一种注塑磁体材料、注塑磁体及其制备方法

摘要

本发明涉及一种注塑磁体材料、注塑磁体及其制备方法，所述注塑磁体材料按重量百分比计主要由以下原料制备而成：磁粉80％～92％；粘结剂4.5％～8％；偶联剂0.3％～2％；添加剂0.2％～4％；层状填料0.05％～6％。本发明针对性的添加了层状填料作为原料组分，通过调整原料组分的添加比例，使得注塑磁体在满足磁体加工性能和力学强度的同时，保证了注塑磁体在高温高湿环境下，尺寸稳定性高，且原料成本低，制备方法简单。

说明书

技术领域

本发明涉及一种注塑永磁材料技术领域，具体涉及了一种注塑磁体材料、注塑磁体及其制备方法。

背景技术

注塑磁体因其能够加工成复杂形状且精度高被广泛运用于各种电机及电子产品中。注塑磁体主要是将热塑性粘结剂和磁粉混练造粒后，使用注塑成型方法生产的粘结磁体，为满足磁体加工性能和力学强度，粘结剂必须达到一定的含量。

由于PA6成本较低，现有技术中常用的热塑性粘结剂是PA6，但是其是一种含亲水基团的塑料，其吸水率较高，高温会加速材料吸水膨胀，故在高温高湿环境下尺寸变化较大，尺寸不稳定，从而影响磁体的正常使用。

目前主要通过选择吸水率低、尺寸稳定性良好的粘结剂PA12或PPS来控制磁体在高温高湿环境下的尺寸稳定。但是吸水率低、尺寸稳定性高的粘结剂价格昂贵、不易成型加工。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术制备注塑磁体的热塑性粘结剂存在的吸水率高，高温高湿环境下易造成注塑磁体尺寸变化而影响使用或吸水率低的热塑性粘结剂价格昂贵不易成型加工的技术问题，提供一种注塑磁体材料、注塑磁体及其制备方法，利用该注塑磁体材料制备的注塑磁体在满足磁体加工性能和力学强度的同时，保证了注塑磁体在高温高湿环境下，尺寸稳定性高，且原料成本低，制备方法简单。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种注塑磁体材料，按重量百分比计主要由以下原料制备而成：

磁粉80％～92％；粘结剂4.5％～8％；偶联剂0.3％～2％；添加剂0.2％～4％；层状填料0.05％～6％。

本发明提供的注塑磁体材料主要以磁粉、粘结剂、偶联剂、添加剂和层状填料为原料组分制成，本发明针对性的添加了层状填料作为原料组分，层状填料可以增加粘结剂高分子链的运动阻力，阻碍吸水膨胀，从而提高磁体在高温高湿环境下的产品尺寸稳定性，并提高材料的热稳定性。通过调整原料组分的添加比例，使得制备出的注塑磁体在满足磁体加工性能、力学强度及磁性能的同时，保证了注塑磁体在高温高湿环境下，尺寸稳定性高。并且，原料成本低，制备方法简单，便于产业化推广。

进一步的，所述层状填料的重量百分比为0.5％～3％。经过发明人大量的实验研究发现，层状填料的重量百分比与注塑磁体产品的性能有着密切的关系，研究发现，层状填料的重量百分比过小，会影响尺寸稳定性，尺寸稳定性会变差；层状填料的重量百分比过大，会降低材料的流动性，影响磁体产品的强度。更优选地，所述层状填料的重量百分比为0.5％～2％。

进一步的，所述磁粉是亚铁性和铁磁性物质。进一步的，所述磁粉是铁氧体。

进一步的，所述层状填料是水滑石类层状材料、蒙脱土、层状的四价金属不溶盐类、层状金属硫化物、云母和石墨中的一种或多种。

进一步的，所述层状填料是无机非铁磁性或无机非亚铁磁性的。

进一步的，所述粘结剂是尼龙材料，进一步的，所述粘结剂是PA6。

进一步的，所述偶联剂是钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、磷酸酯偶联剂和锆酸酯偶联剂中一种或多种。

进一步的，所述添加剂包括热稳定剂和润滑剂。进一步的，所述热稳定剂0.05％～2％；所述润滑剂0.15％～2％。进一步的，所述热稳定剂是盐基铅盐类、多元酯类、金属皂类和有机锡类中的一种或多种。进一步的，所述润滑剂是硬脂酸类、酰胺类、酯类、醇类、蜡类、油酸中的一种或多种。热稳定剂和润滑剂有时可以是一种具有两种效果的添加剂。热稳定剂的作用主要是防止粘结剂在加工或使用过程高温分解、失效。

本发明的另一目的是为了提供上述注塑磁体材料的制备方法。

一种注塑磁体材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将偶联剂溶解于稀释剂中，混合，然后将其喷洒在搅拌条件下的磁粉中，混合，真空干燥后冷却至室温，得到第一物料；

步骤2、将粘结剂、层状填料加入步骤1得到的第一物料中，搅拌混合；得到第二物料；

步骤3、将添加剂加入所述步骤2得到的第二物料中，搅拌混合，得到第三物料；

步骤4、将所述步骤3得到的第三物料在220℃～280℃下进行挤出造粒，得到注塑磁体材料。

本发明提供的注塑磁体材料，原料成本低，制备方法简单，便于产业化推广。

进一步的，所述步骤1中，所述稀释剂是水、乙醇、异丙醇、液体石蜡或溶剂油。

进一步的，所述步骤4中，使用双螺杆挤出机进行挤出造粒。

进一步的，所述步骤4中，所述第三物料在250℃～280℃下进行挤出造粒。研究发现，温度与产品最终的性能有着直接的关系，温度过低，材料达不到加工性能，温度过高，材料的强度会受到影响。优选地，所述第三物料在250℃～260℃下进行挤出造粒。

本发明的另一目的是为了提供上述注塑磁体材料制备的注塑磁体。

一种上述注塑磁体材料制备的注塑磁体。

本发明一个的注塑磁体针对性的添加了层状填料作为原料组分，通过调整原料组分的添加比例，使得制备出的注塑磁体在满足磁体加工性能、力学强度及磁性能的同时，保证了注塑磁体在高温高湿环境下，尺寸稳定性高。原料成本低。

本发明还提供了一种上述注塑磁体的制备方法。

一种注塑磁体的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、将注塑磁体材料通过注塑机进行注塑成型，得到注塑磁体。

本发明一个的注塑磁体针对性的添加了层状填料作为原料组分，通过调整原料组分的添加比例，使得制备出的注塑磁体在满足磁体加工性能、力学强度及磁性能的同时，保证了注塑磁体在高温高湿环境下，尺寸稳定性高。原料成本低，制备方法简单，便于工业化推广。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的注塑磁体材料主要以磁粉、粘结剂、偶联剂、添加剂和层状填料为原料组分制成，本发明针对性的添加了层状填料作为原料组分，通过调整原料组分的添加比例，使得制备出的注塑磁体在满足磁体加工性能、力学强度及磁性能的同时，保证了注塑磁体在高温高湿环境下，尺寸稳定性高。

2、本发明提供的注塑磁体材料的原料中添加量层状填料作为原材料，层状填料可以增加粘结剂高分子链的运动阻力，阻碍吸水膨胀，从而提高磁体在高温高湿环境下的产品尺寸稳定性，并提高材料的热稳定性。

3、本发明提供的注塑磁体原料成本低，制备方法简单，便于产业化推广。

4、本发明提供的注塑磁体在80℃左右，相对湿度在90％～95％下存放100h后，产品的尺寸变化很小，变化率可低于0.2％。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种注塑磁体材料，按重量百分比计主要由以下原料制备而成：

铁氧体磁粉90％，粘结剂PA67.5％，硅烷偶联剂0.5％，硬脂酸钙0.2％，油酸1％，蒙脱土0.8％。

制备注塑磁体：

步骤1、将偶联剂按一定比例溶于稀释剂中，混合，然后将其喷洒在搅拌条件下的磁粉中，混合，真空干燥后冷却至室温，得到第一物料；

步骤2、将粘结剂、层状填料加入步骤1得到的第一物料中，搅拌混合；得到第二物料；

步骤3、将热稳定剂和润滑剂加入所述步骤2得到的第二物料中，搅拌混合；

步骤4、将所述步骤3得到的第三物料在250℃下进行挤出造粒，得到注塑磁体材料。

步骤5、将步骤4得到的注塑磁体材料进行注塑成型，得到注塑磁体。

实施例2

一种注塑磁体材料，按重量百分比计主要由以下原料制备而成：

铁氧体磁粉89％，粘接剂PA68％，铝酸酯偶联剂2％，硬脂酸钡(热稳定剂)0.5％，亚磷酸钠0.5％，EBS(润滑剂)2％，水滑石层材料6％。

制备注塑磁体：

步骤1、将偶联剂按一定比例溶于稀释剂中，混合，然后将其喷洒在搅拌条件下的磁粉中，混合，真空干燥后冷却至室温，得到第一物料；

步骤2、将粘结剂、层状填料加入步骤1得到的第一物料中，搅拌混合；得到第二物料；

步骤3、将热稳定剂和润滑剂加入所述步骤2得到的第二物料中，搅拌混合；

步骤4、将所述步骤3得到的第三物料在220℃下进行挤出造粒，得到注塑磁体材料。

步骤5、将步骤4得到的注塑磁体材料进行注塑成型，得到注塑磁体。

实施例3

一种注塑磁体材料，按重量百分比计主要由以下原料制备而成：

铁氧体磁粉85％，粘接剂PA67.5％，磷酸酯偶联剂1％，，二月硅酸二丁基锡1％，液体石蜡1％，云母4.5％。

制备注塑磁体：

步骤1、将偶联剂按一定比例溶于稀释剂中，混合，然后将其喷洒在搅拌条件下的磁粉中，混合，真空干燥后冷却至室温，得到第一物料；

步骤2、将粘结剂、层状填料加入步骤1得到的第一物料中，搅拌混合；得到第二物料；

步骤3、将热稳定剂和润滑剂加入所述步骤2得到的第二物料中，搅拌混合；

步骤4、将所述步骤3得到的第三物料在280℃下进行挤出造粒，得到注塑磁体材料。

步骤5、将步骤4得到的注塑磁体材料进行注塑成型，得到注塑磁体。

实施例4

一种注塑磁体材料，按重量百分比计主要由以下原料制备而成：

铁氧体磁粉91％，粘接剂PA67％，钛酸酯偶联剂1.75％，三盐基硫酸铅(热稳定剂)0.05％，单硬脂酸甲酯(润滑剂)0.15％，二硫化钼0.05％。

制备注塑磁体：

步骤1、将偶联剂按一定比例溶于稀释剂中，混合，然后将其喷洒在搅拌条件下的磁粉中，混合，真空干燥后冷却至室温，得到第一物料；

步骤2、将粘结剂、层状填料加入步骤1得到的第一物料中，搅拌混合；得到第二物料；

步骤3、将热稳定剂和润滑剂加入所述步骤2得到的第二物料中，搅拌混合；

步骤4、将所述步骤3得到的第三物料在240℃下进行挤出造粒，得到注塑磁体材料。

步骤5、将步骤4得到的注塑磁体材料进行注塑成型，得到注塑磁体。

对比例1

一种注塑磁体材料，按重量百分比计主要由以下原料制备而成：

铁氧体磁粉90％，粘结剂PA68.3％，硅烷偶联剂0.5％，硬脂酸钙0.2％，油酸1％。

制备注塑磁体：

步骤1、将偶联剂按一定比例溶于稀释剂中，混合，然后将其喷洒在搅拌条件下的磁粉中，混合，真空干燥后冷却至室温，得到第一物料；

步骤2、将粘结剂加入步骤1得到的第一物料中，搅拌混合；得到第二物料；

步骤3、将热稳定剂和润滑剂加入所述步骤2得到的第二物料中，搅拌混合；

步骤4、将所述步骤3得到的第三物料在250℃下进行挤出造粒，得到注塑磁体材料。

步骤5、将步骤4得到的注塑磁体材料进行注塑成型，得到注塑磁体。

对比例2

一种注塑磁体材料，按重量百分比计主要由以下原料制备而成：

铁氧体磁粉89.97％，粘结剂PA68.3％，硅烷偶联剂0.5％，硬脂酸钙0.2％，油酸1％，蒙脱土0.03％。

制备注塑磁体：

步骤1、将偶联剂按一定比例溶于稀释剂中，混合，然后将其喷洒在搅拌条件下的磁粉中，混合，真空干燥后冷却至室温，得到第一物料；

步骤2、将粘结剂、层状填料加入步骤1得到的第一物料中，搅拌混合；得到第二物料；

步骤3、将热稳定剂和润滑剂加入所述步骤2得到的第二物料中，搅拌混合；

步骤4、将所述步骤3得到的第三物料在250℃下进行挤出造粒，得到注塑磁体材料。

步骤5、将步骤4得到的注塑磁体材料进行注塑成型，得到注塑磁体。

对比例3

一种注塑磁体材料，按重量百分比计主要由以下原料制备而成：

铁氧体磁粉82％，粘结剂PA68.3％，硅烷偶联剂0.5％，硬脂酸钙0.2％，油酸1％，蒙脱土8％。

制备注塑磁体：

步骤1、将偶联剂按一定比例溶于稀释剂中，混合，然后将其喷洒在搅拌条件下的磁粉中，混合，真空干燥后冷却至室温，得到第一物料；

步骤2、将粘结剂、层状填料加入步骤1得到的第一物料中，搅拌混合；得到第二物料；

步骤3、将热稳定剂和润滑剂加入所述步骤2得到的第二物料中，搅拌混合；

步骤4、将所述步骤3得到的第三物料在250℃下进行挤出造粒，得到注塑磁体材料。

步骤5、将步骤4得到的注塑磁体材料进行注塑成型，得到注塑磁体。

试验&测试：

制作实施例1-4及对比例1-3的注塑磁体样品，并测试其环境试验后的尺寸变化及物理性能，测试结果如表1所示。

环境试验条件：磁体在80±2℃，相对湿度90％-95％下存放100h。

使用万能材料试验机测试材料的拉伸强度和弯曲强度。

使用熔指仪测试材料的熔指，测试条件：270℃，10kg。

表1产品性能

从表1中，实施例1-4的测试结果来看，使用本发明该配方制备的磁性材料注塑成型的产品，在高温高湿环境试验后，磁体外观良好，尺寸稳定，可满足高湿环境使用要求，且原料成本低，制备方法简单。添加层状无机填料后，环境试验后产品的尺寸变化很小，变化率低于0.2％，尺寸稳定性优异，添加层状无机填料后材料的流动性减少约6％，其拉伸强度、弯曲强度较对比例有小幅减少。与对比例1为添加层状填料比较，尺寸稳定性提高了约85％。研究发现，层状填料的重量百分比过小，会影响尺寸稳定性，尺寸稳定性会变差；层状填料的重量百分比过大，会降低材料的流动性，影响磁体产品的强度。

实施例5-10

实施例5-10相比实施例1来说，仅改变了蒙脱土的添加百分比，并研究了不同层状填料添加量下，注塑磁体产品的性能变化，测试结果如表2所述。

表2性能测试

从表2的实验数据来看，层状填料的重量百分比与注塑磁体产品的性能有着密切的关系，研究发现，层状填料的重量百分比过小，对产品尺寸稳定性的改善较差；层状填料的重量百分比过大，会降低材料的流动性，影响磁体产品的强度，也会一定程度影响磁性能。优选地，所述层状填料的重量百分比为0.5％～3％。更优选地，所述层状填料的重量百分比为0.5％～2％。

本发明提供的注塑磁体颗粒主要以磁粉、粘结剂、偶联剂、添加剂和层状填料为原料组分制成，本发明针对性的添加了层状填料作为原料组分，通过调整原料组分的添加比例，使得制备出的注塑磁体在满足磁体加工性能、力学强度及磁性能的同时，保证了注塑磁体在高温高湿环境下，尺寸稳定性高。层状填料可以增加粘结剂高分子链的运动阻力，阻碍吸水膨胀，从而提高磁体在高温高湿环境下的产品尺寸稳定性，并提高材料的热稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。