大师作文网影响磁性复合材料磁特性的因素
来源：学生作业帮 编辑：大师作文网作业帮 分类：综合作业 时间：2024/11/11 18:26:29
影响磁性复合材料磁特性的因素
随便写点就行
随便写点就行
1.1.1 磁粉
磁粉性能的好坏是直接影响磁性复合物材料性能的关键因素之一.磁粉性能的优劣与材料、组成、颗粒大小、粒度分布及制造工艺有关.
1.1.1.1 材料种类与组成的影响
铁磁粉末都可以与塑料复合,目前通常使用钡、铭铁氧体为主.原因是钡、钮铁氧体具有磁特
性稳定、矫顽力高、电阻率高、密度小、价廉等优
点.它们的晶体结构为六角晶型,分子式为
M06Fe203 (M为Ba, Sr, Mn, Pb等).除了铁氧体
之外,还有使用衫钻稀土合金制造塑料磁体.稀土
类塑料磁体比铁氧体塑料磁体的磁性能高得多.它
是今后发展电子仪器、通讯设备理想的磁性元件.
铁氧体磁粉价格便宜,易于加工,稳定性好,但磁
性能较差.SMC03类磁粉稳定性差,成型中易氧
化,其复合永磁长期使用温度低.S1n2Co17类磁粉,
其磁性能比SMCo3磁粉优异得多,热稳定性也有较
大幅度的提高.NdFeB类磁粉的热稳定性差,易腐
蚀生锈,加人Co, Ni等元素可使性能得到改善
1.1.1.2颗粒大小的影响
磁粉颗粒的大小是影响磁性复合材料性能的重
要因素.据文献报道,铁氧体和Sm俩 类粉体的矫
顽力是由磁体内部的晶粒成核机制所控制,而
Sm2嘶7和熔一淬法生产的微晶NdFeB类磁粉的矫
顽力是由晶粒内部的畴壁钉扎所决定,对于矫顽力
受成核机制所控制的磁粉,当磁粉颗粒尺寸大小接
近单畴尺寸时,其矫顽力明显提高,抗退磁能力明
显增大[[3,41,如一般铁的矫顽力约为80A/m,而粒
径小于20m的铁,其矫顽力却增大了1001〕倍[[6]
但当尺寸再减小到约6mn时其矫顽力反而又下降
到零,表现出超顺磁性[[61.对于矫顽力受钉扎机制
控制的磁粉,其矫顽力不受颗粒大小的影响,这类
磁粉颗粒的大小主要由填充密度和制造工艺等因素
决定.
1.1.1.3 粒径分布的影响
磁粉粒度分布以及粒子形状对于填充率、加工
性能和取向度都有重要影响.磁粉颗粒大小分布范
围适宜,将有利于提高材料的填充密度,有利于磁
粉在树脂中分布均匀,从而提高磁性能.这主要由
复合方法决定:传统的复合方法是在聚合物中直接
加人磁粉,由于磁粉很细,很容易团聚成粒径较大
的颗粒;在塑料熔融过程中,由于树脂粘度较大,
不利磁粉的取向,因而造成磁性能下降.此外,适
宜的颗粒大小分布有利于成型时混合物流动[[71
1.1.1.4 磁特性的影响
磁粉本身的磁特性直接影响磁体 (制品)的性
能.与烧结磁体不同,塑料磁体成型之后不再进行
烧结.因此用于制造塑料磁体的磁粉必须反应完
全、结晶完整、并达到一定的密度、细度.
1.1.1.5制备工艺的影响
传统的磁粉制备是用研磨法,在研磨过程中,
易使晶粒产生变形,造成内应力,这对于最终磁体
(制品)的性能不利,必须通过退火处理来消除.
此外,为了增强磁粉与塑料的亲和力,须控制磁粉
含水量及对表面进行活化处理.作者运用化学共沉
淀法通过控制反应条件制得合适的粒径、粒径分布
及晶型的磁性微粒,并在磁性微粒形成的过程中包
覆上一层表面活性剂,这有以下优点:(1)因为化
学共沉淀法是使磁粉由小到大生长成纳米级微粒,
避免了传统研磨法可能产生的晶粒变形,简化了生
产工艺;(2)可以使磁性微粒与单体及其聚合物相
容性改善;(3)因降低了磁粉微粒的表面活性,减
少了与外界氧化物接触的面积,所以大大提高了磁
性微粒的稳定性.
1.1.2 聚合物粘结剂
聚合物在聚合物基磁性复合材料中主要起粘结
剂的作用,它将磁粉及各种助剂粘结起来赋予必要
的加工性和机械特性.尽管大多数聚合物都可用来
制备聚合物基磁性复合材料,但是为了获得加工性
能和机械性能优良的制品,有必要对聚合物进行选
择和改性,所选用的聚合物应尽可能满足熔融粘度
低、机械强度高、热稳定性好等要求.
各种树脂对磁性能有一定的影响,例如,在使
用烯烃与乙烯醇共聚物时,其磁性能比使用聚乙烯
和聚丙烯差些.即使同一类型的聚酞胺树脂,由于
种类不同,其磁性能也有差异.资料报道:当铁氧
体粉末含量质量分数为88%时,尼龙一12的磁性
能最高,其次是尼龙一11,再次为尼龙一6,尼龙
一66最低〔s].又如四川大学的崔香福等人曾用空
气和乙醇等离子体来处理聚丙烯塑料磁体,研究表
明等离子处理过的PP与磁粉相容性有了很大的提
高,改善了PP与磁粉的混炼性、PP塑磁的流变性
及磁粉在PP中分布的均匀性[[91.国内已有学者在
这方面作了一些系统的研究〔10,11].近年来,由于
出现了一种新型的磁性材料— 高分子有机磁性材
料,人们尝试着用这种磁性聚合物取代传统的非磁
性聚合物作为聚合物基复合磁性材料的粘结剂.四
川大学的刘颖等人在这方面做了一些研究「121,结
果表明:磁性高分子材料含量降低,磁性高分子粘
结磁体的最大磁能积、剩磁、矫顽力均升高,内票
矫力略为下降,但在含相同体积分数磁粉情况下,
磁性高分子粘结磁休的磁性能比非磁性高分子粘结
磁体的磁性能高,温度稳定性差不多.
1.1.3加工助剂
在传统方法生产的聚合物磁性复合材料成型
中,由于磁粉的填充量很高,磁粉与聚合物的摩擦
阻力很大、流动性差,不利于磁粉颗粒沿易磁化轴
方向取向.为了改善这种状况,人们常加人加工助
剂来改善流动性,提高磁粉的取向度.常用的加工
助剂有增塑剂、润滑剂、稳定剂及表面处理剂等.
其中表面处理剂最为重要,这是因为磁粉属于亲水
性物质而树脂属于亲油性物质,因此它们之间的亲
和性很差.此外,磁粉表面的微孔中吸附的空气和
水分也妨碍树脂和助剂对磁粉的浸润,使磁粉和树
脂复合后难以分散均匀,因此影响复合物熔体的流
动性和成型加工性.因此,须控制磁粉含水量以及
对磁粉表面进行处理.通常加人兼有亲水基团和亲
油基团的偶联剂 (如有机硅、有机钦)、硬脂酸、
油酸等,使磁粉表面吸附一层偶联剂薄膜,通过偶
联剂覆盖于磁粉粒子表面形成亲油层,从而改善磁
粉与树脂间的亲和性,二者相容性得到提高,使磁
粉与树脂相互问分散更均匀,同时流动性也得到改
善.实验证明:经偶联剂处理过的磁粉与树脂相互
分散均匀川,相容性得到改善,使其复合熔体的流
动性提高,从而能够顺利地进行成型加工.
磁粉性能的好坏是直接影响磁性复合物材料性能的关键因素之一.磁粉性能的优劣与材料、组成、颗粒大小、粒度分布及制造工艺有关.
1.1.1.1 材料种类与组成的影响
铁磁粉末都可以与塑料复合,目前通常使用钡、铭铁氧体为主.原因是钡、钮铁氧体具有磁特
性稳定、矫顽力高、电阻率高、密度小、价廉等优
点.它们的晶体结构为六角晶型,分子式为
M06Fe203 (M为Ba, Sr, Mn, Pb等).除了铁氧体
之外,还有使用衫钻稀土合金制造塑料磁体.稀土
类塑料磁体比铁氧体塑料磁体的磁性能高得多.它
是今后发展电子仪器、通讯设备理想的磁性元件.
铁氧体磁粉价格便宜,易于加工,稳定性好,但磁
性能较差.SMC03类磁粉稳定性差,成型中易氧
化,其复合永磁长期使用温度低.S1n2Co17类磁粉,
其磁性能比SMCo3磁粉优异得多,热稳定性也有较
大幅度的提高.NdFeB类磁粉的热稳定性差,易腐
蚀生锈,加人Co, Ni等元素可使性能得到改善
1.1.1.2颗粒大小的影响
磁粉颗粒的大小是影响磁性复合材料性能的重
要因素.据文献报道,铁氧体和Sm俩 类粉体的矫
顽力是由磁体内部的晶粒成核机制所控制,而
Sm2嘶7和熔一淬法生产的微晶NdFeB类磁粉的矫
顽力是由晶粒内部的畴壁钉扎所决定,对于矫顽力
受成核机制所控制的磁粉,当磁粉颗粒尺寸大小接
近单畴尺寸时,其矫顽力明显提高,抗退磁能力明
显增大[[3,41,如一般铁的矫顽力约为80A/m,而粒
径小于20m的铁,其矫顽力却增大了1001〕倍[[6]
但当尺寸再减小到约6mn时其矫顽力反而又下降
到零,表现出超顺磁性[[61.对于矫顽力受钉扎机制
控制的磁粉,其矫顽力不受颗粒大小的影响,这类
磁粉颗粒的大小主要由填充密度和制造工艺等因素
决定.
1.1.1.3 粒径分布的影响
磁粉粒度分布以及粒子形状对于填充率、加工
性能和取向度都有重要影响.磁粉颗粒大小分布范
围适宜,将有利于提高材料的填充密度,有利于磁
粉在树脂中分布均匀,从而提高磁性能.这主要由
复合方法决定:传统的复合方法是在聚合物中直接
加人磁粉,由于磁粉很细,很容易团聚成粒径较大
的颗粒;在塑料熔融过程中,由于树脂粘度较大,
不利磁粉的取向,因而造成磁性能下降.此外,适
宜的颗粒大小分布有利于成型时混合物流动[[71
1.1.1.4 磁特性的影响
磁粉本身的磁特性直接影响磁体 (制品)的性
能.与烧结磁体不同,塑料磁体成型之后不再进行
烧结.因此用于制造塑料磁体的磁粉必须反应完
全、结晶完整、并达到一定的密度、细度.
1.1.1.5制备工艺的影响
传统的磁粉制备是用研磨法,在研磨过程中,
易使晶粒产生变形,造成内应力,这对于最终磁体
(制品)的性能不利,必须通过退火处理来消除.
此外,为了增强磁粉与塑料的亲和力,须控制磁粉
含水量及对表面进行活化处理.作者运用化学共沉
淀法通过控制反应条件制得合适的粒径、粒径分布
及晶型的磁性微粒,并在磁性微粒形成的过程中包
覆上一层表面活性剂,这有以下优点:(1)因为化
学共沉淀法是使磁粉由小到大生长成纳米级微粒,
避免了传统研磨法可能产生的晶粒变形,简化了生
产工艺;(2)可以使磁性微粒与单体及其聚合物相
容性改善;(3)因降低了磁粉微粒的表面活性,减
少了与外界氧化物接触的面积,所以大大提高了磁
性微粒的稳定性.
1.1.2 聚合物粘结剂
聚合物在聚合物基磁性复合材料中主要起粘结
剂的作用,它将磁粉及各种助剂粘结起来赋予必要
的加工性和机械特性.尽管大多数聚合物都可用来
制备聚合物基磁性复合材料,但是为了获得加工性
能和机械性能优良的制品,有必要对聚合物进行选
择和改性,所选用的聚合物应尽可能满足熔融粘度
低、机械强度高、热稳定性好等要求.
各种树脂对磁性能有一定的影响,例如,在使
用烯烃与乙烯醇共聚物时,其磁性能比使用聚乙烯
和聚丙烯差些.即使同一类型的聚酞胺树脂,由于
种类不同,其磁性能也有差异.资料报道:当铁氧
体粉末含量质量分数为88%时,尼龙一12的磁性
能最高,其次是尼龙一11,再次为尼龙一6,尼龙
一66最低〔s].又如四川大学的崔香福等人曾用空
气和乙醇等离子体来处理聚丙烯塑料磁体,研究表
明等离子处理过的PP与磁粉相容性有了很大的提
高,改善了PP与磁粉的混炼性、PP塑磁的流变性
及磁粉在PP中分布的均匀性[[91.国内已有学者在
这方面作了一些系统的研究〔10,11].近年来,由于
出现了一种新型的磁性材料— 高分子有机磁性材
料,人们尝试着用这种磁性聚合物取代传统的非磁
性聚合物作为聚合物基复合磁性材料的粘结剂.四
川大学的刘颖等人在这方面做了一些研究「121,结
果表明:磁性高分子材料含量降低,磁性高分子粘
结磁体的最大磁能积、剩磁、矫顽力均升高,内票
矫力略为下降,但在含相同体积分数磁粉情况下,
磁性高分子粘结磁休的磁性能比非磁性高分子粘结
磁体的磁性能高,温度稳定性差不多.
1.1.3加工助剂
在传统方法生产的聚合物磁性复合材料成型
中,由于磁粉的填充量很高,磁粉与聚合物的摩擦
阻力很大、流动性差,不利于磁粉颗粒沿易磁化轴
方向取向.为了改善这种状况,人们常加人加工助
剂来改善流动性,提高磁粉的取向度.常用的加工
助剂有增塑剂、润滑剂、稳定剂及表面处理剂等.
其中表面处理剂最为重要,这是因为磁粉属于亲水
性物质而树脂属于亲油性物质,因此它们之间的亲
和性很差.此外,磁粉表面的微孔中吸附的空气和
水分也妨碍树脂和助剂对磁粉的浸润,使磁粉和树
脂复合后难以分散均匀,因此影响复合物熔体的流
动性和成型加工性.因此,须控制磁粉含水量以及
对磁粉表面进行处理.通常加人兼有亲水基团和亲
油基团的偶联剂 (如有机硅、有机钦)、硬脂酸、
油酸等,使磁粉表面吸附一层偶联剂薄膜,通过偶
联剂覆盖于磁粉粒子表面形成亲油层,从而改善磁
粉与树脂间的亲和性,二者相容性得到提高,使磁
粉与树脂相互问分散更均匀,同时流动性也得到改
善.实验证明:经偶联剂处理过的磁粉与树脂相互
分散均匀川,相容性得到改善,使其复合熔体的流
动性提高,从而能够顺利地进行成型加工.