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粘结磁体又称磁性塑料,其性能取决于磁粉性能、粘结剂及磁粉颗粒在粘结剂基体中的分布情况。为了提高粘结磁体的性能,传统方法是从配方入手,选择不同的粘结剂、磁粉和助剂;并通过开炼反复剪切铁磁粉/高分子复合材料,促进混合。但这样会破坏铁磁粉晶格的完整性,降低矫顽力,对磁性能产生负面影响。
不同的混合工艺和设备对材料的最终性能有很大的影响。目前国内针对加工工艺和设备对粘结磁体性能影响的研究还很少,混合工艺主要是采用开炼机进行开炼。本文理论上研究了铁磁粉无机粒子在高分子基体氯化聚乙烯(CPE)中的分散与混合对粘结磁体性能的影响。分析了双螺杆挤出机捏合混炼制备粘结磁体的优越性,在比较同向双螺杆和异向双螺杆挤出机特性的基础上,根据铁磁粉/CPE复合材料特性,设计了组合式同向平行双螺杆混炼挤出系统,从螺杆结构、工艺参数等方面对铁磁粉/高分子复合材料CPE混合混炼效果进行系统的研究。研究表明:
1.捏合混炼效果:双螺杆捏合混炼强剪切力场对铁磁粉/高分子复合材料的混合混炼效果有重要的影响。通过观察铁磁粉/CPE挤出物模压样条的SEM照片,发现在螺杆结构一、螺杆结构二情况下,随着双螺杆转速提高,铁磁粉团聚体数量逐渐减少,磁粉颗粒被不断的细化和均化,即混合混炼效果提高;在螺杆结构三情况下,混合混炼效果随转速增加先变好后变差。混炼塑化温度对混合效果也有显著影响:适当提高塑化温度,铁磁粉分散更加均匀,粒径更细,可有效改善铁磁粉与高分子材料的混合状态。螺杆结构对混合效果同样有显著影响:随着捏合块的增加,剪切次数增多,塑化效果更好。对比开炼破碎工艺与双螺杆捏合混炼工艺可知,后者对铁磁粉/CPE共混体系的混合效果明显优于前者。
2.性能影响:将各种螺杆结构、不同螺杆转速、不同温度条件下混炼物在相同模压工艺参数下压制成哑铃状拉伸试样,测试磁性能和力学性能,发现在螺杆结构一、螺杆结构二情况下,随着双螺杆转速提高,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率等力学性能和磁性能增加:在螺杆结构三情况下,力学性能和磁性能先增加后降低。混炼塑化温度对粘结磁体性能亦有显著影响:适当提高的塑化温度增强了磁体性能。随着捏合块的增加,磁体性能增强。对比应用开炼破碎工艺与双螺杆捏合混炼工艺制得的样品可知,后者的力学性能、磁性能明显优于前者。