磁性复合材料及其制备方法和应用与流程

本公开涉及磁性材料，特别是涉及磁性复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚苯硫醚（pps）具有耐高温、耐腐蚀、尺寸稳定、绝缘优异等特性，同时pps大分子结构的组成相对简单，主链由苯环和硫原子交替排列，具有较好的链对称性和规整性，与铁氧体粉体、钕铁硼粉体等磁性粉体复合可制备高性能塑磁材料，在汽车、电子电气等领域具有广阔的应用前景。

2、然而，纯pps材料本身硬而脆，断裂伸长率通常低于2%，当其与模量高且与pps基体界面结合弱的铁氧体粉体等磁性粉体复合时，所得磁性复合材料的韧性差，制品易开裂，难以满足弯曲、弯折或柔性成型等使用场景的要求。

3、为解决上述问题，现有技术中常采用弹性体增韧改性pps来提高磁性复合材料的韧性。例如，专利cn116178956b公开了一种改性pps及铁氧体/改性pps塑磁材料，其通过引入支化聚乙烯（如eba、ema、eaa、eea等）提高pps的冲击韧性。然而，上述弹性体增韧工艺虽然能提高磁性复合材料的韧性，但在实际使用中，往往会导致磁性复合材料的热变形温度显著下降以及强度降低，难以同时实现高韧性、高磁性能、高耐热性与良好加工流动性的平衡。

4、因此，亟需提供一种兼具高韧性、高磁性能、高耐热性与良好加工流动性的特性的磁性复合材料。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种磁性复合材料及其制备方法和应用，该磁性复合材料兼具高韧性、高磁性能、高耐热性与良好加工流动性的特性，能够更好的适用于柔性磁体、传感器、水泵转子等注塑磁体的使用。

2、一种磁性复合材料，所述磁性复合材料包括改性磁粉、线性聚苯硫醚树脂、极性接枝共聚物、端环氧基聚醚砜低聚物以及表面包覆有聚醚醚酮低聚物的纳米二氧化硅，其中，所述改性磁粉包括磁粉以及依次包覆于所述磁粉表面的偶联剂层和聚烯二醇层。

3、在其中一个实施例中，所述改性磁粉还满足以下条件中的至少一条：

4、（1）所述偶联剂层与所述聚烯二醇层的质量比为1:0.5-1:1.5；

5、（2）所述改性磁粉中磁粉的质量分数为98%-99.5%；

6、（3）所述磁粉选自铁氧体磁粉和/或稀土永磁磁粉；

7、（4）所述偶联剂层中偶联剂选自硅烷偶联剂和/或磷酸酯偶联剂；

8、（5）所述聚烯二醇层中聚烯二醇选自聚丁二烯二醇、端羟基聚丁二烯-丙烯腈共聚二醇、氢化聚丁二烯二醇、1,2-聚丁二烯二醇中的至少一种。

9、在其中一个实施例中，所述线性聚苯硫醚树脂的重均分子量为35000-45000。

10、在其中一个实施例中，所述极性接枝共聚物还满足以下条件中的至少一条：

11、（1）所述极性接枝共聚物的接枝率为1.8%-2.2%；

12、（2）所述极性接枝共聚物选自苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐中的至少一种。

13、在其中一个实施例中，所述端环氧基聚醚砜低聚物的数均分子量为2000-3000。

14、在其中一个实施例中，所述表面包覆有聚醚醚酮低聚物的纳米二氧化硅还满足以下条件中的至少一条：

15、（1）所述表面包覆有聚醚醚酮低聚物的纳米二氧化硅的粒径为50nm-150nm；

16、（2）所述表面包覆有聚醚醚酮低聚物中纳米二氧化硅的粒径为15nm-25nm；

17、（3）所述聚醚醚酮低聚物的数均分子量为1000-5000。

18、在其中一个实施例中，所述磁性复合材料还满足以下条件中的至少一条：

19、（1）所述极性接枝共聚物与所述端环氧基聚醚砜低聚物的质量比为5:5-7:3；

20、（2）在所述磁性复合材料中，所述改性磁粉的质量分数为80%-90%，所述线性聚苯硫醚树脂的质量分数为8%-18%，所述极性接枝共聚物的质量分数为0.5%-1.4%，所述端环氧基聚醚砜低聚物的质量分数为0.45%-0.6%，所述表面包覆有聚醚醚酮低聚物的纳米二氧化硅的质量分数为0.2%-0.5%；

21、（3）所述磁性复合材料还包括助剂，所述助剂选自润滑剂和/或抗氧化剂，且所述助剂在所述磁性复合材料中的质量分数为0.1%-0.3%。

22、一种所述的磁性复合材料的制备方法，包括如下步骤：

23、将磁粉依次经偶联剂与聚烯二醇原位包覆，在磁粉表面依次形成偶联剂层和聚烯二醇层，得到改性磁粉；

24、将改性磁粉、线性聚苯硫醚树脂、极性接枝共聚物、端环氧基聚醚砜低聚物以及表面包覆有聚醚醚酮低聚物的纳米二氧化硅混合，然后经熔融挤出、造粒，得到磁性复合材料。

25、在其中一个实施例中，所述磁性复合材料的制备方法，还满足以下条件中的至少一条：

26、（1）偶联剂与聚烯二醇均经有机溶剂稀释，其中，所述偶联剂与所述有机溶剂的质量比为1:3-1:6，所述聚烯二醇与所述有机溶剂的质量比为1:3-1:6；

27、（2）所述偶联剂与所述聚烯二醇的质量比为1:0.5-1:1.5；

28、（3）制备改性磁粉的具体步骤如下：将磁粉依次与偶联剂、聚烯二醇混合，在磁粉表面依次形成偶联剂层和聚烯二醇层，得到改性磁粉，其中，混合转速为600rpm-1500rpm，混合温度为80℃-120℃，混合时间为10min-15min；

29、（4）将改性磁粉、线性聚苯硫醚树脂、极性接枝共聚物、端环氧基聚醚砜低聚物以及表面包覆有聚醚醚酮低聚物的纳米二氧化硅混合的步骤中，还添加助剂，所述助剂选自润滑剂和/或抗氧化剂；

30、（5）将改性磁粉、线性聚苯硫醚树脂、极性接枝共聚物、端环氧基聚醚砜低聚物以及表面包覆有聚醚醚酮低聚物的纳米二氧化硅混合的步骤中，混合转速为80rpm-200rpm，混合温度为80℃-120℃，混合时间为30min-60min；

31、（6）经熔融挤出、造粒的步骤中，温度为280℃-330℃，螺杆转速为50rpm-150rpm。

32、一种所述的磁性复合材料在注塑磁体中的应用。

33、本公开的磁性复合材料，通过特定结构的改性磁粉、线性聚苯硫醚树脂、极性接枝共聚物、端环氧基聚醚砜低聚物以及表面包覆有聚醚醚酮低聚物的纳米二氧化硅的复配使用，其中，改性磁粉结构中的偶联剂层作为刚性内层，与磁粉牢固结合，聚烯二醇层作为柔性外层吸收冲击能量，在大幅提高磁性复合材料的断裂伸长率和抗冲击韧性的同时，确保磁性复合材料具有高的耐热性和强度；极性接枝共聚物作为主要增韧剂，有效提高线性聚苯硫醚树脂的韧性，提升磁性复合材料的整体韧性；端环氧基聚醚砜低聚物替代传统低耐热弹性体，作为反应性微交联改性剂，其耐热性接近线性聚苯硫醚树脂，可有效避免热变形温度下降，同时其端环氧基团能够与线性聚苯硫醚树脂及极性接枝共聚物发生微交联反应，有效提高各组分的界面结合力，从而协同提高磁性复合材料的韧性和界面结合强度；表面包覆有聚醚醚酮低聚物的纳米二氧化硅充当界面铆钉，显著改善线性聚苯硫醚树脂与极性接枝共聚物之间的相容性，防止相分离，同时纳米二氧化硅提供增强作用，确保了磁性复合材料具有高的拉伸强度与弯曲强度。此外，端环氧基聚醚砜低聚物及表面包覆有聚醚醚酮低聚物的纳米二氧化硅的加入不会显著增加熔体粘度，确保了良好的加工流动性。因此，本公开的磁性复合材料兼具高韧性、高磁性能、高耐热性与良好加工流动性的特性，能够更好的适用于柔性磁体、传感器、水泵转子等注塑磁体的使用。