磁性塑料有很大的发展潜力

科技   科学   2023-05-25 22:05   美国  



  • 序言

             随着现代电子产业的高速应用,使微电子技术的发展突飞猛进,集成电路和超大规模集成电路被广泛应用在航天航空、智能穿戴、智能手机、机器人遥控技术、新能源等领域。

  •       广东立恒新材料导电塑料是将树脂或者生物降解物质和导电物质混合,用塑料的加工方式进行加工的功能型高分子复合材料。主要应用于电子电器、IC集成电路、电磁波屏蔽,以及易燃易爆场合使用的电器产品外壳及结构件、电缆半导电屏蔽料、导电/防静电管道、板材、包装薄膜等领域。







  • 磁性塑料的概念


磁性塑料是一种记录声、光、电等信息并能重新放出功能的高分子材料,主要分为排构型和复合型两种。所谓结构型是指高分子材料本身具有强磁性者;复合型是指以塑料或橡胶为胶黏剂,将磁粉混入其中而制成的磁性体。通常所谓磁性塑料(magnetic plastic)就是指复合型高分子磁性材料中以塑料为胶黏剂的磁性体,俗称为塑料磁铁







磁性塑料概述

      磁性塑料主要由合成树脂与磁粉构成。合成树脂起胶黏剂的作用,磁性塑料所填充的磁粉主要是铁氧体类和稀士类两种磁性塑料所用材料如下。
磁粉塑料的性能主要取决于磁粉材料,当然与所用树脂、磁粉的填充率及成型加工方法也有密切关系。评价磁性塑料的技术指标包括
剩余磁通密度Br.矫顾力 bHc、内禀矫顽力iHc和最大磁能积 (B·H)max。

      磁性塑料的特点是密度小,强度高,保磁性强,易加工成尺寸精度高、薄壁复杂形状的制件,且可与元件整件成型,还可进行焊接、层压和压花纹等二次加工。其制品脆性小,磁性稳定,且易于装配。它的另一优点是价格便宜。




磁性塑料的挑战

磁性塑料的磁吸附力另一方面与磁粉性能有关,磁粉性能越强,成本越高,原材料越难获得,永磁材料成本为普通材料的30-80倍,另外,由于材料极其容易氧化,其表面需进行处理,很难生产加工成薄(0.5mm以下)和宽(1000mm以上)的产品,其超高性能只能用于注塑永磁或烧结永磁,很难用于普通传统压延橡胶磁和塑胶磁。
为了提高吸附力与产品可靠性,不少技术工作者采用普通压敏胶与传统橡胶磁和塑胶磁进行结合,普通压敏胶存在耐候性较差和残胶问题,给使用者带来很大的不便,其残胶主要是因为压敏胶所使用树脂分子链短,分子量小,内聚力低,另外,普通压敏胶涂布在离型膜或离型纸表面,再与磁性材料表面贴合,故其层间粘着力低,长时间与被贴物接触,由于分子链蠕动,很容易出现残胶问题,污染,破坏被贴物表面。



市面常见两种磁性塑料

目前应用较多的是铁氧体磁性塑料和稀土类磁性塑料。

  (1)铁氧体类磁性塑料: 

  此类磁性塑料为目前使用较多的磁性塑料,其所用铁氧体磁粉一般为钡铁氧体磁粉和锶铁氧体磁粉,使用的树脂主要有尼龙6、尼龙66、CPE、PE、PP、EVA、EPS等。科研人员以尼龙6/尼龙66与钡铁氧体和锶铁氧体进行共混体系的研究,并通过树脂共混,研制成功彩色显像管会聚组件用磁性塑料;对PVC/CPE/钡铁氧体磁粉共混体系的研究,并在此加入第三组份LDPE或ACR,以改善其流动性;对CPE为基材的电注箱门封条和微电机磁钢的研制。 

  (2)稀土类磁性塑料的制作目前主要采用压缩成型的方法。其主要工艺过程是:将稀土磁粉进行表面包覆处理后与热固性树脂混合均匀,用750MPa的压力压缩成型,在约150~170℃下固化,通常使用液态双组份环氧树脂或酚醛树脂作粘接剂。 

  磁性塑料广泛应用于电子、电气、仪器仪表、通讯、文教、医疗卫生及日常生活中的诸多领域中,其产量和需求量正在不断地增加,具有很大的发展潜力。





一个完整的磁性塑料配方包括三部分:磁粉(80%~95%)+树脂(5%~20%)+加工助剂(适量)。 

在实际应用中,具体选用何种磁粉,要看对磁性能的要求。除铁氧体类磁粉的磁性较低外,其他磁粉的磁性能高,但不是材料成本高,就是加工成本高,使磁性塑料的总体成本高,只有钕铁硼类磁粉的磁性能高,总体成本处于中等。

因此,对于低磁性要求场合,一般选用铁氧体类磁粉;对于磁性要求高的场合,最好选用钕铁硼类磁粉。铁氧体类磁粉虽磁性一般,但因价格低而常用。

铁氧体类磁粉包括锶铁氧体(SrO·6Fe2O3)和钡铁氧体(BaO·6Fe2O3)两类,因锶铁氧体磁粉的单畴半径大,磁各向异性常数大,较为常用。

在塑料中填充铁氧体类磁粉,复合材料的最大磁能面积可达到13.5kT·A/m。 

稀土类磁粉的磁性十分优异,一般可高出铁氧体类磁粉1.7~17倍之多,但因价格太高,只用于高磁性要求场合,具体如小型电动机、发电机、话筒等音响设备、传感器、继电器、通信设备等。稀土类磁粉有1∶5型和2∶17型两种:1∶5型的稀土元素和过渡金属元素的比例为1∶5,其中稀土元素为钐(Sm)和钕(Nd),过渡金属元素为钴(Co);2∶17型的稀土元素和过渡金属元素的比例为2∶17,其中稀土元素仍为钐(Sm)和钕(Nd),而过渡金属元素的种类很多,具体有钴(Co)、铜(Cu)、铁(Fe)、锆(Zr)、铌(Nb)、镍(Ni)、锰(Mn)及铪(Hf)等。

在塑料中填充稀土类磁粉,复合材料的最大磁能面积可达到135kT·A/m。①磁粉的加入量:一般磁粉的加入量在80%~95%之间,低于此加入量达不到磁性要求。

对稀土类磁粉加入量可比铁氧体类少一点。

②磁粉的粒度:平均粒径为1~1.5μm。 ③磁粉的表面处理:由于磁粉与树脂的相容性差,且加入量大,因此需对磁粉进行表面偶联处理,以提高与树脂的相容性,并可适当改善复合体的加工流动性。

偶联剂可选用钛酸酯类和硅烷类,加入量0.2%~2%。值得注意的是一个磁粉配方内不能同时含有偶联剂和界面活性剂,否则两者会产生对抗作用。用于磁性塑料的磁粉要求反应完全、结晶完整、达到一定的密度和细度。




    • 磁性塑料用途广泛:
      音像器材磁带录音机用耦合器、电唱机用旋转变压器、电视接收机及计算机显示器、显像管、色纯会聚调节磁环、磁带录像机旋转磁头用马达及FG传感器、CD和VCD机的驱动马达、开门电机、耳机磁体及扬声器磁体;

      家用电器:电冰箱、冷藏库、消毒柜、浴室等的门封磁条,洗衣机排水阀电机、定时器电机、电饭锅管座,电视机、录像机、电冰箱、洗衣机、吸尘器等电器的零部件;
      计算机及办公软盘驱动器电机、打字机送纸马达、冷却轴流风机、CRT显示校正装置;静电复印机的显影磁辊、清洗磁辊、传真机中的磁辊、激光打印机磁辊;
      机械钟表中的步进电机;工件固定永磁体、工业机器人用磁传感器、磁控开关、步进电机
      汽车工业汽车无触点分电器磁垫圈、燃料喷射泵用步进电机、防震贴板;
      医疗卫生、文化:磁疗保健品、磁疗床垫、磁疗转子、卫生肥皂盒;磁性绘图板、学生教具、广告、文具、磁性显示黑板;家具中的门扣、各种磁性玩具等。

替代充磁的磁性塑料


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