一种高填充动态键交联聚合物磁性复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高填充动态键交联聚合物磁性复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。本发明专利技术所述材料在实现改性磁粉颗粒高填充(最高达到90wt％)的情况下具优异的加工性能、力学性能和自修复效果，初始力学性能优异(在高填充量情况下拉伸强度可达23MPa以上)；同时该材料可重复回收加工使用。本发明专利技术还公开了所述材料的制备方法及其在精密仪器制备当中的应用。备当中的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种高填充动态键交联聚合物磁性复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种高填充动态键交联聚合物磁性复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来随着现代工业的迅速发展，磁性材料得到了广泛的应用，社会对高性能永磁材料的需求逐年剧增。研究物质的磁性、开发新型磁性材料、优化制备工艺和提高磁性材料的回收具有十分重要的意义。将磁粉混炼到塑料或橡胶中，获得的粘接磁体材料相对密度轻、可注塑成型、易加工成尺寸精度高的复杂形状制品，克服了原有铁氧体磁铁、稀土类磁铁硬度高且脆性大，同时无法制备复杂形状的缺点。
[0003]粘接剂是粘接磁体材料的重要组分，粘接剂会在粘接磁体材料中形成连续相，增加材料中的磁粉颗粒的流动性和颗粒间的结合强度，同时赋予材料优良的机械性能(材料的机械性能主要取决于粘接剂)和耐腐蚀性能。
[0004]为了进一步提升材料的使用性，现有技术中存在一些通过仿生学设计将自修复功能引入到粘接剂和磁粉颗粒中，制备具有自修复能力、可回收能力的交联粘接磁体材料的技术方案，所得材料的使用寿命更长、性能更可靠，生产性价比也更高。然而这些材料中磁粉颗粒的填充量较少，使用效果和可重复回收性不佳；而如果提升磁粉颗粒的填充量，又可能会对材料的加工性能和力学性能造成影响。

技术实现思路

[0005]基于现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种高填充动态键交联聚合物磁性复合材料，该材料在实现改性磁粉颗粒高填充的情况下具有优异的加工性能、力学性能、自修复效果和可重复回收性。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种高填充动态键交联聚合物磁性复合材料，包括以下重量份的组分：
[0008]聚合物粘结剂100份、改性磁粉150～910份；
[0009]所述聚合物粘结剂为可逆DA键交联的线性聚合物；
[0010]所述改性磁粉含有与聚合物粘结剂中可逆DA键反应的官能团。
[0011]在本专利技术所述高填充动态键交联聚合物磁性复合材料的组分中，由于可逆DA键(一种动态键)交联的线性聚合物间存在大量的DA键可逆交联点，而改性磁粉中也含有可与这些交联点形成可逆键的官能团，因此一方面改性磁粉与聚合物粘结剂间，由于DA键可逆交联有效增强了两者的相互作用，提升了改性磁粉在聚合物粘结剂中的分散性，从而实现最高90wt％的填充量；另一方面在产品加工过程中，线性聚合物间的可逆DA键发生部分解交联作用，使得整体材料的加工黏度快速降低，提高了材料的流动性和可加工性，即使在普通加工设备下也可实现连续生产，同时加工后的材料因为两种组分的搭配具有良好的自修复能力，力学性能优异。同时，专利技术人经过实验发现，并非任意的聚合物粘结剂可达到相同
的提升效果，若使用种类不当，可能使所得材料发生磁粉颗粒团聚甚至难以加工的问题。
[0012]优选地，所述高填充动态键交联聚合物磁性复合材料，包括以下重量份的组分：
[0013]聚合物粘结剂100份、改性磁粉500～910份。
[0014]优选地，所述可逆DA键为呋喃与马来酰亚胺反应形成的可逆DA键、呋喃与顺丁烯二酸酐反应形成的可逆DA键、环戊二烯与顺丁烯二酸酐反应形成的可逆DA键中的任意一种。
[0015]优选地，所述线性聚合物的数均分子量为3000～5000。
[0016]更优选地，所述线性聚合物为改性二元醇聚合物，更优选为改性聚丁二烯。
[0017]当采用上述优选线性聚合物时，反应物生成的可逆DA键交联点主要集中在线性聚合物的侧链，交联性和交联量远远大于一些可逆DA键生成在端基的聚合物种类，因此只需要采用单独的一种，无需搭配其他聚合物即可实现理想的改性磁粉分散性以及材料可加工性；同时专利技术人发现，以改性聚丁二烯为例，线性聚合物的分子量过小，则其原料生产成本较高，难以优化生产成本，同时分子量太小也会造成材料材质变硬变脆，使聚合物磁性复合材料的性能下降；而如果分子量过大，作为聚合物粘结剂使用时在加工过程中即使可逆DA键发生解交联作用，其仍具有较大的黏度，导致改性磁粉的分散程度也会有所降低，所得材料的拉伸强度等力学性能降低；而经过筛选，以上述种类的聚合物粘结剂性能最佳。
[0018]优选地，所述聚合物粘结剂的制备方法包括以下步骤：
[0019](1)将线性低聚物、改性化合物a以及催化剂混合并溶解在溶剂中，所得混合溶液在惰性气氛下进行反应，得到改性聚合物；
[0020](2)将改性聚合物、改性化合物b混合并溶解在溶剂中，所得混合溶液在惰性气氛下进行反应，得到聚合物粘结剂；
[0021]所述改性化合物a和改性化合物b反应并形成可逆DA键。
[0022]更优选地，所述线性低聚物为二元醇聚合物，更优选为聚丁二烯。
[0023]本专利技术所述聚合物粘结剂的制备方法中，以形成可逆DA键的一种原料首先引入至线性低聚物当中，随后通过加入改性化合物b定向引导可逆DA键的交联，而需要说明的是，所述改性化合物a或b可选为上述呋喃与马来酰亚胺反应形成的可逆DA键、呋喃与顺丁烯二酸酐反应形成的可逆DA键、环戊二烯与顺丁烯二酸酐反应形成的可逆DA键对应的原料种类，例如当选用含呋喃基团的化合物为改性化合物a时，则改性化合物b可对应选用含马来酰亚胺基团的化合物和/或顺丁烯二酸酐基团。同时，本专利技术所述改性化合物a和b并不限定于含有上述优选基团且可形成可逆DA键的化合物种类，对于其他可以达到相同效果的化合物种类同样可以使用。
[0024]更优选地，所述改性化合物a为呋喃化合物，所述呋喃化合物为糠硫醇、甲基丙烯酸糠醇酯中的至少一种；所述改性化合物b为马来酰亚胺类化合物，所述马来酰亚胺类化合物N，N
’‑
(4，4
’‑
亚甲基二苯基)双马来酰亚胺、N，N
’‑
(1,4
‑
亚苯基)双马来酰亚胺、1，4
‑
双(马来酰亚胺基)丁烷或1，2
‑
双(马来酰亚胺基)乙烷中的至少一种。
[0025]优选地，所述步骤(1)的催化剂为偶氮二异丁腈。
[0026]优选地，所述步骤(2)中的聚合物粘结剂中还含有扩链剂、封端剂、抗老剂中的至少一种。
[0027]本领域技术人员可根据实际情况及线性聚合物的反应情况适当引入催化剂、扩链
剂、封端剂和/或抗老剂以达到最佳的产品性能。
[0028]更优选地，所述扩链剂为二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。
[0029]更优选地，所述封端剂为含氟封端剂，所述含氟封端剂为4
‑
三氟甲基苯异氰酸酯。
[0030]经过专利技术人实验发现，当聚合物粘结剂中含有氟元素时，所得材料中改性磁粉的分散程度也会有一定提升，材料的力学性能也会随之提升。
[0031]更优选地，所述抗老剂为4
‑
异丙氨基二苯胺、N
‑
苯基
‑2‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高填充动态键交联聚合物磁性复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚合物粘结剂100份、改性磁粉150～910份；所述聚合物粘结剂为可逆DA键交联的线性聚合物；所述改性磁粉含有与聚合物粘结剂中可逆DA键反应的官能团。2.如权利要求1所述高填充动态键交联聚合物磁性复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚合物粘结剂100份、改性磁粉500～910份。3.如权利要求1所述高填充动态键交联聚合物磁性复合材料，其特征在于，所述可逆DA键为呋喃与马来酰亚胺反应形成的可逆DA键、呋喃与顺丁烯二酸酐反应形成的可逆DA键、环戊二烯与顺丁烯二酸酐反应形成的可逆DA键中的任意一种。4.如权利要求1所述高填充动态键交联聚合物磁性复合材料，其特征在于，所述线性聚合物的数均分子量为3000～5000；优选地，所述线性聚合物为改性二元醇聚合物。5.如权利要求1～4任一项所述高填充动态键交联聚合物磁性复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚合物粘结剂和改性磁粉经熔融共混、挤出、注塑成型后，即得所述高填充动态键交联聚合物磁性复合材料；优选地，所述熔融共混的温度为120～140℃，熔融共混时的转速设置为70～100rpm，时间为10～20min。6.如权利要求5所述高填充动态键交联聚合物磁性复合材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物粘结剂的制备方法包括以下步骤：(1)将线性低聚物、改性化合物a以及催化剂混合并溶解在溶剂中，所得混合溶液在惰性气氛下进行反应，得到改性聚合物；(2)将改性聚合物、改性化合物b混合并溶解在溶剂中，所得混合溶液在惰性气氛下进行反应，得到聚合物粘结剂；所述改性化合物a和改性化合物b反应并形成可逆DA键；优选地，所述线性低聚物为二元醇聚合物。7.如权利要求6所述高填充动态...

【专利技术属性】
技术研发人员：章明秋，曹园，容敏智，阮文红，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：