1.本发明属于有机材料技术领域，具体涉及一种磁性化合物塑料合金材料及其制备方法。


背景技术：

2.磁性塑料是七十年代发展起来的一种新型高分子功能材料，是现代科学技术领域的重要基础材料之一。随着科学技术的发展，日常生活中使用磁性塑料的器件越来越多，如音像器材、家用电器、计算机及办公以及汽车工业等领域的大量使用，使得对磁性塑料的要求越来越高。
3.目前，使用较多的磁性塑料主要是在树脂材料中直接添加磁粉获得的，但由于磁粉的加入，以及加工方法的不同，得到的磁性塑料不仅比较重，而且其综合性能，如力学性能、加工性能、耐热性等对于一些轻量化、高性能化微波电子元件等新型材料无法满足要求。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种磁性化合物塑料合金材料及其制备方法，该磁性化合物塑料合金材料通过使用磁性高分子微球，不仅可以减轻塑料合金材料的重量，通过将磁粉预先包裹在高分子材料中，然后与塑料合金材料混合接枝，相容性好，不仅可以提高其力学性能，还可提高加工性能，适用性好。
5.为实现上述目的，本一种磁性化合物塑料合金材料，按重量份计，所述塑料合金材料的组分包括磁性化合物20-30份，pp30-40份，pet30-40份，填料10-15份，偶联剂1-3份、相容剂2-5份，抗氧化剂0.2-0.6份；
6.所述磁性化合物为磁性高分子微球，所述磁性高分子微球中高分子化合物与磁粉的质量比为2-4:1。
7.本技术方案通过在塑料合金材料中引入磁性高分子微球，相容性好，得到的磁性化合物塑料合金材料不仅力学性能、加工性能好，通过控制磁性高分子微球的原料配比，不仅具有一定的磁性，同时质量轻、价格低廉。
8.进一步地，上述技术方案中，所述所述高分子化合物为聚酰亚胺树脂或4-环已基树脂中的任一种；所述磁粉为氧化铁、二氧化铬或钴-氧化铁中的一种或几种。
9.进一步地，上述技术方案中，所述磁性高分子微球的粒径为0.5-2μm。本技术方案中将微球粒径控制在0.5-2μm，有利于后续加工中的均匀混合，得到的产品质量更佳。
10.进一步地，上述技术方案中，所述填料为云母粉、二氧化硅、膨润土中的任一种；所述偶联剂为硅烷偶联剂。本技术方案中通过加入一定量的无机填料，可提高塑料的力学性能和耐高温性能；采用硅烷偶联剂可增强各材料与树脂之间的粘合强度，提高塑料的综合性能，同时可其它介质的渗透，有利于提高塑料制品的耐老化及电绝缘性能。具体地，硅烷偶联剂可以是kh550、kh560或kh570中的任一种。
11.进一步地，上述技术方案中，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，包括abs-g-mah、pe-g-mah、pp-g-mah中的任一种。本技术方案中采用马来酸酐接枝相容剂可增加聚合物之间的相容性，增大粘接力，增强稳定性，同时可改善无机填料与有机树脂的相容性，提高塑料产品的拉伸强度和冲击强度。
12.进一步地，上述技术方案中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂ca或抗氧剂164中的一种或几种。本技术方案中抗氧剂能有效延缓或抑制聚合物氧化，从而阻止聚合物的老化，本发明的抗氧剂热稳定性好，能延长塑料制品的使用寿命。
13.本发明还提供一种磁性化合物塑料合金材料的制备方法，包括以下具体步骤：
14.s1.磁性化合物的制备：按原料重量份配比，将20-40份高分子化合物加入到反应器中，在氮气环境下，加入40-50份苯四甲酸二酐升温至110-130℃并搅拌20-40min，然后加入10份磁粉、0.2-0.5份分散剂，继续搅拌20-30min，沉积，冷却至常温，干燥，粉碎，得到磁性高分子微球；
15.s2.磁性化合物塑料合金材料的制备：按照原料配方比例，先将pp、pet与填料加入到反应器中，升温至60-80℃，搅拌30-60min，然后将s1中的磁性高分子微球、偶联剂、相容剂和抗氧化剂加入到反应器中，在氮气环境下，高速混合30-50min，再将混合物加入到双螺杆挤出机中，经熔融塑化后、混合挤出、干燥，得到磁性化合物塑料合金材料。
16.进一步地，上述技术方案，s1中，所述升温以3-4℃/min的速度升高，搅拌速度为400-600r/min。
17.进一步地，上述技术方案s2中，所述高速混合的速度为1500-2500r/min。
18.进一步地，上述技术方案，s2中，所述双螺杆挤出温度为220-280℃。
19.本发明具有的有益效果是：
20.本发明通过控制磁粉与高分子材料的配比，将磁粉预先包裹在高分子材料中，得到磁性高分子微球的磁性化合物，重量轻量化，可以减轻塑料合金材料的重量；同时，磁性高分子微球表面的高分子材料与树脂之间通过马来酸酐接枝相容剂进行混合，相容性更好，可提高塑料合金材料力学性能和加工性能；得到的磁性化合物塑料合金材料综合性能好，质量轻，价格低廉，可广泛适用于轻量化、高性能化微波电子元件等新型材料中。
具体实施方式
21.下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例涉及的原料若无特别说明，均为普通市售品，皆可通过市场购买获得。
22.下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：
23.实施例1
24.一种磁性化合物塑料合金材料的制备方法，包括以下具体步骤：
25.s1.磁性化合物的制备：按原料重量份配比，将20份聚酰亚胺树脂加入到反应器中，在氮气环境下，加入40份苯四甲酸二酐升温至110℃并在400r/min速度搅拌40min，然后加入10份磁粉、0.2份硬脂酰胺，继续在400r/min速度搅拌30min，沉积，冷却至常温，干燥，粉碎，得到粒径0.5-2μm磁性高分子微球；
26.s2.磁性化合物塑料合金材料的制备：按照原料配方比例，先将30份pp、40份pet与15份云母粉加入到反应器中，升温至60℃，搅拌60min，然后将s1中的20份磁性高分子微球、
1份kh550、5份abs-g-mah和0.2份抗氧剂ca加入到反应器中，在氮气环境下，在速度为1500r/min高速下混合50min，再将混合物加入到双螺杆挤出机中，经熔融塑化后、混合挤出，挤出温度220-280℃、干燥，得到磁性化合物塑料合金材料。
27.实施例2
28.一种磁性化合物塑料合金材料的制备方法，包括以下具体步骤：
29.s1.磁性化合物的制备：按原料重量份配比，将30份聚酰亚胺树脂加入到反应器中，在氮气环境下，加入45份苯四甲酸二酐升温至120℃并在500r/min速度搅拌30min，然后加入10份氧化铁、0.3份硬脂酰胺，继续在500r/min速度搅拌25min，沉积，冷却至常温，干燥，粉碎，得到粒径0.5-2μm磁性高分子微球；
30.s2.磁性化合物塑料合金材料的制备：按照原料配方比例，先将35份pp、35份pet与12份二氧化硅加入到反应器中，升温至70℃，搅拌50min，然后将s1中的25份磁性高分子微球、2份kh560、3份pp-g-mah和0.4份抗氧剂1010加入到反应器中，在氮气环境下，在速度为2000r/min高速下混合40min，再将混合物加入到双螺杆挤出机中，经熔融塑化后、混合挤出，挤出温度220-280℃、干燥，得到磁性化合物塑料合金材料。
31.实施例3
32.一种磁性化合物塑料合金材料的制备方法，包括以下具体步骤：
33.s1.磁性化合物的制备：按原料重量份配比，将40份4-环已基树脂加入到反应器中，在氮气环境下，加入50份苯四甲酸二酐升温至130℃并在600r/min速度搅拌20min，然后加入10份磁粉、0.5份硬脂酰胺，继续在600r/min速度搅拌20min，沉积，冷却至常温，干燥，粉碎，得到粒径0.5-2μm磁性高分子微球；
34.s2.磁性化合物塑料合金材料的制备：按照原料配方比例，先将40份pp、30份pet与10份膨润土加入到反应器中，升温至80℃，搅拌30min，然后将s1中的30份磁性高分子微球、3份kh570、2份pe-g-mah和0.6份抗氧剂164加入到反应器中，在氮气环境下，在速度为2500r/min高速下混合30min，再将混合物加入到双螺杆挤出机中，经熔融塑化后、混合挤出，挤出温度220-280℃、干燥，得到磁性化合物塑料合金材料。
35.对比例1
36.一种磁性化合物塑料合金材料的制备方法，具体步骤与实施例2相同，只是磁性高分子微球中高分子化合物与磁粉的质量比为1:1。
37.对比例2
38.一种磁性化合物塑料合金材料的制备方法，具体步骤与实施例2相同，只是磁性高分子微球中高分子化合物与磁粉的质量比为5:1。
39.对比例3
40.一种磁性化合物塑料合金材料的制备方法，包括以下具体步骤：
41.按照原料配方比例，先将35份pp、35份pet与12份二氧化硅加入到反应器中，升温至70℃，搅拌50min，然后将s1中的25份氧化铁、2份kh560、3份pp-g-mah和0.4份抗氧剂1010加入到反应器中，在氮气环境下，在速度为2000r/min高速下混合40min，再将混合物加入到双螺杆挤出机中，经熔融塑化后、混合挤出，挤出温度220-280℃、干燥，得到磁性化合物塑料合金材料。
42.对比例4
43.一种磁性化合物塑料合金材料的制备方法，包括以下具体步骤：
44.s1.磁性化合物的制备：按原料重量份配比，将30份聚酰亚胺树脂加入到反应器中，在氮气环境下，然后加入10份氧化铁、0.3份硬脂酰胺，在500r/min速度搅拌25min，得到磁性化合物；
45.s2.磁性化合物塑料合金材料的制备：按照原料配方比例，先将35份pp、35份pet与12份二氧化硅加入到反应器中，升温至70℃，搅拌50min，然后将s1中的25份磁性化合物、2份kh560、3份pp-g-mah和0.4份抗氧剂1010加入到反应器中，在氮气环境下，在速度为2000r/min高速下混合40min，再将混合物加入到双螺杆挤出机中，经熔融塑化后、混合挤出，挤出温度220-280℃、干燥，得到磁性化合物塑料合金材料。
46.磁性化合物塑料合金材料性能测试：
47.采用astm标准对实施例1-3和对比例1-4所制备的磁性化合物塑料合金材料进行拉伸强度、断裂伸长率、热变形温度进行测试，同时测定磁性、密度和塑料成品的加工性能，其结果见表1。
48.表1测试结果表
[0049][0050]
从表1的测试结果可以看出，本发明实施例1-3制备的磁性化合物塑料合金材料力学性能、耐热性能、加工性能良好，磁导率适中，密度小，轻便。
[0051]
对照实施例2和对比例1-2，对比例1中使用过多磁粉时，塑料制品密度增大，不适用于轻量化的新型材料；对比例2中使用过少磁粉时，虽然密度小，轻量化，但是其磁导率过低。
[0052]
对照实施例2和对比例3，对比例3中直接使用无机磁粉，塑料制品密度过大，不适用于轻量化的新型材料。
[0053]
对照实施例2和对比例4，对比例4中不做成磁性高分子微球，而是直接混合，虽然磁导率和密度适中，但是其拉伸强度、断裂伸长率性能相对实施例2较差。
[0054]
综上可知，本发明通过控制磁粉与高分子材料的配比，将磁粉预先包裹在高分子材料中，得到磁性高分子微球的磁性化合物轻量化，可以减轻塑料合金材料的重量；同时，磁性高分子微球表面的高分子材料与树脂之间通过马来酸酐接枝相容剂进行混合，相容性更好，可提高塑料合金材料力学性能和加工性能；得到的磁性化合物塑料合金材料综合性能好，质量轻，价格低廉，可广泛适用于轻量化、高性能化微波电子元件等新型材料中。
[0055]
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。