一种低密度磁性材料的制备方法
技术领域
本发明属于磁性材料技术领域，具体涉及一种低密度磁性材料的制备方法。
背景技术
磁性材料是采用磁粉、粘结剂和加工助剂混合制作而成的磁体。磁性材料广泛应用在家用电器、电动玩具、打印设备和汽车工业中。常规工艺制备的磁性材料的密度一般在5g/cm3以上。
微球发泡剂是一种热塑性空心聚合物微球，由热塑性聚合物外壳和封入的液态烷烃气体组成。这些空心球的平均直径范围从10至50μm，真密度为1，000至1，300kg/m3。当加热时，壳内气体压力增加并且热塑性外壳软化，从而使膨胀微球体积显著增加。当冷却时，膨胀微球外壳再次变硬，体积固定。
目前，尚未发现通过使用微球发泡剂来制备低密度磁性材料的现有技术。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明提供一种低密度磁性材料的制备方法，能够解决现有技术中磁性材料密度大的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种低密度磁性材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取60-70份重量份的各向异性锶铁磁粉用0.1-0.3重量份钛酸酯偶联剂在高速搅拌机搅拌改性得到改性磁性材料；
2)向步骤1)中的改性磁性材料中加入18-35重量份聚乙烯树脂、1-2重量份蒙脱土、0.5-1.5重量份聚丙烯接枝马来酸酐和0.1-0.3重量份微球发泡剂，高速搅拌得到复合磁粉；
3)混炼挤出：将复合磁粉用双螺杆挤出机在第一温度下混炼挤出，制成粒径2-5mm的含磁母粒；
4)注塑成型：将所述含磁母粒在注塑机于第二温度下注塑成型，成型时在磁场进行取向。
在本发明中，通过添加微量的微球发泡剂作为磁性材料的发泡原料，将微球发泡剂与改性磁性材料混合，利用聚乙烯树脂能够提供粘接力，将各向异性锶铁磁粉和其他原材料粘接成型，注塑获得的磁性材料呈微发泡状态，能够有效减小磁性材料的密度。
优选地，所述微球发泡剂的起始粒径为20-40μm。
优选地，所述微球发泡剂的起始发泡温度为160-200℃。
在本发明中，在磁性材料混炼挤出和注塑过程中所述微球发泡剂采用日本松本的超高温膨胀型微球发泡剂，其型号为F-190D(起始粒径为30-40μm，起始发泡温度160-170℃)、F-230D(起始粒径为20-35μm，起始发泡温度180-190℃)和F-260D(起始粒径为20-35μm，起始发泡温度190-200℃)中的一种。
优选地，所述第一温度低于微球发泡剂的起始发泡温度高于聚乙烯树脂的熔点；且所述第二温度高于发泡剂的起始发泡温度。
聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，作为粘接剂用于磁性材料，具有耐低温性好、无毒、稳定性好和不易吸湿的优点。优选地，所述聚乙烯树脂为高密度聚乙烯或低密度聚乙烯。
高密度聚乙烯硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；优选地，所述聚乙烯树脂为高密度聚乙烯，且所述微球发泡剂为F-260D。
优选地，所述第一温度为160-180℃，所述第二温度为240-260℃。
结合粘接剂聚乙烯树脂的熔点和微球发泡剂的发泡温度，在混炼挤出步骤，控制第一温度低于微球发泡剂的起始发泡温度高于聚乙烯树脂的熔点，能够控制微球发泡剂在混炼挤出过程中不发泡膨胀，使制备磁性材料的各原料能够均匀的混合熔炼；在注塑成型步骤，控制所述第二温度高于发泡剂的起始发泡温度能够使得微球发泡剂在高温下发泡，注塑磁性材料的体积膨大，获得低密度磁性材料。
优选地，所述钛酸酯偶联剂为异丙基三(焦磷酸二辛酯)钛酸酯。异丙基三(焦磷酸二辛酯)钛酸酯能够很好的用于各向异性锶铁磁粉的表面改性，改性后的各向异性锶铁磁粉能与聚乙烯树脂和其余辅料很好的相容。
优选地，所述蒙脱土为超支化季铵盐改性有机蒙脱土。超支化季铵盐改性有机蒙脱土与聚乙烯树脂和微球发泡剂之间相容性好。
优选地，步骤2)所述高速搅拌的速度为1000-1200r/min，时间为15-30min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：结合粘接剂聚乙烯树脂的熔点和微球发泡剂的发泡温度，在混炼挤出步骤，控制第一温度低于微球发泡剂的起始发泡温度高于聚乙烯树脂的熔点，能够控制微球发泡剂在混炼挤出过程中不发泡膨胀，磁性材料的各原料能够得到均匀的混合熔炼；在注塑成型步骤，控制所述第二温度高于发泡剂的起始发泡温度能够使得微球发泡剂在高温下发泡，注塑磁性材料的体积膨大，获得低密度磁性材料。
具体实施方式
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。下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1
1)取65份重量份的各向异性锶铁磁粉用0.2重量份异丙基三(焦磷酸二辛酯)钛酸酯在高速搅拌机于转速800r/min下搅拌45min得到改性磁性材料；
2)向步骤1)中的改性磁性材料中加入28重量份高密度聚乙烯树脂、1.5重量份超支化季铵盐改性有机蒙脱土、1重量份聚丙烯接枝马来酸酐和0.02重量份F-260D微球发泡剂，在1100r/min下搅拌20min得到复合磁粉；
3)混炼挤出：将复合磁粉用双螺杆挤出机在160-180℃下混炼挤出，制成粒径2-5mm的含磁母粒；
4)注塑成型：将所述含磁母粒在注塑机于240-260℃下注塑成型，成型时在磁场进行取向，制得的磁性材料的密度为2.36g/cm3。
实施例2
1)取70份重量份的各向异性锶铁磁粉用0.1重量份异丙基三(焦磷酸二辛酯)钛酸酯在高速搅拌机于转速1000r/min下搅拌30min得到改性磁性材料；
2)向步骤1)中的改性磁性材料中加入18重量份高密度聚乙烯树脂、2重量份超支化季铵盐改性有机蒙脱土、1.5重量份聚丙烯接枝马来酸酐和0.03重量份F-260D微球发泡剂，在1000r/min下搅拌15min得到复合磁粉；
3)混炼挤出：将复合磁粉用双螺杆挤出机在160-180℃下混炼挤出，制成粒径2-5mm的含磁母粒；
4)注塑成型：将所述含磁母粒在注塑机于240-260℃下注塑成型，成型时在磁场进行取向，制得的磁性材料的密度为2.86g/cm3。
实施例3
1)取60份重量份的各向异性锶铁磁粉用0.3重量份异丙基三(焦磷酸二辛酯)钛酸酯在高速搅拌机于转速1000r/min下搅拌30min得到改性磁性材料；
2)向步骤1)中的改性磁性材料中加入35重量份高密度聚乙烯树脂、2重量份超支化季铵盐改性有机蒙脱土、0.5重量份聚丙烯接枝马来酸酐和0.02重量份F-260D微球发泡剂，在1000r/min下搅拌15min得到复合磁粉；
3)混炼挤出：将复合磁粉用双螺杆挤出机在160-180℃下混炼挤出，制成粒径2-5mm的含磁母粒；
4)注塑成型：将所述含磁母粒在注塑机于240-260℃下注塑成型，成型时在磁场进行取向，制得的磁性材料的密度为2.03g/cm3。
实施例4
1)取60份重量份的各向异性锶铁磁粉用0.2重量份异丙基三(焦磷酸二辛酯)钛酸酯在高速搅拌机于转速1000r/min下搅拌30min得到改性磁性材料；
2)向步骤1)中的改性磁性材料中加入30重量份高密度聚乙烯树脂、1重量份超支化季铵盐改性有机蒙脱土、1.5重量份聚丙烯接枝马来酸酐和0.01重量份F-260D微球发泡剂，在1000r/min下搅拌15min得到复合磁粉；
3)混炼挤出：将复合磁粉用双螺杆挤出机在160-180℃下混炼挤出，制成粒径2-5mm的含磁母粒；
4)注塑成型：将所述含磁母粒在注塑机于240-260℃下注塑成型，成型时在磁场进行取向，制得的磁性材料的密度为2.95g/cm3。
