt％的玻璃纖維、90wt％的聚苯硫醚PPS共混，得到改性聚苯硫醚PPS；
3)混合工序：將佔比91.7wt％的改性鍶鐵氧體磁粉、7wt％的改性聚苯硫醚PPS、石墨、1010抗氧化劑及TAF系潤滑分散劑放入高速混合機中混合均勻得到磁粉與粘結劑的混合物；
4)混煉造粒工序：將混合物放入混煉機中混煉、擠出、切粒，最終獲得鍶鐵氧體注射成型顆粒料。
將顆粒料放入注塑機中，在1T的磁場下注射成所需的標準測試樣品。本實施例得到的磁體樣品進行檢測，磁能積(BH)達到18.6kJ/m3，彎曲強度達到150MPa，熱變形溫度超過195℃。
實施例7
本實施例的配方中各組分的重量百分比如下：
本實施例中，玻璃纖維改性的PPS中玻璃纖維按質量比的15％添加，即玻璃纖維佔的質量比為15％，而PPS佔的質量比為85％。
其製備方法如下所述：
1)鍶鐵氧體磁粉的改性：先將添加量為0.8wt％的KH550矽烷偶聯劑用乙醇、丙酮等有機溶劑溶解，然後加入鍶鐵氧體磁粉並混合均勻，在80～150℃的溫度條件下烘乾，得到改性鍶鐵氧體磁粉；
2)粘結劑的改性：將所佔粘結劑15wt％的玻璃纖維、85wt％的聚苯硫醚PPS 共混，得到改性聚苯硫醚PPS；
3)混合工序：將佔比80wt％的改性鍶鐵氧體磁粉、19wt％的改性聚苯硫醚PPS、石墨、1010抗氧化劑及TAF系潤滑分散劑放入高速混合機中混合均勻得到磁粉與粘結劑的混合物；
4)混煉造粒工序：將混合物放入混煉機中混煉、擠出、切粒，最終獲得鍶鐵氧體注射成型顆粒料。
將顆粒料放入注塑機中，在1T的磁場下注射成所需的標準測試樣品。本實施例得到的磁體樣品進行檢測，磁能積(BH)達到15.kJ/m3，彎曲強度達到160.3MPa，熱變形溫度超過195℃。
比較例1
本比例例的配方中各組分的重量百分比如下：
本比較例中的粘結劑採用未經過纖維改性的PPS。
其製備方法如下所述：
1)鍶鐵氧體磁粉的改性：先將添加量為0.8wt％的KH550矽烷偶聯劑用乙醇、丙酮等有機溶劑溶解，然後加入鍶鐵氧體磁粉並混合均勻，在80～150℃的溫度條件下烘乾，得到改性鍶鐵氧體磁粉；
2)混合工序：將佔比88wt％的改性鍶鐵氧體磁粉、10.7wt％的改性聚苯硫醚PPS、石墨、1010抗氧化劑及TAF系潤滑分散劑放入高速混合機中混合均勻得到磁粉與粘結劑的混合物；
3)混煉造粒工序：將混合物放入混煉機中混煉、擠出、切粒，最終獲得鍶鐵氧體注射成型顆粒料。
將顆粒料放入注塑機中，在1T的磁場下注射成所需的標準測試樣品。本實施例得到的磁體樣品進行檢測，磁能積(BH)達到18.7kJ/m3，彎曲強度達到99.3MPa，熱變形溫度超過201℃。
從上述實施例及比較例可以看出，粘結劑採用經纖維改性的聚苯硫醚PPS，在保證其磁能積穩定的情況下，其力學性能有了大幅度的提高，其中用碳納米管改性的PPS的範例力學效果最佳，而比較例1中由於粘結劑採用未經纖維改性的聚苯硫醚PPS，其力學效果，即彎曲強度比較差。