一種阻燃磁性棒材的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于新型復合材料技術領域，具體涉及一種阻燃磁性棒材的制備方法，得 到的產品可用于航空航天領域。
【背景技術】
[0002] 人類最早的阻燃歷史可追溯至煉金術和羅馬帝國時代，據Claudius年鑒記載，在 公元前83年，S卩用鐵和錯的二硫酸鹽溶液處理木城堡以阻燃；Fenimore和Martin根據材 料在不同氧濃度中的燃燒情況，反復測定了使材料持續燃燒所需的最低氧濃度，得到了很 好的重復性，提出了"氧指數"的概念，從而使得阻燃材料的燃燒性能有了科學的定量手段， 對現代阻燃科學技術產生了深遠的影響，并得到十分廣泛的運用。自1986年以，阻燃領域 內開展了多溴二苯醚類阻燃劑的毒性與環境問題的爭議一一即所謂Dioxin問題之爭，促進 了十溴二苯醚新型替代品(包括膨脹型阻燃劑及無鹵阻燃劑)的研究與開發。阻燃劑的無鹵 化、抑煙及減毒已成為當前和今后阻燃研究領域的前沿課題，但新的、性能優異的溴系和磷 系阻燃劑仍在不斷地從實驗室走向市場。
[0003] 中國是世界上最先發現物質磁性現象和應用磁性材料的國家。早在戰國時期就有 關于天然磁性材料(如磁鐵礦）的記載。磁性材料具有磁有序的強磁性物質，廣義還包括可 應用其磁性和磁效應的弱磁性及反鐵磁性物質。磁性是物質的一種基本屬性。物質按照 其內部結構及其在外磁場中的性狀可分為抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性物 質。鐵磁性和亞鐵磁性物質為強磁性物質，抗磁性和順磁性物質為弱磁性物質。磁性材料 按性質分為金屬和非金屬兩類，功能磁性材料主要有磁致伸縮材料、磁記錄材料、磁電阻材 料、磁泡材料、磁光材料，旋磁材料以及磁性薄膜材料等，反映磁性材料基本磁性能的有磁 化曲線、磁滯回線和磁損耗等。
[0004] 隨著合成高分子材料的迅速發展，使得圍繞材料而進行的阻燃技術研究日益廣泛 和深入，逐漸形成了包括阻燃劑的制備與性質、阻燃材料與阻燃處理技術、阻燃機理和阻燃 環境效果評價等較完整的學科研究體系。一些發達國家先后制定出各種具有法律效力的阻 燃法規和評價材料燃燒性能的標準，為阻燃技術的發展創造了極為有利的條件。現代高科 技的競爭在很大程度上依賴于材料科學的發展。復合材料是新型材料，因其阻燃、強度高、 剛度大、重量輕、可設計、抗疲勞、耐高溫、減振等多樣化的功能和出色的性能，在近30年來 的航空、航天、能源、交通、機械、建筑、化工、生物醫學和體育等領域得到廣泛應用，21世紀 材料領域已經張開雙臂迎接復合材料時代的到來，隨著復合材料開發和應用，復合材料已 形成網絡滲透到各個行業領域當中。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的是提供一種阻燃磁性棒材的制備方法，制備的阻燃磁性棒材具有優 異的耐熱性、阻燃性，可作為馬達轉芯材料、變壓器鐵芯材料應用于電子電氣、電動機械等 領域。
[0006] 為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：一種阻燃磁性棒材的制備方法， 包括以下步驟： (1) 雙酚A氰酸酯單體于10(TC攪拌10分鐘后加入三甲基硅氧基硅酸酯，繼續攪拌40 分鐘；然后加入六水合硝酸鋅、雙酚A環氧樹脂，繼續攪拌90分鐘，于150°C攪拌8分鐘；得 到樹脂預聚物； (2) 將納米四氧化三鐵分散于去離子水中，然后加入十二烷基苯磺酸和燒結釹鐵硼粉 體；然后于170°C下水熱反應2小時；然后過濾反應液，去離子水洗濾餅，烘干后加入鈦酸 酯，混合均勻后得到填料； (3) 將樹脂預聚物與磷化合物混合，于120°C攪拌10分鐘；然后加入填料，于120°C攪 拌70分鐘；然后加入異構十一醇聚氧乙烯醚磷酸酯鉀鹽，于140°C攪拌10分鐘得到復合體 系；然后將復合體系注入涂有脫模劑的模具中，在真空條件下模壓，即得到阻燃磁性棒材； 所述磷化合物的化學結構式為：
[0007] 本發明中，步驟（2)中，所述納米四氧化三鐵、十二烷基苯磺酸、燒結釹鐵硼粉體、 鈦酸酯的質量比為1 : 0.01 : 1.4 : 0.004 ;所述填料的粒徑為480~620nm。
[0008] 本發明中，步驟（1)中，雙酚A氰酸酯單體、三甲基硅氧基硅酸酯、六水合硝酸鋅、 雙酚F環氧樹脂的質量比為1 : 0.2~0.3 : 0.18~0.21 : 0.90~0.93。三甲基硅氧 基硅酸酯不僅利于體系的分散，增加固體材料的組分粘接性，與六水合硝酸鋅協同，在燃燒 產生高溫的時候還能吸收熱量，防止阻燃失效，同時增加體系各有機組分的反應性，提高磁 棒材料的綜合性能。
[0009] 本發明中，步驟（3)中，樹脂預聚物、磷化合物、填料、異構十一醇聚氧乙烯醚磷酸 酯鉀鹽的質量比為1 : 0.10~0.12 : 0.31~0.35 : 0.005~0.006。磷化物可以與樹 脂基體，包括氰酸酯與環氧樹脂形成穩定的阻燃機構，并且有效增加樹脂之間以及樹脂與 其他組成之間的相容性，從而保證阻燃性的同時，提高材料的耐熱性。
[0010] 本發明中，步驟（3)中，模壓壓力為5MPa，溫度為180°C，時間為28分鐘。優選在 模壓后進行后處理，后處理工藝為208°C處理36分鐘。
[0011] 本發明中，有機物體系為樹脂基復合體系的主要粘接成分，剛性的納米填料能均 勻地分散在樹脂中，提高其固化物的強度與耐熱水平；特別的本發明加入了十二烷基苯磺 酸與異構十一醇聚氧乙烯醚磷酸酯鉀鹽，避免了復合界面之間出現孔洞，不會妨礙聚合物 互穿網絡的形成，保證固化復合板的強度。對有機無機介電材料而言，有機物是耐熱性的短 板，本發明的材料中存在特殊大共輒電子鍵結構而變得非常穩定，且具有特別高的耐熱 性。
[0012] 樹脂固化包括凝膠-固化-后處理過程，在固化過程中放熱，與固化程度和產品的 物理、力學性能有著密切的關系。高的放熱溫度有利于樹脂固化，但過高的放熱溫度則是有 害的，可以引起樹脂體積收縮的增加和微裂紋的出現，這對于用于電子電氣領域的磁性材 料是十分不利的；本發明磷化合物、鈦酸酯的加入可以有效地降低樹脂固化最高放熱峰，而 同時對凝膠時間的不影響，配合制備工藝，有效降低材料體積收縮率，從而得到性能優異的 產品。
[0013] 本發明利用十二烷基苯磺酸處理填料，避免了常規填料存在懸掛鍵對有機物性能 的不利影響，材料在受熱和燃燒時可以形成更致密的保護層，達到優異的熱氧屏蔽效應，從 而賦予材料優異的耐熱性和阻燃性；同時創新的制備方法保證填料中四氧化三鐵與釹鐵硼 粉體相輔相成，保證體系優良的磁性能。因此本發明還公開了根據上述方法制備的阻燃磁 性棒材。
[0014] 由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點： 本發明提供的制備方法工藝簡單有效，無機納米顆粒具有均勻的分散度，制備過程屬 于化學過程，形成的無機物與樹脂間的表面結合力大大強于傳統的物理機械摻混的表面結 合力；本發明公開的磁性棒材料在受熱和燃燒時可以形成更致密的保護層，達到優異的熱 氧屏蔽效應，從而賦予材料優異的耐熱性和阻燃性，同時力學性能、磁性能良好；尤其是本 發明利用的原料體系組成合理，各組成分之間相容性好，綜合聚合物、無機粒子兩組分的優 點，改善兩組分的缺點，從而提高得到材料的綜合性能；固化效果好，交聯結構均勻，小分子 化合物可以作為高分子有機物的相容劑，一方面增加體系各組分的相容性，另一方面避免 熱壓固化時形成交聯不均的缺陷，保證樹脂體系形成穩定的結構，取得了意想不到的效果。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合實施例對本發明作進一步描述： 本實施例所用原料都為市購，屬于工業品；其中磷化合物的化學結構式為：
固化工藝為，模壓壓力為5MPa，溫度為180°C，時間為28分鐘，在模壓后進行后處理，后 處理工藝為208°C處理36分鐘。
[0016] 實施例--種阻燃磁性棒材的制備方法，包括以下步驟： (1) 100g雙酚A氰酸酯單體于KKTC攪拌10分鐘后加入20g三甲基硅氧基硅酸酯，繼 續攪拌40分鐘；然后加入18g六水合硝酸鋅、90g雙酚A環氧樹脂，繼續攪拌90分鐘，于 150°C攪拌8分鐘；得到樹脂預聚物； (2) 將100g納米四氧化三鐵分散于去離子水中，然后加入10g十二烷基苯磺酸和1400g 燒結釹鐵硼粉體；然后于170°C下水熱反應2小時；然后過濾反應液，去離子水洗濾餅，烘干 后加入4g鈦酸酯，混合均勻后得到填料，填料的粒徑為480~620nm; (3) 將100g樹脂預聚物與12g磷化合物混合，于120°C攪拌10分鐘；然后加入31g填 料，于120°C攪拌70分鐘；然后加入0.6g異構十一醇聚氧乙烯醚磷酸酯鉀鹽，于140°C攪 拌10分鐘得到復合體系；然后將復合體系注入涂有脫模劑的模具中，在真空條件下模壓， 即得到阻燃磁性棒材。
[0017] 實施例二