（材料学专业论文）环保型注射成型用铝镍钴磁性粒料.pdf

华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：? 聋雪奇 日期：2 0 0 4 年11 月2 6 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密团，在主 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“4 ) 作者签名：豫雪青 导师签名：冀化瓦 日期：2 0 0 4 年11 月2 6 日 日期：2 0 0 4 年11 月2 6 日 摘要 摘要 针对欧美等国对家电产品的有关环保立法提出的实际工程难题，通过对本项 目的系统研究，较好地解决了有关彩色显象管中环保型铝镍钴磁性调节片材料问 题。在保证材料使用性能不变的前题下，通过对铝镍钴磁性材料磁性机理的深入 系统研究，结合粘结树脂性能、环保指令要求，选用合适的阻燃剂，重新设计了 阻燃配方，满足了新环保指令的要求。 通过对铝镍钴合金磁性机理的研究，选择对不同钴含量配方的试验，确定了 合金的基本配方中钻含量要在5 左右。选定了粒度的分布范围在2 0 0 3 2 5 目之间 的重量比例应大于7 5 。明确了铝镍钴磁片的实际使用状态是处于充磁曲线的不 饱和状态，充磁曲线的起始磁化率要大。选用了球磨机作为制粉设备。 针对生产过程实际，通过加入p e g m a h 树脂改性改善了磁粒料在注射成型 过程中出现的温度对粘度敏感度过大的问题，方便了生产。p e g m a h 的加入对 磁性粒料的力学性能、阻燃性能、磁性能没有不利影响。p e g m a h 可改善磁粉 与p a 6 两者的界面相容性。热分析表明，p e - - g m a h 可以改善铝镍钴磁性粒料 的热稳定性。 红磷母料与体系相容性较好，从磁性能、阻燃性能看，红磷母料的加入量有 一个最佳值为8p h r 左右。红磷母料不会恶化磁性粒料的力学性能，还可以改善铝 镍钴磁性粒料的热稳定性。红磷母料与氢氧化镁复配阻燃体系的阻燃效果优于单 纯的红磷阻燃母料，但氢氧化镁的生产工艺对阻燃效果和热稳定性有较大影响。 本论文确决了目前市场急需，特别是当我国加入了w t o 以后，我国的电子产 品大量进入欧美等国市场，本项目的意义更显重要，也顺应了当前的环保大趋势。 我国目前彩电产量占世界产量的4 0 以上，近几年来增长势头迅猛，特别是出口 市场已成为拉动我国彩电行业发展的重要因素。目前彩电产量是6 0 0 0 万台年，需 用铝镍钻磁性粒料约8 0 0 n 屯年，现价产值约6 0 0 0 万元以上，因此本项目将产生显 著的社会效益和经济效益，特别是对促进我国彩电及相关产品的出口将起到积极 的作用。 关键词t 铝镍钴磁性粒料；环保；阻燃性；注射成型 华南理工大学硕七学位论文 a b s t r a c t e n v i r o n m e n t a l l yf r i e n d l yg r a n u l e sf o ri n j e c t i o nm o u l d i n go fm a g n e t i c a d j u s t i n g s h e e t s o f c o l o r k i n e s c o p e sw e r ed e v e l o p e ds u c c e s s f u l l y t om e e tt h eo c c i d e n t e n v i r o n m e n t a ll a w sf o rh o m e a p p l i a n c e s t h ef l a m e r e t a r d a n tf o r m u l a t i o n so f a l u m i n u m n i c k e l - c o b a l t m a g n e t i cg r a n u l e s w e r e d e s i g n e db ys y s t e m a t i c a l i n v e s t i g a t i o n o ft h e m a g n e t i cm e c h a n i s ma n dp r o p e r t i e so fm a t r i xr e s i n s ，a n d s e l e c t i o no fa p p r e c i a t ef l a m er e t a r d e r s b yi n v e s t i g a t i n g t h em a g n e t i cm e c h a n i s ma n dv a r y i n gt h e c o m p o s i t i o n s ，t h e p r o p e rc o n c e n t r a t i o no fc o b a l ti nt h em a g n e t i ca l l o yw a sd e t e r m i n e da s5w t a n dt h e w e i g h tp e r c e n t a g eo ft h ep a r t i c l e sw i t hd i a m e t e rb e t w e e n2 0 0 m e s h e sa n d3 2 5m e s h e s s h o u l db eh i g h e rt h a n7 5 t h ef a c t st h a tt h em a g n e t i ca l l o yi su s e di ni t su n s a t u r a t e d r a n g eo fm a g n e t i cc u r v ea n di n i t i a lm a g n e t i z a t i o nr a t i ow e r ed is c l o s e d t h eb a l lm i l l w a ss e l e c t e da st h ep u l v e r i z a t i o ne q u i p m e n t t oo v e r c o m et h e d i s a d v a n t a g eo ft e m p e r a t u r es e n s i t i v i t yo ft h em a g n e t i c g r a n u l e sd u r i n gi n j e c t i o n ，p o l y e t h y l e n eg r a f t e dw i t hm a l e i ca n h y d r i d e ( p e - m a h ) w a s u t i l i z e dt om o d i f yt h ef o r m u l a t i o n s i tw a sf o u n dt h a tt h ea d d i t i o no fp e g - m a hh a d n oa d v e r s ee f f e c t so nt h em e c h a n i c a l ，f l a m er e t a r d a n ta n dm a g n e t i cp r o p e r t i e s t h e i n t e r f a c i a la d h e s i o na n dt h et h e r m a l s t a b i l i t y w e r ei m p r o v e db yt h ea d d i t i o no f p e g - m a h t h em a s t e rb a t c ho fr e d p h o s p h o r u ss h o w e dg o o dc o m p a t i b i l i t yw i t ht h e m a g n e t i cc o m p o s i t i o n s a ss h o w e db yt h em a g n e t i ca n df l a m er e t a r d a n tp r o p e r t i e s ， t h eo p t i m u mc o n c e n t r a t i o no ft h em a s t e rb a t c hw a sd e t e r m i n e da s8p h r t h em a s t e r b a t c ho fr e dp h o s p h o r u sd i dn o ts h o w e da d v e r s ee f f e c t so nt h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e s a n ds h o w e da d v a n t a g e o u se f f e c t so nt h et h e r m a ls t a b i l i t y t h ef i r er e t a r d a n tp r o p e r t y a n do t h e rp r o p e r t i e so fm i x i n g s y s t e mo ft h em a s t e rb a t c ho fr e dp h o s p h o r u sa n d m a g n e s i u mh y d r o x i d ea r eb e t t e rt h a nt h o s eo ft h em a s t e rb a t c ho fr e dp h o s p h o r u s t h e p r o d u c t i o np r o c e s so fm a g n e s i u mh y d r o x i d es h o w e dr e m a r k a b l ee f f e c t so nt h ef l a m e r e t a r d a n c ya n dt h e r m a ls t a b i l i t yo ft h em a g n e t i cc o m p o s i t i o n s a f t e rj o i n i n gt h ew t o ，l a r g ea m o u n to fc h i n e s eh o m ea p p l i a n c e se n t e rt h e o c c i d e n tm a r k e t t h e r e f o r et h ef u l f i l m e n to ft h i sp r o j e c tm e e t st h eu r g e n tn e e do ft h e m a r k e ta n dt h ee n v i r o n m e n t a l l yf r i e n d l yt r e n d k e y w o r d s ：a l u m i n u m - n i c k e l c o b a l tm a g n e t i cg r a n u l e ，e n v i r o m e n t a l l yf r i e n d l y ，f l a m e r e t a r d a n c y ，i n j e c t i o nm o u l d i n g 目录 目录 摘要i a b s t r a c t 。ii 第一章绪论1 1 1 论文的工程背景1 1 1 1 前言1 1 1 2 磁性调节片在彩色显象管中的作用一1 1 1 3 磁性调节片的材料种类及其性能1 1 1 4 我国彩电生产市场情况2 1 1 5 家电产品的有关环保指令政策2 1 1 6 论文的工程意义及市场预期。4 1 2 铝镍钻永磁材料简介4 1 2 1 铝镍钴永磁材料历史4 1 2 2 铝镍钴永磁材料的工艺4 1 2 3 铝镍钴永磁材料的磁性原理5 1 3 铝镍钴磁性调节片在使用中的技术指标要求5 1 4 我国现有铝镍钴磁性粒料的生产工艺及技术状况6 1 5 尼龙的特性与品种7 1 5 1 尼龙的生产工艺7 1 5 2 尼龙的品种7 1 5 3 注射成型尼龙6 的技术指标7 1 6 尼龙的阻燃技术8 1 6 1 尼龙6 的燃烧机理8 1 6 2 尼龙6 的阻燃技术8 1 7 阻燃剂的分类与阻燃机理9 1 7 1 阻燃剂的分类9 1 7 2 阻燃机理简介12 1 9 1 7 3 阻燃燃烧性能的实验评价方法l o 1 8 本论文的研究内容、技术方案和技术创新1 0 第二章铝镍钴磁粉生产工艺与性能的改进12 2 1 合金成份的试验1 2 2 1 1 磁性理论分析1 2 华南理1 = 大学硕十学位论文 2 1 2 铝镍钴磁粉成份调整试验1 2 2 1 3 磁片充磁试验1 3 2 2 铝镍钻合金制粉工艺研究1 4 2 2 1 磁粉粒度与磁性能的关系1 4 2 2 2 不同磁粉粒度组成与磁片充磁一致性的关系1 5 2 2 3 选用合适的制粉生产设备1 5 2 3 本章小结1 6 第三章聚乙烯接枝马来酸酐( p e g - m a h ) 对磁性粒料性能的影响1 8 3 1 引言1 8 3 2 实验部分1 9 3 2 1 实验设备1 9 3 2 2 主要原材料2 0 3 2 3 实验步骤2 0 3 2 4 测试方法2 0 3 3 结果与讨论2 0 3 3 1p e g m a h 对铝镍钴磁性粒料性能的影响2 0 3 3 2p e g m a h 对铝镍钴磁性粒料磁性能的影响2 1 3 3 3 微观形态分析2 1 3 3 4 热重分析2 2 3 4 本章小结2 3 第四章红磷母料对磁粒料性能的影响2 4 4 1 引言2 4 4 2 实验部分2 4 4 2 1 主要原料2 4 4 2 2 实验设备2 4 4 2 3 实验方法2 5 4 3 结果与讨论2 5 4 3 1 红磷加入量对铝镍钴磁性粒料性能的影响2 5 4 3 2 红磷加入量对铝镍钴磁性粒料磁性能的影响2 5 4 3 3 红磷加入量对铝镍钴磁性粒料阻燃性能的影响2 6 4 3 4 微观形态2 7 4 3 5 热重分析2 8 4 4 本章小结2 9 第五章阻燃剂复配试验3 0 5 1 引言一3 0 目录 5 2 实验部分3 0 5 2 1 主要原材料3 0 5 2 2 实验设备和试验方法3 1 5 2 3 实验方案3 1 5 3 结果与讨论31 5 3 1 阻燃剂复配对铝镍钴磁性粒料性能的影响3 1 5 3 2 阻燃剂复配对铝镍钴磁性粒料阻燃性能的影响3 l 5 3 3 阻燃剂复配对铝镍钻磁性粒料磁性能的影响3 2 5 3 4s e m 结果3 2 5 3 4 热重分析3 3 5 4 本章小结3 5 第六章工程应用3 6 第七章结论3 8 7 1 本研究工作的展望与设想：一3 8 参考文献4 0 攻读学位期间发表的与学位论文相关的学术论文4 2 致谢4 3 r i l 第一章绪论 第一章绪论 1 1 论文的工程背景 1 1 1 前言 彩色显像管( c r t ) 中电子束磁性调节片以前大部份采用铁氧体永磁材料，但随 着人们生活水平的提高，大屏幕、高清晰度特别是一些特殊用途彩管要求长时开 机使用( 如家用电脑) 等，对图像稳定性的要求愈来愈高。铝镍钻( a l n i c o ) 材 料由于其居里温度高，磁性能的温度系数小，同时其磁性能中剩磁较高( b r 1 2 0 0 m t ) ，而矫顽力可以较小( h 。j = 4 0 - 5 0 k a m ) ，方便充磁，同永磁铁氧体相比， 产生的气隙磁场强。而永磁铁氧体剩磁b r ( 同性) 一般在2 0 0 一- - 3 0 0 m t ，其矫顽力 h c j 一般在1 6 0 2 4 0 k a m ，甚至更高，磁性相对弱一些，而且磁性参数的温度系 数大，相对来说气隙磁场的稳定性差，但其价格低廉。 国外彩管企业如日本的t d k 、j v c 、东芝电子、荷兰p h i l i p s ( 菲力蒲) 等中 c r t 管材料均在9 0 年代中后期就已使用了永磁铁氧体与铝镍钴材料复合装配作调 节片组。但这些厂家的彩管生产线也已逐步移到亚洲，我国已成为彩电生产大国， 虽然最近几年来液晶显示器( l c d ) 产量大有后来居上的趋势，传统显示器( c r t ) 作为老一代产品，由于其性能价格比仍占有优势，其绝对需求量还是在逐年增加， 对铝镍钴磁性调节片需求量增长速度更快。 1 1 2 磁性调节片在彩色显象管中的作用 彩色显象管由玻璃外壳、电子枪和荧光屏三部分组成，磁性调节片用于偏转 线圈中，偏转线圈由行、场偏转线圈和中心调节器组成，它套在显象管管颈与管 锥体相接处。 由于电子枪装配时，枪的轴线与管颈轴线会不完全重合，以及偏转线圈在管 颈上的位置不合适，会使电子束在无偏转磁场时不能射在荧光屏的中心，造成光 栅偏移哺1 。为了克服这个缺点，用一附加的固定磁场来较正，这种校正叫中心位 置调整。采用的方法是在偏转线圈后边加两个带磁性的中心位置调节片。这就是 磁性调节片在彩色显象管中的作用。 1 1 3 磁性调节片的材料种类及其性能 最初磁性调节片中磁性材料主要是用永磁铁氧体磁性材料，原因是永磁铁氧 体磁性材料生产较早，而且价格较低，特别是在黑白电视机中。但由于其磁性能 相对较低，最大磁能级( b h ) m a x ， k 、 、 、 、l 、h l 、k 、 一 k l 、 忒 足 l 、 l1、 h 度， 图3 - 1 甥料材料的熔体粘度与谳j 蕾的廷系 采片i 商化氏漉空仪喷嘴中l i l l mxl o v l i m 长， 慰兜负载为i m p s ，其他为4 l a i 一离懈度囊乙烯( h i 曲z o x i 0 0 0 卜低懈度聚乙烯 卜乙艘奸蟾求甥村4 一一膳乙烯 卜聚甲酶辨脂卜彪龙卜青帆艘璃 卜高懂度聚厶爝( h - z a x 3 0 0 0 ) 9 - - - 氍破艘醢 f i g3 - 1m e l ti n d e xo fp l a s t i c sv st h et e m p e r a t u r e 1 8 第三章聚乙烯接枝马来酸酐( p e g m a h ) 对磁性粒料性能的影响 = 芒 翻 ；p 最 簟 i i 弋 。、。 太 忒 、 废， 留3 - 2 ，芭j e ，囊乙烯加热时 熔体帖度的变化 i 一尼| 巴2 - - 岛崭鹰聚乙蛞j 卜- 共囊尼龙 卜尼龙帕卜岛惜度粜乙2 f i g3 - 2e f f e c to ft e m p e r a t u r eo nm e l tv i s c o s i t yo fn y l o n a n dp e 通过加入部分聚烯烃与尼龙6 共混，由于聚烯烃为非极性聚合物，它们与强极 性的尼龙6 不具有热力学相容性，为获得满意的共混效果”】，在聚烯烃的分子链 上接枝马来酸酐( m a h ) ，以引入酸酐基团或羧基。当与p a 6 熔融共混时，这些活 性基团可同p a 分子末端的氨基反应实现反应增容，藉以强化两类聚合物的界面粘 结1 7 l 【2 2 1 。调整熔体的粘度与温度的敏感性。 3 2 实验部分 3 2 1 实验设备 表3 1 实验用主要仪器设备 t a b l e3 一m a i ne x p e r i m e n ti n s t r u m e n ta n de q u i p m e n t s 设备名称生产厂家或产地 s j s h z 3 0l d = 3 6 双螺杆挤出机南京橡胶机械厂 塑料注射机日本田边公司 高速混料机南京橡胶机械厂 高斯计上海 垂直燃烧测试仪英国f t t 公司 熔体流动速度仪( x n r 4 0 0 i i i ) 长春非金属试验机研究所 1 9 华南理下大学硕士学位论文 3 2 2 主要原材料 表3 2 实验原材料 t a b l e3 - 2m a i ne x p e r i m e n tr a wm a t e r i a l s p e g m a h北京 铝镍钴磁粉梅州磁性厂 3 2 3 实验步骤 在保持磁性粒料中的树脂比例不变的情况下，p e g m a h 分别占尼龙6 比例的 o 、2 、5 、8 和l o 制得铝镍钴磁性粒料。 实验工艺流程：混料螺杆挤出造粒一注塑样条测试与观察。 3 2 4 测试方法 拉伸性能：采用g b t1 0 4 0 9 2 标准，在l j 5 0 0 型拉力试验机上进行； 冲击强度：按g b t 1 0 4 3 9 3 在c h a r p yy c j 4 简支梁冲击试验机上进行。 熔融指数：按g b3 6 8 2 8 3 标准，在x n r 4 0 0 i i i 熔融流动速度仪上测试 磁性能：按s j t 1 0 4 1 2 标准 阻燃性能：按u l 9 4 标准，英国f t t 公司水平垂直燃烧仪。 扫描电镜( s e m ) 观察：在液氮下将试样脆断，对断面镀金，采用德国l e o 公司生产的l e 0 1 5 3 0 v p 型扫描电子显微镜观察断裂形貌。 热重分析( t g ) ：采用美国t ai n s t r u m e n t st g a2 9 5 0 型热重分析仪对试样进 行热重分析。氮气保护，升温速度为1 0 0 c r a i n 。 3 3 结果与讨论 3 3 1p e - g - m a h 对铝镍钴磁性粒料性能的影响 从表3 3 可以看出，p e g m a h 的加入对铝镍钴磁性粒料的力学性能、阻燃 性能和熔融指数影响不大，但可改善注射成型时的工艺性能，特别是熔体粘度对 温度的敏感性。 表3 3p e g m a h 对铝镍钴磁性粒料性能的影响 t a b l e 3 - 3t h ee f f e c to fp e - g m a ho na i n i c op r o s p e r t i e s p e g m a h ( p h r ) 熔融指数拉伸强度( m p a )冲击强度u l 阻燃性 o5 7v o 第三章聚乙烯接枝马来酸酐( p e g i a h ) 对磁性粒料性能的影响 3 3 2p e - g - m a h 对铝镍钴磁性粒料磁性能的影响 由表3 4 可以看出，随着p e g m a h j j i 入量的增加，磁片的内径收缩变大， 这是因为p e g - m a h i 拘收缩率比尼龙6 大的原因，同时磁片的比重有下降趋势，但 对气隙磁场影响不大，对磁场的均匀性没有帮助。 表3 - 4p e g - m a h 对铝镍钴磁性粒料磁性能的影响 t a b l e3 - 4e f f e c to fp e - g - m a ho nt h em a g n e t i cp r o s p e r i t i e s 注：将磁粒料用同一模具、相同注射工艺条件分别注射成型磁片，在充磁机 上进行四极充磁后，测试磁片的气隙磁场。 3 3 3 微观形态分析 从 3 - - 3 的s e m 图片看，当p e - g - m a h 的j j , 入量为5 p h r 左右时，能改善磁性粒 料的分散和界面粘合，说 f p e g m a h 在p a 一6 与磁粉之间起到了偶联作用。 p e - g - m a h0 p h r 2 1 l 一 华南理工大学硕士学位论文 p e g m a h5p h r p e g m a h10p h r 图3 3p e g m a h 对铝镍钴磁性粒料微观形态的影响 f i 9 3 3s e m o fd i f f e r e n ta d d e dp e - g - m a h 3 3 4 热重分析 图3 4 和图3 5 分别是p e g m a h 含量对铝镍钴磁性料热分解曲线和微分曲线 的影响。从图3 4 中可以看出，p e g m a h 不仅可以提高磁性粒料的热分解温度， 还可以明显提高残碳率。同时，从图3 5 可以看出，p e g m a h 还可以使最大热分 解速率下降。这表明，p e g m a h 可以改善铝镍钴磁性粒料的热稳定性。这也是 由于p e g m a h 在p a 一6 与磁粉间起到大分子偶联剂的作用。 第三章聚乙烯接枝马来酸酐( p e - g m a h ) 对磁性粒料性能的影响 3 0 0 3 5 04 0 0 4 5 05 0 05 5 0 t e m p e r a t u r e * c 图3 - 4p e - g m a h 含量对铝镍钴磁性料热分解的影响 f i 9 3 4e f f e c to fp e - g - m a hc o n t e n to nt gc u r v e s 3 0 0 3 5 0 0 4 5 0 5 0 05 5 0 t e m p e r a t u r e ( c ) 图3 - 5p e g m a h 含量对铝镍钴磁性料热分解微分曲线的影响 f i 9 3 5e f f e c to fp e - g - m a hc o n t e n to nt gc u r v e s 3 4 本章小结 ( 1 ) 针对生产过程实际，通过j j h 入, p e - g - m a h 树脂改性改善了磁粒料在注射 成型过程中出现的温度对粘度敏感度过大的问题，方便了生产。 ( 2 ) p e - g - m a h 的加入对磁性粒料的力学、阻燃、磁性能没有不利影响。 ( 3 ) p e g - m a h 口- 改善磁粉与p a - 6 两者的界面相容性。 ( 4 ) 热分析表明，p e - g - m a h 口- 以改善铝镍钴磁性粒料的热稳定性。 一e芏口一粤5 一)芏dio；宝薯宅90 华南理工大学硕士学位论文 第四章红磷母料对磁粒料性能的影响 4 1 引言 红磷作为阻燃剂是1 9 6 3 年由皮丘达在其专利中提出的【37 1 ，系无机添加型阻燃 剂。该阻燃剂经改性处理后，具有有效磷含量高、用量少、阻燃效率高、发烟是 量少、毒性低、价格低和与聚合物材料相容性好等优点【3 0 1 ，已被广泛使用。但红 磷粉由于在空气中存放时易发生自燃【2 们，粉体与聚合物相容性、分散性较差，会 导致对塑料制品的物理性能、外观质量、力学性能有负面影响，现用作为阻燃剂 的红磷均采用微胶囊化方法进行包覆，按包覆材料的不同有如下三类【2 9 l ：无机包 覆法、有机包覆法、无机有机双层包覆法。现我们选取国产阻燃红磷母料进行添 加试验，探讨红磷母料对铝镍钴磁性粒料性能的影响。 红磷的阻燃作用机理【l9 】：尼龙6 在燃烧过程中表面的红磷与环境中的氧首先 反应，一方面使尼龙6 表面氧的浓度降低，其氧化热稳定性增加，氧化降解速度降 低，另一方面，红磷氧化生成磷酸；偏磷酸，这种含氧酸具有极强的吸水性，最 终导致燃烧聚合物表面的碳化，在树脂表面形成覆盖层，隔热；隔氧，起到固相 阻燃的作用【3 1 1 。同时红磷的热解产物p o 自由基进入气相后也能捕获燃烧火焰中 的大量的h 、h o o 自由基，切断火焰氧化反应，起到气相阻燃作用，其二，红磷 的氧化反应属于放热反应，添加量大，放出的热量多，则有利于尼龙6 的燃烧，因 此，红磷在尼龙6 燃烧过程中的“碳化放热 竞争要求红磷的添加量要适当。 4 2 实验部分 4 2 1 主要原料 表4 1实验用主要原材料 t a b l e4 - 1m a i ne x p e r i m e n tr a wm a t e r i a l s 4 2 2 实验设备 双螺杆挤出机s h j 一4 0 ，南京瑞亚高聚物设备有限公司。其它设备同第三章。 第四章红磷母料对磁粒料性能的影响 4 2 3 实验方法 添加红磷母料分另i j 为o ，5 ，8 ，1 0 ，1 2 和1 5 制得铝镍钴磁性粒料， 研究其对磁粒料性能的影响。性能的测试方法同第三章。 4 3 结果与讨论 4 3 1 红磷加入量对铝镍钴磁性粒料性能的影响 从表4 2 的结果可以看出，红磷母料的加入对磁性粒料的力学性能指标及熔 融指数影响不大。这是因为红磷母料本身进行了有机包覆，与p a 6 的界面相容性 较好。 表4 2 红磷加入量对铝镍钴磁性粒料性能的影响 t a b l e4 2t h ee f f e c to fr e dp h o s p h o r u so np r o s p e r t i e so ft h ec o m p o s i t e s 4 3 2 红磷加入量对铝镍钴磁性粒料磁性能的影响 从表4 3 可以看出，红磷母料加入量在8 1 2 时气隙磁场有一最佳值。其它性 能指标规律性不明显，但产品尺寸相当稳定，进一步说明红磷母料与原有体系相 容性较好。 表4 3 红磷加入量对铝镍钴磁性粒料磁性能的影响 t a b l e4 3t h ee f f e c to fm a s t e rb a t c ho fr e dp h o s p h o r u so nt h em a g n e t i cp r o s p e r i t y 华南理工大学硕七学位论文 4 3 3 红磷加入量对铝镍钴磁性粒料阻燃性能的影响 从表4 4 中可以看出，红磷的加入有一个最佳量，为尼龙6 的8 12 ，这与红磷 的阻燃机理相符。第一次燃烧效果均不错，有明显的积碳现象，但第二次除一个 样外，其他均有引起药棉燃烧现象，用手感觉样条温度较高，下一步的阻燃配方 的设计应在现有最佳红磷母料加入量的基础上，在降低样条温度上想办法。 表4 4 红磷加入量对铝镍钴磁性粒料阻燃性能的影响 第四章红磷母料对磁粒料性能的影响 4 3 4 微观形态 0p h r 红磷母料 8p h r 红磷母料 1 5p h r 红磷母料 图4 1 红磷母料对铝镍钴磁性料断面形态的影响 f i 9 4 - 1s e m o ft h ec o m p o s i t e sw i t hd i f f e r e n tr e dp h o s p h o r u sa m o u n t s 从图4 一l 的s e m 图片上看出，在红磷加入量为8 时，断面较均匀，阻燃效果 华南理工大学硕士学位论文 也较好。含量进一步增加，由于红磷的氧化反应属于放热反应，放出的热量多， 则有利于尼龙6 的燃烧，因此，红磷在尼龙6 燃烧过程中的“碳化一放热 竞争要求 红磷的添加量要适当。 4 3 5 热重分析 3 5 0 4 0 04 5 0 t e m p e r a t u r e 图4 2 红磷母料含量对铝镍钴磁性料热分解的影响 f i 9 4 2t h et g c u r v e so ft h ec o m p o s i t e sw i t hd i f f e r e n tr e dp h o s p h o r u sa m o u n t s 3 0 0 3400 4 5 0 5 0 05 5 0 t o m l 挎r a t u r o ( ) 图4 3 红磷母料含量对铝镍钴磁性料热分解微分曲线的影响 f i g4 - 3t h et g c u r v e so ft h ec o m p o s i t e s 图4 2 和图4 3 分别是红磷母料含量对铝镍钴磁性料热分解曲线和微分曲线的 影响。从图4 2 中可以看出，红磷母料不仅可以提高磁性粒料的热分解温度，还可 以明显提高残碳率。同时，从图4 3 可以看出，红磷母料的加入还可以使最大热分 解速率温度提高。这表明，红磷母料可以改善铝镍钴磁性粒料的热稳定性，但加 髂 两 加 一冰一=口le， 第四章红磷母料对磁粒料性能的影响 入量有一最佳值，约为8p h r 。 4 4 本章小结 ( 1 ) 红磷与体系相容性较好，从磁性能、阻燃性能来看，红磷的加入量有一 个最佳值为8p h r 左右。 ( 2 ) 红磷母料不会恶化磁性粒料的力学性能。 ( 3 ) 红磷母料可以改善铝镍钴磁性粒料的热稳定性。 华南理t 大学硕七学位论文 5 1 引言 第五章阻燃剂复配试验 阻燃的方法分为两大类b 刳：反应型和外添加型，根据本论文的工艺实际，只 能选取外添加型的阻燃方法。通过选用符合环保要求的阻燃剂，采取复合添加的 方法来达到目的。 本论文除考虑阻燃外，还有一个因素是必须考虑磁性能维持在一个合格的范 围内，磁性的一致性必须保证，而磁性能只与磁性粒复合材料中的磁粉比例有关， 所以配方中的磁粉含量不可改变。而为了保证磁性调节片的所需的力学强度，尼 龙6 树脂的比例也必须保持在一定的合理范围内，留给阻燃剂的配方比例的空间不 是很大。氢氧化镁的降解温度接近3 3 0 c ，其热稳定性比氢氧化铝要好b 引，其阻燃 机理主要是冷却机理，可使燃烧物表面温度降低，延缓燃烧速度。且还有促进聚 合物成碳的作用，抑烟效果十分明显n 引引。 磁粒料配方中成分主要分为两大类，树脂( p a 6 、聚烯烃) 和无机粉沫( 磁粉、 阻燃剂、调色粉、润滑剂) ，其中树脂占2 5 - 3 0 w t ，无机粉沫占7 0 7 5 w t 从聚合 物加工的角度看，属高填充类，上述无机粉沫为亲水疏油性，其在聚合物中的分 散性差，与聚合物表面之间的相容性和加工流动性欠佳，会严重影响复合材料的 力学性能、加工性能、阻燃性及磁性能的均匀性陋引，本论文分别采用钛酸脂偶联 剂和硅烷偶联剂两类偶联剂心引，对磁粉进行了表面处理，通过观察混料过程中混 合料的分散情况，发现加入偶联剂后，分散状态有明显改善，粉尘明显减少。为 下一步混炼造粒创造了条件。通过试验对比，发现两类偶联剂均可用，效果差不 多。 5 2 实验部分 5 2 1 主要原材料 表5 1 主要原材料 t a b l e5 1m a i ne x p e r i m e n tr a wm a t e r i a l s 第五章阻燃剂复配试验 5 2 2 实验设备和试验方法 同第四章 5 2 3 实验方案 阻燃莉的加入量按习惯以占尼龙一6 树脂的重量比的份数。 表5 2 阻燃剂复配实验配方 t a b l e5 - 2t h ee x p e r i m e n tf o r m u l a t i o n 5 3 结果与讨论 5 3 1 阻燃剂复配对铝镍钴磁性粒料性能的影响 表5 3 所示是阻燃剂复配对铝镍钴磁性粒料性能的影响，从熔融指数和力学强 度可以看出2 舟氢氧化镁性能比较稳定。氢氧化镁加入量增大，熔融指数与力学强 度均降低。这是因为随着氢氧化镁重量的增大，其在粒料中的体积比增大。 表5 3 阻燃剂复配对铝镍钴磁性粒料性能的影响 t a b l e 5 - 3t h ee f f e c to fm i x i n gf i r er e t a r d e n t s 5 3 2 阻燃剂复配对铝镍钴磁性粒料阻燃性能的影响 从表5 4 中可以看出：( 1 ) 1 舟氢氧化镁效果比2 明显，在熔融挤出时1 # 氢氧化 镁在排气口有冒白烟，且样条有较明显的白色条纹。而2 # 氢氧化镁情况好得多， 分散性好，样条颜色较均匀。( 2 ) ，由于配方中可允许加入的阻燃剂的比例有一定 的限制，1 静氢氧化镁的稳定性及阻燃效果相对差一些。( 3 ) 2 撑氢氧化镁阻燃效果 好。( 4 ) 由于氢氧化镁所占的体积比大【3 4 1 ，引起注射成型时注射压力高，成型难 度大，而且磁片力学强度会下降，表现为脆性大。 3 1 华南理工大学硕七学位论文 表5 4阻燃剂复配对铝镍钻磁性粒料阻燃性能的影响 t a b l e 5 4t h ee f f e c to fp r e s c p i p t i o no nf i r e - r e t a r d a n t 5 3 3 阻燃剂复配对铝镍钴磁性粒料磁性能的影响 从表5 5 中可以看出分析：( 1 ) 气隙磁场随阻燃剂加入量的增加而下降，这是 由于磁粉在磁性粒料中占的体积比减少了。( 2 ) 1 群氢氧化镁性能波动大。 表5 5阻燃剂复配对铝镍钴磁性粒料磁性能的影响 t a b l e 5 - 5t h ee f f e c to fp r e s c p i p t i o no nm a g n e t i cp r o s p e r i t y 5 3 4s e m 结果 图5 1 和5 2 所示分别是复配试验样品3 # 和4 # 的断面微观形态。从图上看， 4 # 断面明显比3 # 配方结合得好，这也从别一个侧面反映出2 # 氢氧化镁比1 # 氢氧化 镁性能稳定。 3 2 第五章阻燃剂复配试验 图5 13 # 配方的s e m 图 f i g u r e5 1s e mp h o t o g r a p h so f3 # c o m p o s i t e 图5 24 # 配方s e m 图 f i g