一種柔性寬幅稀土磁體及其製備方法與流程
2023-07-17 19:43:56 1
本發明屬於柔性粘結永磁材料技術領域，特別是涉及一種柔性寬幅稀土磁體，以及柔性寬幅稀土磁體的製備方法。
背景技術：
柔性稀土磁體是一種新型的柔性粘結永磁材料，具有較高的磁性能，良好的耐腐蝕性能和機械性能，可加工成磁性板材、磁條、磁環等形狀複雜的產品。
柔性稀土磁體一般使用橡膠作為粘結劑，混合釹鐵硼或者鐵氧體磁粉，並添加一些加工助劑，最常用的工藝是開煉-壓延成型，這種工藝的優點是效率高，產量大，缺點在於實際生產往往需要多臺壓延機組進行多次壓延，需要場地大，能耗高，而且作業環境差，獲得柔性磁片密度較低，產品在高溫下易變形。柔性磁體也有採用平板壓製成型的，但生產效率較低，不能生產連續的卷材，只能製成片材。採用擠出成型的方法受限於粘結劑的流動性，一般來說，橡膠類的粘結劑流動性非常差，難以獲得較寬的磁片，僅僅可以擠出窄磁條或者磁環，生產效率低，成本高，對某些應用領域(如300mm以上寬幅磁片)的要求無能為力。
現有技術CN102779603A中公開了一種柔性粘結釹鐵硼磁體及其製備工藝，將快淬釹鐵硼磁粉91.5wt％，橡膠7wt％，添加劑1.5wt％進行密煉，然後破碎成1mm～5mm的顆粒，在70℃～100℃下擠出成型。該專利採用的橡膠是氯化聚乙烯，是以往橡膠磁鐵氧體常用的粘結劑，其工藝成型性好，但是產品工作溫度低，容易變形。用該專利的方法製得的柔性磁體受限於粘 結劑氯化聚乙烯的耐溫特性，使用溫度小於80℃。此外，這類粘結劑的流動性非常差，要擠出寬幅的磁片，例如300mm，不可能實現。
技術實現要素：
本發明的第一目的是提供一種柔性寬幅稀土磁體，以解決現有技術難以獲得較寬磁片的技術問題。
為了實現上述目的，本發明提供一種柔性寬幅稀土磁體，所述磁體為連續的片材或卷材，所述磁體的厚度為1mm～3mm，所述磁體的寬度為200mm～1500mm。
本發明如上所述的柔性寬幅稀土磁體，進一步，所述磁體的磁能積大於5MGOe，磁體在150℃下保溫12小時的線變形率小於2％。
如上所述的柔性寬幅稀土磁體的製備方法：
由以下配比的原料製成：稀土類磁粉、環氧樹脂、粘結劑、耐熱型增塑劑和抗氧化劑；稀土類磁粉與環氧樹脂為第一組合物；第一組合物與粘結劑為第二組合物；上述組分的重量配比為：
所述第一組合物佔第二組合物重量的92～96wt％；
所述第一組合物中環氧樹脂佔0.01～0.1wt％，餘量為稀土類磁粉；
所述粘結劑佔第二組合物的4～8wt％，所述粘結劑為熱塑性彈性體；
耐熱型增塑劑，所述耐熱型增塑劑的重量為第二組合物的0.5～2wt％；
抗氧化劑，所述抗氧化劑的重量為第二組合物的0.01～0.5wt％；
上述原料按照以下方法製備：
步驟1，用環氧樹脂對稀土類磁粉進行包覆預處理，獲得第一組合物；
步驟2，將第一組合物及其餘組分放入高速混合機內混勻，獲得混合物；
步驟3，將所述混合物混煉，並製成粒徑1～5mm的顆粒料；
步驟4，步驟3中所得顆粒料在擠出機中進行擠出成型，得到寬幅磁片。
本發明如上所述的柔性寬幅稀土磁體，優選地，所述稀土類磁粉選自釹鐵硼磁粉或釹鐵氮磁粉中的一種或兩種。
本發明如上所述的柔性寬幅稀土磁體，優選地，所述環氧樹脂選自雙酚A型環氧樹脂或酚醛環氧樹脂中的一種或兩種。
本發明如上所述的柔性寬幅稀土磁體，優選地，所述熱塑性彈性體選自聚氨脂彈性體、聚乙烯、聚醯胺彈性體、聚酯彈性體或聚丙烯彈性體中的一種或幾種。
本發明如上所述的柔性寬幅稀土磁體，優選地，所述耐熱型的增塑劑選自偏苯三酸三辛酯、季戊四醇、雙季戊四醇中的一種或幾種。
本發明如上所述的柔性寬幅稀土磁體，優選地，所述抗氧劑選自1,1,3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁苯基)丁烷、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一種或幾種。
本發明的有益效果是：
1、本發明提供一種較寬的磁片，能夠滿足對磁片寬度要求大於200mm的應用領域的需求。此外，本發明為寬度較大的連續磁片，相比僅僅可以擠出窄磁條或者磁環的現有技術生產方式，能夠提供高生產效率，降低生產成本。
2、磁體耐高溫性能好，最高可耐150℃的高溫，磁體在150℃下保溫12小時的線變形率小於2％。
具體實施方式
下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用於說明本發明，而不應視為限定本發明的範圍。實施例中未註明具體條件者，按照常規條件或製造商建議的條件進行。 所用試劑或儀器未註明生產廠商者，均為可以通過市購獲得的常規產品。
本發明提一種實施方式提供一種柔性寬幅稀土磁體，所述磁體為連續的片材或卷材，所述磁體的厚度為1mm～3mm，所述磁體的寬度為200mm～1500mm。優選地，所述磁體的磁能積大於5MGOe，磁體在150℃下保溫12小時的線變形率小於2％。所述磁體的密度為4.5g/cm3～6.0g/cm3。
上述柔性寬幅稀土磁體由以下配比的原料製成：
稀土類磁粉，優選地，所述稀土類磁粉選自釹鐵硼磁粉或釹鐵氮磁粉中的一種或兩種。
環氧樹脂，所述環氧樹脂選自雙酚A型環氧樹脂或酚醛環氧樹脂中的一種或兩種。
粘結劑，所述粘結劑為熱塑性彈性體；所述熱塑性彈性體選自聚氨脂彈性體、聚乙烯、聚醯胺彈性體、聚酯彈性體或聚丙烯彈性體中的一種或幾種。為了獲得擠出柔性寬幅永磁體，本發明使用的是熱塑性彈性體，這類粘結劑在加工溫度高於其熔點時，粘度就會大大降低，遠低於氯化聚乙烯、丁晴橡膠或者其他橡膠，因此可以填充更多的磁粉，並且混煉後的物料流動性非常好，更容易獲得寬幅的磁片。其次，由於磁體中磁粉的含量為92wt％～96wt％，磁粉填充比高，並且需要擠出寬幅的磁體，這樣對物料的流動性要求比較苛刻。本發明的解決方案是採用的熱塑性彈性體作為粘結劑，其本身的流動性就非常好。
耐熱型增塑劑，所述耐熱型的增塑劑選自偏苯三酸三辛酯、季戊四醇、雙季戊四醇中的一種或幾種。常用的增塑劑是鄰苯二甲酸酯類和環氧化合物類等，而本發明使用耐熱型的增塑劑，如偏苯三酸三辛酯、季戊四醇和雙季戊四醇，在增加物料流動性的同時，還可以提高磁體的斷裂伸長率、撓曲性和柔韌性。
抗氧化劑，所述抗氧劑選自抗氧劑CA(化學名稱：1,1,3-三(2-甲基-4-羥 基-5-叔丁苯基)丁烷)、抗氧劑1010(化學名稱：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧劑1076(化學名稱：β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯)中的一種或幾種。擠出磁體不同於擠出普通塑料板材或者擠出仿木板材，由於物料中含有大量的金屬磁粉，擠出的時候內摩擦力較大，有可能使物料局部溫度過高造成氧化而使流動性變差，因此本發明添加了抗氧化劑。
稀土類磁粉與環氧樹脂為第一組合物；第一組合物與粘結劑為第二組合物；上述組分的重量配比為：
所述第一組合物佔第二組合物重量的92～96wt％；
所述第一組合物中環氧樹脂佔0.01～0.1wt％，餘量為稀土類磁粉；
所述粘結劑佔第二組合物的4～8wt％，所述粘結劑為熱塑性彈性體；
耐熱型增塑劑，所述耐熱型增塑劑的重量為第二組合物的0.5～2wt％；
抗氧化劑，所述抗氧化劑的重量為第二組合物的0.01～0.5wt％。
柔性寬幅稀土磁體的製備方法包括以下步驟：
步驟1，用環氧樹脂對稀土類磁粉進行包覆預處理，然後用80目分析篩進行過篩，獲得第一組合物；
步驟2，將第一組合物及其餘組分放入高速混合機內混勻，獲得混合物；
步驟3，用壓式捏煉機或密煉機將所述混合物混煉，破碎造粒或擠出機造粒製成成粒徑1～5mm的顆粒料；
步驟4，步驟3中所得顆粒料在擠出機中進行擠出成型，得到寬幅磁片；所述寬幅磁片的厚度為1.5mm，寬度為1200mm。由於使用的是擠出成型的方法，對比傳統的壓延成型柔性磁體，優點在於磁體沒有形變，內應力可以忽略不計，因此在150℃下其尺寸變化率非常小，小於2％。
以下實施例，環氧樹脂使用上海樹脂廠有限公司生產的604H雙酚A型環氧樹脂和F-46酚醛型環氧樹脂；組分粘結劑中的聚氨脂彈性體選用Basf 的Konz 978，聚乙烯選用LG化學的ME9180，聚醯胺彈性體選用日本宇部的9040X1，聚對苯二甲酸乙二酯選用常州華潤的CR-8863，聚對苯二甲酸二甲酯選用阿法埃莎的A13220，聚丙烯彈性體選用LG化學的M1400。組分增塑劑中的偏苯三酸三辛酯由無錫百川化工股份有限公司生產，季戊四醇由濟南上善精細化工有限公司生產，雙季戊四醇由天津的坤豐化工生產。組分抗氧劑中的抗氧劑CA由天津市信立豐科技發展有限公司生產，抗氧劑1010和抗氧劑1076均由宜興市天使合成化學有限公司生產。
實施例1
本實施例柔性寬幅稀土磁體包括以下組分：稀土類磁粉、環氧樹脂、粘結劑、耐熱型增塑劑和抗氧化劑；稀土類磁粉與環氧樹脂為第一組合物；第一組合物與粘結劑為第二組合物；上述組分的重量配比為：
所述第一組合物佔第二組合物重量的93wt％；
所述第一組合物中環氧樹脂佔0.05wt％，稀土類磁粉佔99.95wt％；
所述粘結劑佔第二組合物的7.0wt％；
耐熱型增塑劑，所述耐熱型增塑劑的重量為第二組合物的1.5wt％；
抗氧化劑，所述抗氧化劑的重量為第二組合物的0.4wt％。
本實施例柔性寬幅稀土磁體所使用的具體原料如下：稀土類磁粉，為NdFeB磁粉。環氧樹脂，為雙酚A型環氧樹脂。粘結劑，為聚對苯二甲酸乙二酯。耐熱型增塑劑，為偏苯三酸三辛酯。抗氧化劑，為抗氧劑CA(化學名稱：1,1,3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁苯基)丁烷)。
本實施例柔性寬幅稀土磁體按照以下製備方法進行製備：
步驟1，用環氧樹脂對稀土類磁粉進行包覆預處理，然後用80目分析篩進行過篩，獲得第一組合物；
步驟2，將第一組合物及其餘組分放入高速混合機內混勻，獲得混合物；
步驟3，用密煉機將所述混合物混煉，破碎造粒製成成粒徑1～5mm的 顆粒料；
步驟4，步驟3中所得顆粒料在擠出機中進行擠出成型，得到厚度為1.5mm，寬度為1200mm的寬幅磁片。具體參數見表1。
實施例2
本實施例柔性寬幅稀土磁體包括以下組分：稀土類磁粉、環氧樹脂、粘結劑、耐熱型增塑劑和抗氧化劑；稀土類磁粉與環氧樹脂為第一組合物；第一組合物與粘結劑為第二組合物；上述組分的重量配比為：
所述第一組合物佔第二組合物重量的95wt％；
所述第一組合物中環氧樹脂佔0.08wt％，稀土類磁粉佔99.92wt％；
所述粘結劑佔第二組合物的5.0wt％，所述粘結劑為熱塑性彈性體；
耐熱型增塑劑，所述耐熱型增塑劑的重量為第二組合物的1.0wt％；
抗氧化劑，所述抗氧化劑的重量為第二組合物的0.25wt％。
本實施例柔性寬幅稀土磁體所使用的具體原料如下：稀土類磁粉，為NdFeN磁粉。環氧樹脂，為酚醛環氧樹脂。粘結劑，為聚氨脂彈性體。耐熱型增塑劑，為季戊四醇。抗氧化劑，為抗氧劑抗氧劑1010(化學名稱：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯)。
本實施例柔性寬幅稀土磁體按照以下製備方法進行製備：
步驟1，用環氧樹脂對稀土類磁粉進行包覆預處理，然後用80目分析篩進行過篩，獲得第一組合物；
步驟2，將第一組合物及其餘組分放入高速混合機內混勻，獲得混合物；
步驟3，用壓式捏煉機將所述混合物混煉，擠出機造粒製成成粒徑1～5mm的顆粒料；
步驟4，步驟3中所得顆粒料在擠出機中進行擠出成型，得到厚度為2.0mm，寬度為350mm的寬幅磁片。具體參數見表1。
實施例3
本實施例柔性寬幅稀土磁體包括以下組分：稀土類磁粉、環氧樹脂、粘結劑、耐熱型增塑劑和抗氧化劑；稀土類磁粉與環氧樹脂為第一組合物；第一組合物與粘結劑為第二組合物；上述組分的重量配比為：
所述第一組合物佔第二組合物重量的92wt％；
所述第一組合物中環氧樹脂佔0.1wt％，稀土類磁粉佔99.9wt％；
所述粘結劑佔第二組合物的8.0wt％；
耐熱型增塑劑，所述耐熱型增塑劑的重量為第二組合物的2wt％；
抗氧化劑，所述抗氧化劑的重量為第二組合物的0.5wt％。
本實施例柔性寬幅稀土磁體所使用的具體原料如下：稀土類磁粉，為NdFeB磁粉。環氧樹脂，為酚醛環氧樹脂。粘結劑，為聚乙烯。耐熱型增塑劑，為雙季戊四醇。抗氧化劑，為抗氧劑1076(化學名稱：β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯)。
本實施例柔性寬幅稀土磁體的製備方法與實施例1相同。
實施例4
本實施例柔性寬幅稀土磁體包括以下組分：稀土類磁粉、環氧樹脂、粘結劑、耐熱型增塑劑和抗氧化劑；稀土類磁粉與環氧樹脂為第一組合物；第一組合物與粘結劑為第二組合物；上述組分的重量配比為：
所述第一組合物佔第二組合物重量的96wt％；
所述第一組合物中環氧樹脂佔0.01wt％，稀土類磁粉佔99.99wt％；
所述粘結劑佔第二組合物的4.0wt％；
耐熱型增塑劑，所述耐熱型增塑劑的重量為第二組合物的0.5wt％；
抗氧化劑，所述抗氧化劑的重量為第二組合物的0.01wt％。
本實施例柔性寬幅稀土磁體所使用的具體原料如下：稀土類磁粉，為NdFeB磁粉。環氧樹脂，為雙酚A型環氧樹脂。粘結劑，為聚醯胺彈性體。耐熱型增塑劑，為偏苯三酸三辛酯。抗氧化劑，為抗氧劑1010(化學名稱： 四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯)。
本實施例柔性寬幅稀土磁體的製備方法與實施例2相同。
對比例1-1
本對比例中不用環氧樹脂對磁粉進行預處理，其餘配方和磁體的製備方法與實施例1中相同。
對比例1-2
本對比例中不用環氧樹脂對磁粉進行預處理，其餘配方和磁體的製備方法與實施例2中相同。
對比例1-3
本對比例中不用環氧樹脂對磁粉進行預處理，其餘配方和磁體的製備方法與實施例3中相同。
對比例1-4
本對比例中不用環氧樹脂對磁粉進行預處理，其餘配方和磁體的製備方法與實施例4中相同。
對比例2-1
本對比例中不使用抗氧劑，其餘配方和工藝與實施例1相同。
對比例2-2
本對比例中不使用抗氧劑，其餘配方和工藝與實施例2相同。
對比例2-3
本對比例中不使用抗氧劑，其餘配方和工藝與實施例3相同。
對比例2-4
本對比例中不使用抗氧劑，其餘配方和工藝與實施例4相同。
對比例3-1
本對比例中加入佔第二組合物0.4wt％的潤滑劑蠟液，其餘配方和工藝與實施例1相同。
對比例3-2
本對比例中加入佔第二組合物0.3wt％的潤滑劑蠟液，其餘配方和工藝與實施例2相同。
對比例3-3
本對比例中加入佔第二組合物0.5wt％的潤滑劑矽油，其餘配方和工藝與實施例3相同。
對比例3-4
本對比例中加入佔第二組合物0.2wt％的潤滑劑矽油，其餘配方和工藝與實施例4相同。
註：把柔性磁體裁成10*100mm大小的試樣，其中100mm的方向為平行壓延方向(因為柔性磁體通常在壓延方向的變形率最大)，在150℃下保溫12小時，然後測量其在100mm方向上的尺寸變化率，作為柔性磁體耐溫的變形率值。
表面裂紋率：表面裂紋的長度與擠出寬度的比值。
表1寬幅磁片的測試參數
上述披露的各技術特徵並不限於已披露的與其它特徵的組合，本領域技術人員還可根據發明之目的進行各技術特徵之間的其它組合，以實現本發明之目的為準。