一种尼龙基注塑磁性复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种尼龙基注塑磁性复合材料及其制备方法。本发明专利技术的一种尼龙基注塑磁性复合材料，包括由如下质量百分比的原料制备得到：5％‑30％尼龙基材，70％‑95％磁性填充物，1％‑4％偶联剂，1％‑4％助剂。本发明专利技术的尼龙基注塑磁性复合材料，尼龙基材能与磁性填充物界面得到更充分的接触，提高了相容性，从而能使填充量提高，最大磁能积随之提高，同时界面粘接性改善使该尼龙基注塑磁性复合材料的内聚能大幅提升，使该尼龙基注塑磁性复合材料在高磁性填充物填充的同时保证其力学强度。

【技术实现步骤摘要】
一种尼龙基注塑磁性复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种尼龙基注塑磁性复合材料及其制备方法及其制备方法。
技术介绍
磁性塑料是一种新型高分子功能材料，按照其结构分为结构型和复合型两种，结构型磁性塑料是聚合物本身具有强磁性的磁体，复合型磁性材料是以塑料、橡胶、尼龙等为粘合剂与磁性材料混合粘结而加工成的磁体。它兼具塑料和磁性材料的特性，尽管磁性不如传统的烧结磁铁或铸造永磁铁强，但其机械加工性能好，能充分利用塑料易成型、生产效率高的优点，可成型形状复杂的制品，且尺寸比较精确。有机高分子磁性材料作为一种新型功能材料，在超高频装置、高密度存储材料、吸波材料和微电子等需要轻质磁性材料的领域具有很好的应用前景。尼龙是一种结晶性高聚物，具有优异的综合性能，是工程塑料中最广泛的品种之一。尼龙基磁性复合材料，是尼龙与磁性材料通过熔融共混法制备的复合材料，具有较高的磁性能、加工性能和力学性能；可广泛应用于工业电器、家电、汽车工业中等工业领域。在汽车工业中主要应用电器和动力底盘等领域，如步进电机等。在直流无刷电机应用中，增加转子磁感应强度，在同等输入电流下，电机转速增加，做功变大，效率提高。转子的磁感应强度，与选材的磁性能有关，而磁性能的最直接表征，是最大磁能积。磁性材料的最大磁能积，是给磁性材料各方面数值综合给出的一个评定值，磁性材料磁能积越大，说明磁性材料的各方面性能越好，如钐钴永磁体的最大磁能积可达到35MGOe，钕铁硼永磁体的理论最大磁能积为64MGOe。常用的钕铁硼N35磁性材料，N40磁性材料，35、40代表的就是它的一个最大磁能积，N35钕铁硼材料的最大磁能积为35MGOe左右；N40材料的最大磁能积大约为40MGOe左右。MGOe和kJ/m3的换算是1MGOe≈7.96kJ/m3，数值约等于8。一般的注塑铁氧体最大磁能积在3-22kJ/m3之间。目前生产转子构件的方式主要有两种，一种是直接用磁性金属材料直接切割出转子构件形状，此方法虽能保证最大磁能积，但加工难度大，要求高，边角料多，导致生产效率低，成本高昂；另一种是以聚合物基磁力复合材料的形式，以直接注塑的方式直接产出所需转子构件形状，大大节省成本，和提高生产效率，目前此种方式的瓶颈在于：一是磁性无机填料难以达到高比例填充，二是高比例填充后会出现材料力学性能差，达不到使用效果，而填充比例达不到，最大磁能积上不去，最终影响电机做工效率。
技术实现思路
针对以上情况，本专利技术提供一种尼龙基注塑磁性复合材料及其制备方法，以解决目前市场上聚合物基磁性复合材料受力学强度下降的影响而磁性无机填料填充量不高从而导致的最大磁能积低的问题。本专利技术提供以下方案：一种尼龙基注塑磁性复合材料，其特征在于，由包括如下质量百分比的组分制备得到：尼龙基材：5％-30％磁性填充物：70％-95％偶联剂：1％-4％其它助剂：1％-4％。优选的所述各组分质量百分比为：尼龙基材：5％-15％磁性填充物：85％-95％偶联剂：1％-2％其他助剂：1％-3％。优选地，所述尼龙基材为共聚尼龙；优选地，所述偶联剂为树枝状硅烷-聚酰胺-胺聚合物；优选地，所述磁性填充物选自纳米球形铁氧体、钕铁硼、钐钴、铝镍钴、锰铝碳、铁铬钴的一种或其多种混合物。所述其它助剂为抗氧剂和润滑剂。优选地，所述抗氧剂选自抗氧剂1098、168或其混合物。优选地，所述润滑剂选自硬脂酸钙、TAF或其混合物。优选地，本专利技术所使用的尼龙选自普通尼龙如PA6等、长链尼龙如PA610、PA612、PA1010、PA1012、PA1212、PA11、PA12等，共聚尼龙如PA6/12/6、PA12/6、PA11/6、PA10/12/6等中的一种或其中两种混合物。本专利技术采用的树枝状硅烷-聚酰胺-胺聚合物偶联剂结构如下：其中末端官能团R为R1，R2中的两种，且R1∶R2为1∶2-2∶1。本专利技术所采用的树枝状硅烷-聚酰胺-胺聚合物偶联剂由下述各组分缩聚而成：单体A：乙二胺四已酸；单体B：3-(2-氨基乙基-(2-羧乙基)氨基)丙酸；单体C：乙二胺；单体D：γ-氨丙基三乙氧基硅烷；单体A和单体B进行缩合后，得到中间产物E，中间产物E与单体C、单体D再次进行缩合，得到所述树枝状硅烷-聚酰胺-胺偶联剂。所述单体B的结构3-(2-氨基乙基-(2-羧乙基)氨基)丙酸的结构为：优选地，本专利技术的树枝状硅烷-聚酰胺-胺聚合物偶联剂的制备方法包括如下步骤：步骤(1)：在氮气保护下，将单体A和单体B按照摩尔比1∶2-1∶8摩尔量加入带有搅拌器的自动控制聚合釜中，升温至70-95℃，反应2-4小时，直至反应液成清澈无气泡的均一液体，即得到中间产物E；步骤(2)：在步骤(1)得到的上述含有中间产物E基础上，将单体C按照与上述步骤(1)中采用的单体A摩尔比2∶1-8∶1的量加入上述带有搅拌器的自动控制聚合釜，同时将单体D按照与上述步骤(1)中采用的单体A摩尔比2∶1-8∶1的量加入上述带有搅拌器的自动控制聚合釜，聚合釜内温度加热到110-125℃时启动搅拌并持续升温，待温度达到135-150℃，气压提升到5-6bar时开始排气；在排气的过程中将聚合釜内温度提升到220-280℃，然后在氮气驱动下排除反应中的水分，排水完成后，再加压排出聚合釜内的生成的树枝状硅烷-聚酰胺-胺聚合物液体，树枝状硅烷-聚酰胺-胺聚合物液体直接通过模头排出，即得。本专利技术所述的尼龙基注塑磁性复合材料的制备方法包括如下步骤：步骤A：尼龙基材粉碎得到尼龙微粉；步骤B：将偶联剂水解，得到偶联剂水解物，将其分散到磁性填充物中对其进行表面改性；步骤C：将步骤A和B获得的物质混合并加入其它助剂，混合；步骤D：将步骤D得到的混合物加入到挤出机中熔融挤出，得到尼龙基注塑磁性复合材料。优选的本专利技术的尼龙基注塑磁性复合材料的制备方法包括如下步骤：步骤A：将所述尼龙基材通过破碎至100-200目，得到尼龙微粉；步骤B：将计量好树枝状硅烷-聚酰胺-胺偶联剂用相对其质量10％-50％蒸馏水进行的水解1-2h，得到偶联剂水解物，然后将磁性填充物先加入到高速配料搅拌机中，接着加入上述偶联剂水解物，混合均匀；步骤C：往步骤B所述高速配料搅拌机中继续投入尼龙微粉及其它助剂，高速混合10-20min，得到预拌混合物；步骤D：将预拌混合物投入双螺杆挤出机熔融挤出，得到尼龙基注塑磁性复合材料。优选的，所述步骤B中加入偶联剂水解物后，先高速混合10-20min，然后将搅拌机速度调至5-10r/min，温度升至80-100℃，预反应1-2小时。优选的步骤D中双螺杆挤出机温度为210℃～285℃，转速为200～400r/min；并采取热环切方式切粒，风冷。综上所述，由于采用了上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种尼龙基注塑磁性复合材料，其特征在于，由包括如下质量百分比的组分制备得到：/n尼龙基材：5％-30％；/n磁性填充物：70％-95％；/n偶联剂：1％-4％；/n其他助剂：1％-4％。/n

【技术特征摘要】
1.一种尼龙基注塑磁性复合材料，其特征在于，由包括如下质量百分比的组分制备得到：
尼龙基材：5％-30％；
磁性填充物：70％-95％；
偶联剂：1％-4％；
其他助剂：1％-4％。


2.如权利要求1所述的尼龙基注塑磁性复合材料，其特征在于由包括如下质量百分比组分制备得到：
尼龙基材：5％-15％；
磁性填充物：85％-95％；
偶联剂：1％-2％；
其他助剂：1％-3％。


3.如权利要求1或2所述的尼龙基注塑磁性复合材料，其特征在于：
所述的尼龙基材优选为共聚尼龙；
所述偶联剂为树枝状硅烷-聚酰胺-胺偶联剂；
所述磁性填充物选自纳米球形铁氧体、钕铁硼、钐钴、铝镍钴、锰铝碳、铁铬钴中的一种或多种的混合物，
所述其他助剂可以为抗氧剂和润滑剂。


4.如权利要求3所述的尼龙基注塑磁性复合材料，其特征在于：所述抗氧剂选自抗氧剂1098、抗氧剂168或其混合物；所述润滑剂选自硬脂酸钙、TAF或其混合物。


5.如权利要求1-4任一项所述的尼龙基注塑磁性复合材料，其特征在于：所述尼龙选自PA6、长链尼龙如PA610、PA612、PA1010、PA1012、PA1212、PA11、PA12等，共聚尼龙如PA6/12/6、PA12/6、PA11/6、PA10/12/6等中的一种或其中两种混合物。


6.如权利要求1-5任一项所述的尼龙基注塑磁性复合材料，其特征在于，所述偶联剂由下述组分缩聚而成：
单体A：乙二胺四已酸；
单体B：3-(2-氨基乙基-(2-羧乙基)氨基)丙酸；
单体C：乙二胺；
单体D：γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

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【专利技术属性】
技术研发人员：陈文冠，李东阵，杨冬，
申请(专利权)人：广州辰东新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44