[發(fā)明專利]含聚苯硫醚的注塑永磁復合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110333887.2
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102504534A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設計）人: 劉穎;李軍;楊凱
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L81/02
• 分類號: C08L81/02;C08K3/38;C08K3/28;C08K3/22;B29C45/77;B29C45/78
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 黃幼陵

技術領域

本發(fā)明屬于粘結永磁復合材料領域，特別涉及三種永磁粉末與聚苯硫醚樹脂復合而成的注塑永磁復合材料及其制備方法。

背景技術

注塑永磁復合材料由永磁粉末(永磁鐵氧體粉末、稀土釹鐵硼NdFeB磁粉等)和高分子樹脂(尼龍PA系列樹脂、熱塑性聚酯彈性體TPEE等)復合而成，成型后的永磁器件具有形狀復雜、尺寸精度高以及磁性能優(yōu)異等特點，廣泛應用于家用電器、儀器儀表、汽車工業(yè)和電子信息等領域。

在家用空調(diào)、汽車空調(diào)、冰箱冰柜等制冷電器及設備中大量應用的CFCs(氯氟烴)和HCFCx(氫氯氟烴)型制冷劑(即氟立昂)是破壞大氣臭氧層的主要物質(zhì)(破壞臭氧層潛值ODP分別為1.0和0.055)，而且運行中它們還排放大量溫室氣體(全球變暖潛值GWP分別為8500和1700)，對環(huán)境造成嚴重污染。根據(jù)蒙特列爾協(xié)議，全球?qū)⒃?040年完全停用氟立昂制冷劑。HFC(氫氟烴，如R134a，R410A等)型制冷劑是目前比較理想的環(huán)保制冷劑，因為此類制冷劑不會破壞臭氧層，溫室氣體排放量也較低(ODP和GWP分別為0和1300)。制冷劑需與冷凍機油協(xié)同作用才能使壓縮機正常運行，但HFC型制冷劑與傳統(tǒng)礦物質(zhì)冷凍機油不溶合，須用PolyalkyleneGlycol(PAG)或PolyoleEster(POE)型冷凍機油。但PAG和POE化學性質(zhì)比較活躍，容易與其它材料(如尼龍PA、聚乙烯PE等)發(fā)生反應(如PA酰胺基團中的氫和羰基與PAG的羥基發(fā)生反應等)，使其發(fā)生溶解或溶脹等現(xiàn)象。目前，制冷電器和設備中的核心器件-電子膨脹閥中的轉(zhuǎn)子磁體一般采用PA樹脂為粘結劑，難以抵御PAG或POE的腐蝕；同時，冷凍機油的長期作用要求樹脂具有較好的耐低溫性能(電子膨脹閥的工作溫度在-30℃～70℃之間)，但常規(guī)PA樹脂低溫性能很差(PA6在-20℃就已脆化)，難以滿足使用要求。為此，要求注塑永磁復合材料采用的樹脂可以抵抗PAG或POE冷凍機油的腐蝕。

另一方面，采用變頻技術取代傳統(tǒng)定頻技術，制冷電器及設備可在低能耗狀態(tài)下以較小的溫差波動實現(xiàn)快速控溫，達到節(jié)能目的。要實現(xiàn)快速控溫，電子膨脹閥中的各向同性多極轉(zhuǎn)子磁體需提供較強的表面磁場，因而要求制備轉(zhuǎn)子磁體的注塑永磁復合材料具有較高的永磁性能。

為此，國內(nèi)外一般采用稀土永磁粉末來制備高性能聚苯硫醚(PPS)基注塑永磁復合材料來滿足要求。James?Carlberg等人公布了PPS/釤鈷SmCo注塑永磁復合材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性(US6737451B1)；日本住友金屬生產(chǎn)牌號為Wellmax-S2P的PPS/SmCo注塑磁體，最大磁能積(BH)_max達到60-72kJ/m³，但Co資源為稀缺戰(zhàn)略資源，SmCo永磁粉末成本昂貴，難以規(guī)模應用。日本Mate公司生產(chǎn)牌號為RNI-PS70的PPS/NdFeB注塑粒料及磁體，(BH)_max達到53.3kJ/m³；日本住友金屬生產(chǎn)牌號為Wellmax-NS的PPS/NdFeB注塑磁體，其(BH)_max達到28-56kJ/m³，并申請了PPS/NdFeB復合磁體的制備專利(JP8335506(A))；國內(nèi)浙江工業(yè)大學也公布了NdFeB/PPS注射成型顆粒料的制備方法(CN200710067880.4)，制備的復合磁體(BH)_max達到32-40kJ/m³。雖然PPS/NdFeB永磁復合材料的性能滿足要求，但存在以下問題：由于稀土資源的限制，NdFeB磁粉的成本也很高(稀土Nd價格已超過1000元/公斤)，極大限制永磁復合材料的規(guī)模生產(chǎn)；PPS樹脂注塑溫度高(一般在300℃以上)，NdFeB磁粉的抗氧化性差，注塑后復合材料的磁性能受到影響；NdFeB磁粉粒徑大且形狀不規(guī)則，難與樹脂充分混合，導致注塑時復合熔體流動性相對較差，影響復合材料性能。