锶铁氧体—树脂磁性复合材料制备与性能研究

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永磁材料是现代工业中应用十分广泛的功能材料,树脂粘结磁粉磁性复合材料因为其独特的可加工性能,已经被用在生产生活的各个方面。偶联剂对提高粘结磁体的综合性能起重要作用。模压成型与其他成型方法相比,可以使粘结磁体实现更高的磁粉填充率,使其具有优良的磁学和力学综合性能。本文使用挤出造粒-热压成型法制备了尼龙6/锶铁氧体粘结磁体,使用冷压热固法制备了尼龙6/酚醛树脂/锶铁氧体磁性复合材料。借助扫描电子显微镜(SEM)、熔融指数仪(MFR)、偏光显微镜等测试手段,探究了偶联剂种类(硅烷偶联剂KH550、钛酸酯偶联剂TMC311和铝锆偶联剂LD139)和添加量对尼龙6/锶铁氧体粘结磁体性能影响;尼龙6含量对尼龙6/锶铁氧体复合材料性能的影响;尼龙6在酚醛树脂中的添加量对尼龙6/酚醛树脂/锶铁氧体粘结磁体性能的影响。(1)磁粉的填充率为85wt%时,硅烷偶联剂KH550对磁粉的改性可以使粘结磁体形成很好的界面结合,KH550添加量为磁粉的1.7wt%时,得到最大抗压强度,Rc=220.8 MPa,远高于添加TMC311和LD139时的最大值155.4和146.4 MPa;钛酸酯偶联剂TMC311可以使磁性复合材料具有更好的综合磁性能,TMC311添加量为1.5wt%时,磁性参数Br=151.1 mT,Hcj=212.8 kA·m-1,(BH)m=4.09 kJ·m-3,但磁粉与尼龙界面结合较弱,并且添加量过多,尼龙6会被软化,表现出较低强度;铝锆偶联剂LD139的添加可使材料获得最高的加工流动性,对磁粉的保护效果较好,从而获得最高的矫顽力,LD139添加量为1.7wt%时,Hcj=228.0 kA·m-1,此时材料具有更好的抗外界磁场干扰能力。(2)磁粉填充率由85wt%增加到90wt%,Hcj和磁体取向度cosθ减小,Rc、Br、(BH)m增大。90wt%磁粉填充率,KH550用量为1.5wt%,抗压强度达到229.7MPa;TMC311添加量为1.5wt%,Br=163.2 m T,Hcj=169.3 kA·m-1,(BH)m=4.58 kJ·m-3;LD139添加量为1.7wt%时,得到最大矫顽力Hcj=201.7 kA·m-1。模压成型粘结剂含量为10wt%时更适宜填充所选磁粉间空隙。(3)当PA6添加量为PF的15wt%时,尼龙6/酚醛树脂/锶铁氧体粘结永磁的抗压强度达到233.0 MPa,比没有加入尼龙6的样品提高了33.44%,但随着添加量进一步增加又会导致抗压强度下降,磁性能几乎保持不变。主要原因为适量尼龙6缠绕在酚醛树脂中,起到一定的柔性固化剂的作用,尼龙6和酚醛树脂链段之间相互作用的发生增强了体系的抗压强度。
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