铁氧体/聚酰胺复合材料、其制备方法和应用

摘要

本发明适用于工程塑料技术领域，提供了一种铁氧体/聚酰胺复合材料、其制备方法和应用。该铁氧体/聚酰胺复合材料，包括如下重量份数的组分：铁氧体磁粉72-92；聚酰胺5-17；环状聚酯2-7；偶联剂0.5-2；抗氧剂、润滑剂、分散剂、偶联剂及着色剂的混合物0.5-2。本发明铁氧体/聚酰胺复合材料，通过环状聚酯和偶联剂的改性作用，显著地增加了加工流动性，能够广泛的用于制作注塑产品，所注塑得到的产品具有优异机械性能，磁性能优异且稳定。本发明制备方法，操作简单、成本低廉，对设备要求低，非常适于工业化生产。

权利要求

1.一种铁氧体/聚酰胺复合材料，包括如下重量份数的组分：抗氧剂、润滑剂、分散剂、偶联剂及着色剂的混合物0.5-2,所述环状聚酯的分子量为

1000-100000的大分子寡环状聚对苯二甲酸丁二醇酯。

2.如权利要求1所述的铁氧体/聚酰胺复合材料，其特征在于，所述铁氧体磁粉重量份数为80-90。

3.如权利要求1所述的铁氧体/聚酰胺复合材料，其特征在于，所述铁氧体磁粉的粒径为0.1-10微米。

4.如权利要求1所述的铁氧体/聚酰胺复合材料，其特征在于，所述聚酰胺的重量份数为6-12。

5.如权利要求1所述的铁氧体/聚酰胺复合材料，其特征在于，所述环状聚酯的重量份数为3-6。

6.如权利要求1所述的铁氧体/聚酰胺复合材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

7.一种铁氧体/聚酰胺复合材料制备方法，包括如下步骤：将如下重量份数的铁氧体磁粉、聚酰胺、环状聚酯、偶联剂、抗氧剂，润滑剂，分散剂及着色剂混炼，得到聚酰胺复合材料前体;将所述铁氧体/聚酰胺复合材料前体进行挤出处理，得到聚酰胺复合材料，抗氧剂、润滑剂、分散剂、偶联剂及着色剂的混合物0.5-2,所述环状聚酯的分子量为

1000-100000的大分子寡环状聚对苯二甲酸丁二醇酯。

8.如权利要求7所述的铁氧体/聚酰胺复合材料制备方法，其特征在于，所述挤出处理在一区温度210～250℃，二区温度220～260℃，三区温度220～270℃，四区温度220～

260℃，机头温度为230～280℃，挤出处理时间为0.5～2分钟，挤出处理压力10～30MPa的条件下进行。

9.如权利要求1-6任一项所述的铁氧体/聚酰胺复合材料在家电、计算机、通讯设备、汽车以及军工产品中的应用。

说明书

铁氧体/聚酰胺复合材料、其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于工程塑料技术领域，尤其涉及一种铁氧体/聚酰胺复合材料、其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 磁性器件一般用磁性粉末通过烧结或粘结的方式加工成型，其中，可注塑成型的粘结磁器件，由于机械强度高，批量生产性好，制造尺寸精确，易成型异性件，可再生使用的优点，近年来得到了快速的发展。

[0003] 用聚酰胺作载体的粘结铁氧体磁性颗粒，结合了铁氧体的高性价比和聚酰胺的易加工性的优点，占据了目前市场上90％的注塑磁市场。但是，由于铁氧体的添加量大(通常总量比大于80％)，导致复合材料的流动性过差，造成注塑加工困难，磁性能损失过大，磁性不均匀，机械强度低等缺点，远远不能满足市场上的使用要求，特别限制着注塑磁在一些结构相对复杂，磁性要求高的领域中应用。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明实施例提供一种加工流动性能好、机械强度高的铁氧体/聚酰胺复合材料，其制备方法和应用。

[0005] 本发明是这样实现的，

[0006] 一种铁氧体/聚酰胺复合材料，包括如下重量份数的组分：

[0007]

[0008] 以及，

[0009] 一种铁氧体/聚酰胺复合材料制备方法，包括如下步骤：

[0010] 将如下重量份数的铁氧体磁粉、聚酰胺、环状聚酯、偶联剂、抗氧剂，润滑剂，分散剂、分散剂及着色剂混炼，得到聚酰胺复合材料前体

[0011] 将该铁氧体/聚酰胺复合材料前体进行挤出处理，得到聚酰胺复合材料，[0012]

[0013] 本发明实施例进一步提供上述铁氧体/聚酰胺复合材料在家电，计算机，通讯设备，汽车以及军工产品中的应用。

[0014] 本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料，通过环状聚酯和偶联剂的改性作用，显著的增加了加工流动性，能够广泛的用于制作注塑产品，所注塑得到的产品具有优异机械性能，磁性能优异且稳定。本发明实施例制备方法，操作简单、成本低廉，对设备要求低，非常适于工业化生产。

附图说明

[0015] 图1本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料制备方法流程图。

具体实施方式

[0016] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0017] 本发明实施例提供铁氧体/聚酰胺复合材料，包括如下重量份数的组分：

[0018]

[0019] 具体地，本发明实施例中所述的重量份数的单位为克、千克或吨。

[0020] 具体地，该铁氧体磁粉(铁氧体微粒)是指由三氧化二铁和一种或几种其他金属氧化物(例如：氧化镍、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶等)构成的金属氧化物，是一种磁性材料；该铁氧体具体没有限制，例如可以是锰锌铁氧体、镍锌铁氧体、镁铁氧体、锶铁氧体等，优选为各向异性锶铁氧体；本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料中铁氧体为颗粒状，颗粒粒径为0.1-10微米；该铁氧体的重量份数为72-92份，优选为80-90份。

[0021] 具体地，该聚酰胺为PA6或PA12，其中PA6优选相对粘度为2.4粘的PA6，例如，新会美达锦纶股份有限公司生产，商品牌号M2400；或岳阳巴陵石化公司生产，商品牌号YH400；或日本宇部公司生产，商品牌号1013B。PA12为美国杜邦公司生产，商品牌号159L；或瑞士EMS公司生产，商品牌号L20G；或德国郝司特公司生产，商品牌号X1988HB。通过加入聚酰胺，一方面可作为粘结剂有效地粘合磁粉，另一方面提供铁氧体/聚酰胺复合材料基本的成型加工流动性和物理机械强度。本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料中聚酰胺的重量份数为5-17份，优选为6-12份。

[0022] 具体地，该环状聚酯是指，分子量为1000-100000的大分子寡环状聚对苯二甲酸丁二醇酯化合物；例如，美国赛克利克斯公司生产，商品牌号CBT100；或东莞禄亚高分子材料有限公司生产，商品牌号AT-100。该环状聚酯与聚酰胺有极佳的相容性，能有效地提高了复合材料的注塑加工流动性，促进铁氧体磁粉在成型过程中的均匀分散性，使复合材料表现出优异稳定的磁性能。该环状聚酯的重量份数为2-8份，优选为3-6份。

[0023] 具体地，该偶联剂选自钛酸酯偶联剂、铬络合物偶联剂及硅烷偶联剂等，优选为硅烷偶联剂，该硅烷偶联剂例如KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171；优选γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)，例如，美国联合碳化物公司生产，商品牌号A-174；或日本信越化学公司生产，商品牌号KBM-503；或美国道康宁化学公司生产，商品牌号SH-6030。通过加入偶联剂，能够有效地连接铁氧体磁粉和聚酰胺，增加铁氧体/聚酰胺复合材料的流动性，有利于提高铁氧体在复合材料中的分散性；特别是KH-570，是铁氧体磁粉与聚酰胺之间优异的偶联剂，在促进分散方面与环状聚酯有良好的复配作用，并能显著提高复合材料的物理机械强度。该偶联剂的重量份数为0.5-2，优选为1份。

[0024] 具体地，该抗氧剂，润滑剂，分散剂，着色剂混合物中，抗氧剂，润滑剂，分散剂，着色剂之间没有重量份数比例的限制，根据实际的生产需要加入；该抗氧剂，润滑剂，分散剂，着色剂均为市售产品，没有具体限制。抗氧剂如1010：四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯；或1076：β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯；或1098：N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺，或1790：1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苄基)-1，3，5-三嗪-2，4，6(1H，3H，5H)-三酮等。润滑剂如硬脂酸锌，硬脂酸正丁酯，油酸酰胺，亚乙基双硬脂酰胺，单硬脂酸甘油酯等。
分散剂如液体石蜡，氧化聚乙烯蜡，羟基硬脂酸甲酯，聚二甲基硅氧烷等。着色剂如碳黑，二氧化钛白，氧化铁棕，群青蓝，永固红，酞青绿等。该该抗氧剂，润滑剂，分散剂，着色剂混合物的重量份数为0.5-2，优选为1份。

[0025] 本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料，通过环状聚酯和偶联剂的改性作用，显著的增加了加工流动性，能够广泛的用于制作注塑产品，所注塑得到的产品具有优异机械性能，磁性能优异且稳定。

[0026] 请参阅图1，图1显示本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料制备方法流程图，包括如下步骤：

[0027] 步骤S01，将如下重量份数的铁氧体磁粉、聚酰胺、环状聚酯、偶联剂、抗氧剂，润滑剂，分散剂、分散剂及着色剂混炼，得到聚酰胺复合材料前体；

[0028] 步骤S02，将该铁氧体/聚酰胺复合材料前体进行挤出处理，得到聚酰胺复合材料，

[0029]

[0030] 具体地，该铁氧体、聚酰胺、环状聚酯、偶联剂、抗氧剂、润滑剂、分散剂、偶联剂及着色剂等和前述的相同，在此不重复阐述。

[0031] 具体地，步骤S01中，混炼步骤使用的设备没有限制，例如捏合机，混炼机，密炼机，优选密炼机，混炼时间为5-20分钟，温度控制在200-280℃；通过混炼处理，使得铁氧体/聚酰胺复合材料前体中各个组分均匀混合。

[0032] 具体地，步骤S02中，该挤出处理步骤具体为：所使用的挤出设备没有限制，例如双螺杆挤出机，其中螺杆长径比为28～44；挤出处理步骤中工艺参数为：

[0033] 一区温度210～250℃，二区温度220～260℃，三区温度220～270℃，四区温度220～260℃，机头温度为230～280℃，挤出处理时间为0.5～2分钟，挤出处理压力10～
30MPa。

[0034] 本发明实施例制备方法，操作简单、成本低廉，对设备要求低，非常适于工业化生产。

[0035] 本发明实施例进一步提供上述铁氧体/聚酰胺复合材料在家电，计算机，通讯设备，汽车以及军工产品中的应用。

[0036] 以下结合具体实施例对上述铁氧体/聚酰胺复合材料及制备方法进行详细阐述。

[0037] 实施例一

[0038] 本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料包括如下重量份数的组分：

[0039] 重量份数为80的铁氧体磁粉，重量份数为12的PA6树脂，重量份数为6的环状聚酯，重量份数为1的KH-570，重量份数为1的抗氧剂，润滑剂，分散剂及抗紫外剂混合物。

[0040] 本发明实施例聚酰胺复合材料制备方法，包括如下步骤：

[0041] a，将重量份数为80的铁氧体磁粉，重量份数为12的PA6树脂，重量份数为6的环状聚酯，重量份数为1的KH-570，重量份数为1的抗氧剂，润滑剂，分散剂及抗紫外剂混合物，放入密炼机中进行充分混炼15分钟，混炼温度230℃，得到聚酰胺复合材料前体；

[0042] b，将该聚酰胺复合材料前体放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆直径为35mm，螺杆长度与直径的比例为32∶1，挤出温度分别为一区温度230℃，二区温度240℃，三区温度220℃，四区温度230℃，机头温度245℃，挤出处理时间
1min，挤出处理压力为15MPa。

[0043] 实施例二

[0044] 本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料包括如下重量份数的组分：

[0045] 重量份数为90的铁氧体磁粉，重量份数为5的PA6树脂，重量份数为3的环状聚酯，重量份数为1的KH-570，重量份数为1的抗氧剂，润滑剂，分散剂及抗紫外剂混合物。

[0046] 本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料制备方法，包括如下步骤：

[0047] a，将重量份数为90的铁氧体磁粉，重量份数为5的PA6树脂，重量份数为3的环状聚酯，重量份数为1的KH-570，重量份数为1的抗氧剂，润滑剂，分散剂及抗紫外剂混合物，放入密炼机中进行充分混炼18分钟，混炼温度235℃，得到聚酰胺复合材料前体；

[0048] b，将该聚酰胺复合材料前体放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出，造粒，双螺杆挤出机的螺杆直径为35mm，螺杆长度与直径的比例为40∶1，挤出温度分别为一区温度250℃，二区温度270℃，三区温度260℃，四区温度270℃，机头温度275℃，挤出处理时间
1.5min，挤出处理压力为13MPa。

[0049] 实施例三

[0050] 本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料包括如下重量份数的组分：

[0051] 重量份数为80的铁氧体磁粉，重量份数为12的PA12树脂，重量份数为6的环状聚酯，重量份数为1的KH-570，重量份数为1的抗氧剂，润滑剂，分散剂及抗紫外剂混合物。

[0052] 本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料制备方法，包括如下步骤：

[0053] a，将重量份数为80的铁氧体磁粉，重量份数为12的PA12树脂，重量份数为6的环状聚酯，重量份数为1的KH-570，重量份数为1的抗氧剂，润滑剂，分散剂及抗紫外剂混合物，放入密炼机中进行充分混炼15分钟，混炼温度210℃，得到聚酰胺复合材料前体；

[0054] b，将该聚酰胺复合材料前体放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出，造粒，双螺杆挤出机的螺杆直径为35mm，螺杆长度与直径的比例为36∶1，挤出温度分别为一区温度210℃，二区温度230℃，三区温度220℃，四区温度220℃，机头温度235℃，挤出处理时间
2min，挤出处理压力为16MPa。

[0055] 实施例四

[0056] 本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料包括如下重量份数的组分：

[0057] 重量份数为90的铁氧体磁粉，重量份数为5的PA12树脂，重量份数为3的环状聚酯，重量份数为1的KH-570，重量份数为1的抗氧剂，润滑剂，分散剂及抗紫外剂混合物。

[0058] 本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料制备方法，包括如下步骤：

[0059] a，将重量份数为90的铁氧体磁粉，重量份数为5的PA12树脂，重量份数为3的环状聚酯，重量份数为1的KH-570，重量份数为1的抗氧剂，润滑剂，分散剂及抗紫外剂混合物，放入密炼机中进行充分混炼12分钟，混炼温度215℃，得到聚酰胺复合材料前体；

[0060] b，将该聚酰胺复合材料前体放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出，造粒，双螺杆挤出机的螺杆直径为35mm，螺杆长度与直径的比例为44∶1，挤出温度分别为一区温度215℃，二区温度235℃，三区温度225℃，四区温度225℃，机头温度245℃，挤出处理时间
1.5min，挤出处理压力为18MPa。

[0061] 实施例五

[0062] 本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料包括如下重量份数的组分：

[0063] 重量份数为72的铁氧体磁粉，重量份数为17的PA12树脂，重量份数为7的环状聚酯，重量份数为2的KH-570，重量份数为2的抗氧剂，润滑剂，分散剂及抗紫外剂混合物。

[0064] 本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料制备方法，包括如下步骤：

[0065] a，将重量份数为72的铁氧体磁粉，重量份数为17的PA12树脂，重量份数为7的环状聚酯，重量份数为2的KH-570，重量份数为2的抗氧剂，润滑剂，分散剂及抗紫外剂混合物，放入密炼机中进行充分混炼12分钟，混炼温度215℃，得到聚酰胺复合材料前体；

[0066] b，将该聚酰胺复合材料前体放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出，造粒，双螺杆挤出机的螺杆直径为35mm，螺杆长度与直径的比例为44∶1，挤出温度分别为一区温度215℃，二区温度235℃，三区温度225℃，四区温度225℃，机头温度245℃，挤出处理时间
1.5min，挤出处理压力为18MPa。

[0067] 实施例六

[0068] 本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料包括如下重量份数的组分：

[0069] 重量份数为92的铁氧体磁粉，重量份数为5的PA12树脂，重量份数为2的环状聚酯，重量份数为0.5的KH-570，重量份数为0.5的抗氧剂，润滑剂，分散剂及抗紫外剂混合物。

[0070] 本发明实施例铁氧体/聚酰胺复合材料制备方法，包括如下步骤：

[0071] a，将重量份数为92的铁氧体磁粉，重量份数为5的PA12树脂，重量份数为2的环状聚酯，重量份数为0.5的KH-570，重量份数为0.5的抗氧剂，润滑剂，分散剂及抗紫外剂混合物，放入密炼机中进行充分混炼12分钟，混炼温度215℃，得到聚酰胺复合材料前体；

[0072] b，将该聚酰胺复合材料前体放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出，造粒，双螺杆挤出机的螺杆直径为35mm，螺杆长度与直径的比例为44∶1，挤出温度分别为一区温度215℃，二区温度235℃，三区温度225℃，四区温度225℃，机头温度245℃，挤出处理时间
1.5min，挤出处理压力为18MPa。

[0073] 对比例一

[0074] 本对比例铁氧体/聚酰胺复合材料包括如下重量份数的组分：

[0075] 重量份数为90的铁氧体磁粉，重量份数为9的PA6树脂，润滑剂，分散剂及抗紫外剂混合物。

[0076] 本对比例铁氧体/聚酰胺复合材料制备方法，包括如下步骤：

[0077] a，将重量份数为90的铁氧体磁粉，重量份数为9的PA6树脂，润滑剂，分散剂及抗紫外剂混合物，放入密炼机中进行充分混炼18分钟，混炼温度235℃，得到聚酰胺复合材料前体；

[0078] b，将该聚酰胺复合材料前体放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出，造粒，双螺杆挤出机的螺杆直径为35mm，螺杆长度与直径的比例为40∶1，挤出温度分别为一区温度250℃，二区温度270℃，三区温度260℃，四区温度270℃，机头温度275℃，挤出处理时间
1.5min，挤出处理压力为13MPa。

[0079] 对比例二

[0080] 本对比例铁氧体/聚酰胺复合材料包括如下重量份数的组分：

[0081] 重量份数为90的铁氧体磁粉，重量份数为9的PA12树脂，重量份数为1的抗氧剂，润滑剂，分散剂及抗紫外剂混合物。

[0082] 本对比例铁氧体/聚酰胺复合材料制备方法，包括如下步骤：

[0083] a，将重量份数为90的铁氧体磁粉，重量份数为9的PA12树脂，重量份数为1的抗氧剂，润滑剂，分散剂及抗紫外剂混合物，放入密炼机中进行充分混炼12分钟，混炼温度215℃，得到聚酰胺复合材料前体；

[0084] b，将该聚酰胺复合材料前体放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出，造粒，双螺杆挤出机的螺杆直径为35mm，螺杆长度与直径的比例为44∶1，挤出温度分别为一区温度215℃，二区温度235℃，三区温度225℃，四区温度225℃，机头温度245℃，挤出处理时间
1.5min，挤出处理压力为18MPa。

[0085] 性能测试

[0086] 将上述实施例一、二、三及四、对比例一和二的铁氧体/聚酰胺复合材料进行测试，其性能评价方式及实行标准为：

[0087] 将完成造粒的材料在100℃的鼓风烘箱中干燥3-6小时，然后将干燥好的材料在磁场注射成型机上进行注射成型制样，注射成型模温控制在100℃。密度按ASTM D792标准进行，试样尺寸30mm×30mm弯曲性能测试按ASTM D790标准进行，试样尺寸为128mm×13mm×3.2mm，弯曲速度为3mm/min，跨距为64mm；熔融指数按ASTM D1238标准，采用275℃，5kg的负荷进行测试；悬臂梁冲击强度按ASTM D256标准进行，试样尺寸为
63.5mm×12.7mm×4.2mm，缺口尺寸为试样厚度的五分之一。剩余磁感应强度，磁感矫顽力，内禀矫顽力和最大磁能积数测试按IEC 404-5标准进行。试样尺寸为r＝5mm×10mm的圆柱体。

[0088] 实施例一至四和对比例一与二的铁氧体/聚酰胺复合材料的综合性能通过测试所得的密度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度，剩余磁感应强度和最大磁能积数值进行评判，结果如表1所示。

[0089] 表1实施例与对比例的对比

[0090]

[0091]

[0092] 从表1中可以看出，随着铁氧体磁粉的增加，复合材料的弯曲强度和弯曲模量也相应增加，熔融指数稍微下降，其中磁性能增加尤其明显，说明增加铁氧体磁粉的含量是提高复合材料的磁性能的有效方法；在相同的铁氧体磁粉含量的条件下，环状聚酯和偶联剂的加入，大大提高了复合材料的物理机械性能，与及熔融指数和磁性能。

[0093] 综上所述，本发明所制备的聚酰胺复合材料，与常规铁氧体注塑磁聚酰胺材料相比，具有良好的流动性，及优异的物理机械性能和磁性能。能满足家电，计算机，通讯设备，汽车，以及军工产品等高端领域的使用需求，特别适合一些大型复杂的注塑磁配件的设计应用。本发明实施例制备方法，操作简单、成本低廉，对设备要求低，非常适于工业化生产，具有广阔的应用前景。

[0094] 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。