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。
摘要第3-5页
abstract第5-6页
主要符号第10-11页
1.绪论第11-29页
    1.1 引言第11-12页
    1.2 粘结磁体成型方法第12-15页
        1.2.1 模压成型第12-13页
        1.2.2 注塑成型第13页
        1.2.3 挤出成型第13页
        1.2.4 流动温压成型第13-14页
        1.2.5 3D打印成型第14-15页
    1.3 锶铁氧体第15-19页
        1.3.1 锶铁氧体制备方法第15-16页
        1.3.2 锶铁氧体晶型第16-17页
        1.3.3 铁氧体材料磁性与磁学参数第17-19页
    1.4 偶联剂第19-24页
        1.4.1 硅烷偶联剂第20-21页
        1.4.2 钛酸酯偶联剂第21-22页
        1.4.3 双金属偶联剂第22-23页
        1.4.4 有机铬偶联剂第23-24页
    1.5 粘结磁体用粘接剂第24-26页
        1.5.1 热固性粘结剂第24-25页
        1.5.2 热塑性粘结剂第25页
        1.5.3 其他粘结剂第25-26页
    1.6 本课题的研究目的、意义及研究内容第26-29页
        1.6.1 研究目的及意义第26-27页
        1.6.2 研究内容第27-29页
2.实验方法第29-37页
    2.1 实验原料及设备第29-31页
        2.1.1 实验原料第29-30页
        2.1.2 实验设备第30-31页
    2.2 试验方法第31-33页
        2.2.1 磁粉表面改性第31-32页
        2.2.2 磁粉与树脂共混和成型第32-33页
    2.3 实验表征方法第33-37页
        2.3.1 气孔率和体积密度第33页
        2.3.2 熔融流动性测定(MFR)第33-34页
        2.3.3 磁性能参数第34-35页
        2.3.4 抗压强度测试(R_c)第35页
        2.3.5 场发射扫描电子显微镜分析第35页
        2.3.6 金相偏光显微结构测试第35-37页
3.偶联剂对尼龙6/锶铁氧体粘结磁体性能的影响第37-45页
    3.1 偶联剂对颗粒料黏度影响第38-39页
    3.2 偶联剂对致密程度影响第39-40页
    3.3 偶联剂对抗压强度影响第40-42页
    3.4 偶联剂对磁性能影响第42-44页
    3.5 本章小结第44-45页
4.不同锶铁氧体添加量时偶联剂作用效果对比第45-49页
    4.1 偶联剂对颗粒料黏度影响第45页
    4.2 偶联剂对致密程度影响第45-46页
    4.3 偶联剂对抗压强度影响第46-47页
    4.4 偶联剂对磁性能影响第47-48页
    4.5 本章小结第48-49页
5.尼龙6改性酚醛树脂对粘结磁体性能影响第49-57页
    5.1 实验条件确定第49-52页
        5.1.1 酚醛树脂/六亚甲基四胺固化机理第49-50页
        5.1.2 磁粉填充率的确定第50页
        5.1.3 偶联剂种类的确定第50-51页
        5.1.4 原料混合方式确定第51-52页
    5.2 PA6/PF/粘结剂热分析第52-53页
    5.3 尼龙6添加量对抗压强度影响第53-55页
    5.4 尼龙6添加量对磁性能影响第55-56页
    5.5 本章小结第56-57页
6.结论与展望第57-59页
    6.1 结论第57页
    6.2 展望第57-59页
参考文献第59-65页
硕士研究生期间发表论文第65-67页
致谢第67页
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