本發(fā)明涉及塑料領(lǐng)域,特別是涉及一種磁性塑料及其制備方法。
背景技術(shù):
磁性塑料主要是指帶有磁性的塑料制品,具有密度小、耐沖擊強度大等特點,其制品可進行切割、切削、鉆孔、焊接、層壓和壓花等加工,被廣泛應(yīng)用于電子、電氣、儀器儀表、通訊、文教、醫(yī)療衛(wèi)生及日常生活中的諸多領(lǐng)域。同時,可加工成尺寸精度高、薄壁、復(fù)雜性狀的制品,可成型帶嵌件制品,實現(xiàn)電磁設(shè)備的小型化、輕量化、精密化和高性能化。因此,在某些新的領(lǐng)域,燒結(jié)磁體正在逐步被磁性塑料代替。同時,磁性塑料比燒結(jié)磁體耗能低,完全符合國家建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的戰(zhàn)略部署。我國的磁性塑料發(fā)展較晚,但近年來發(fā)展迅速,已經(jīng)進入了實用階段,廣泛用于航空航天、汽車、彩電、計算機、復(fù)印機等領(lǐng)域。在計算機軟驅(qū)電機、復(fù)印機顯影輥、定影輥、汽車集成儀表、機械手、機器人的控制元件等方面,磁性塑料已經(jīng)取代了傳統(tǒng)燒結(jié)磁體。
但現(xiàn)有的磁性塑料多是在塑料中直接添加磁性粉末,成為復(fù)合的磁性塑料,但是磁性粉末與塑料本體的結(jié)合較差,導(dǎo)致磁性塑料的性能不穩(wěn)定;或者粉末在塑料本體中易于團聚,分散性差,使得磁性塑料不均一。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
基于此,本發(fā)明的目的在于,提供一種磁性及其制備方法,所述磁性塑料成分均勻穩(wěn)定,并且性能優(yōu)良。
一種磁性塑料,其按重量份數(shù)包括以下組分:低密度聚乙烯60-80份、聚乳酸10-20份、填充料2-4份、金屬有機骨架1-5份和增強劑1-2份;所述金屬有機骨架為以四氧化三鐵為核組裝的金屬有機骨架。
相對于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明的磁性塑料,通過金屬有機骨架引入磁性四氧化三鐵,金屬有機骨架誘導(dǎo)聚合物分子鏈在骨架內(nèi)的排布,使聚合物均勻分散,避免聚合物分散不均勻?qū)е碌男阅懿灰唬徊⑶揖酆衔锎┻^金屬有機骨架的孔洞,能夠?qū)⒁运难趸F為核的金屬有機骨架固定在聚合物體系中,提高磁性顆粒與塑料本體的結(jié)合相容性,保證磁性顆粒在塑料中的均勻性和穩(wěn)定性。
進一步地,所述填充料為滑石粉、硫酸鋇、碳酸鈣、珍珠巖、硅灰石、水滑石中的一種或幾種的混合物。所述填充料能夠使所述磁性塑料在使用過程中具有良好的耐化學(xué)腐蝕性,并提高所述磁性塑料的韌性和機械強度;其中滑石粉作為填充料時,能夠有效降低磁性塑料成型后的氧氣透過率,具有優(yōu)異的防潮防腐性能。
進一步地,所述增強劑為木質(zhì)纖維素。所述木質(zhì)纖維素具有優(yōu)良的柔韌性和分散性,混合于磁性塑料中能夠形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),增加磁性塑料的支撐力和耐久力,提高其穩(wěn)定性和強度。
本發(fā)明還提供了一種所述磁性塑料的制備方法,包括以下步驟:
s1:制備金屬有機骨架,所述金屬有機骨架為以四氧化三鐵為核組裝的金屬有機骨架;
s2:取低密度聚乙烯、聚乳酸、填充料和增強劑混合均勻后,于高速混合機中,加熱熔融攪拌,得到聚合混合物;
s3:將步驟s1制得的金屬有機骨架加入步驟s2制得的聚合混合物中,攪拌使金屬有機骨架均勻分散于聚合混合物中;然后加入到造粒機中,塑化擠出造粒,得到磁性塑料。
相對于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明通過熔融加工的方式,將聚合物引入金屬有機骨架中,利用金屬有機骨架誘導(dǎo)聚合物分子鏈的排布,避免聚合物分子鏈的纏結(jié)和構(gòu)象的紊亂,提高塑料的機械性能;并且聚合物圍繞金屬有機骨架,提高了磁性金屬有機骨架與聚合物的相容性,保證磁性顆粒在塑料中的均勻性和穩(wěn)定性。
進一步地,步驟s1中,包括以下步驟:
s11:制備巰基乙酸修飾的fe3o4納米顆粒;
s12:將步驟s11制得的巰基乙酸修飾的fe3o4納米顆粒分散于含zrcl4的溶液中,攪拌后磁性分離,收集固體;
s13:將步驟s12得到的固體分散于含2-氨基對苯二甲酸的溶液中,于110-130℃進行反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束后磁性分離,收集固體干燥得到金屬有機骨架。
進一步地,所述步驟s12中,巰基乙酸修飾的fe3o4納米顆粒與zrcl4的摩爾比為1:(2-10)。這一比例能夠有效保證鋯離子通過巰基接枝于fe3o4納米顆粒表面,為2-氨基對苯二甲酸與鋯離子的組裝提供核心。
進一步地,所述步驟s13中,2-氨基對苯二甲酸與步驟s12中的zrcl4的摩爾比為1:(1-2)。這一比例能夠使2-氨基對苯二甲酸與鋯離子配合組裝,作為一個殼包覆于fe3o4納米顆粒表面。
進一步地,各組分的用量按重量份數(shù)分別為:低密度聚乙烯60-80份、聚乳酸10-20份、填充料2-4份、增強劑1-2份和金屬有機骨架1-5份。
進一步地,步驟s2中的加熱熔融溫度為130-180℃。
進一步地,步驟s3中,將步驟s1制得的金屬有機骨架加入步驟s2制得的聚合混合物中,以70-90r/min的轉(zhuǎn)速攪拌2-4h;然后加入到造粒機中,塑化擠出造粒,得到磁性塑料。采用這一攪拌速度,既能保證金屬有機骨架均勻分散于聚合混合物中,避免物料之間的分層或團聚;又能保證聚合物鏈進入金屬有機骨架內(nèi),使金屬有機骨架有效誘導(dǎo)聚合物鏈的排布。
為了更好地理解和實施,下面結(jié)詳細說明本發(fā)明。
具體實施方式
本發(fā)明公開了一種磁性塑料,所述磁性塑料按重量份數(shù)包括以下組分:低密度聚乙烯60-80份、聚乳酸10-20份、填充料2-4份、金屬有機骨架1-5份和增強劑1-2份;所述金屬有機骨架為以四氧化三鐵為核組裝的金屬有機骨架。
其中,所述填充料為滑石粉、硫酸鋇、碳酸鈣、珍珠巖、硅灰石、水滑石中的一種或幾種的混合物;所述增強劑為木質(zhì)纖維素。
本發(fā)明還公開了一種磁性塑料的制備方法,包括以下步驟:
s1:制備金屬有機骨架;
s2:取低密度聚乙烯、聚乳酸、填充料和增強劑混合均勻后,于高速混合機中,加熱熔融攪拌,得到聚合混合物;
s3:將步驟s1制得的金屬有機骨架加入步驟s2制得的聚合混合物中,攪拌使金屬有機骨架均勻分散于聚合混合物中;然后加入到造粒機中,塑化擠出造粒,得到磁性塑料。
其中,步驟s1中,包括以下步驟:
s11:制備巰基乙酸修飾的fe3o4納米顆粒;
s12:將步驟s11制得的巰基乙酸修飾的fe3o4納米顆粒分散于含zrcl4的溶液中,攪拌后磁性分離,收集固體;
s13:將步驟s12得到的固體分散于含2-氨基對苯二甲酸的溶液中,于110-130℃進行反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束后磁性分離,收集固體干燥得到金屬有機骨架。
其中,所述步驟s12中,巰基乙酸修飾的fe3o4納米顆粒與zrcl4的摩爾比為1:(2-10);所述步驟s13中,2-氨基對苯二甲酸與步驟s12中的zrcl4的摩爾比為1:(1-2)。
其中,步驟s2中的加熱熔融溫度為130-180℃。步驟s3中,將步驟s1制得的金屬有機骨架加入步驟s2制得的聚合混合物中,以70-90r/min的轉(zhuǎn)速攪拌2-4h;然后加入到造粒機中,塑化擠出造粒,得到磁性塑料。
所述制備方法中,各組分的用量按重量份數(shù)分別為:低密度聚乙烯60-80份、聚乳酸10-20份、填充料2-4份、增強劑1-2份和金屬有機骨架1-5份。
下面結(jié)合具體實施例進一步說明。
實施例1
本實施例公開了一種磁性塑料,其按重量份數(shù)包括以下組分:低密度聚乙烯60份、聚乳酸20份、滑石粉3份、金屬有機骨架5份和木質(zhì)纖維素1.5份;所述金屬有機骨架為以四氧化三鐵為核組裝的金屬有機骨架。
所述磁性塑料的制備方法,包括以下步驟:
s1:制備金屬有機骨架,具體的:
s11:制備巰基乙酸修飾的fe3o4納米顆粒:采用化學(xué)共沉淀法制備磁性納米fe3o4顆粒,取1重量份磁性納米fe3o4顆粒將其分散于乙醇溶液中,然后向其中加入1.5重量份的4-巰基苯甲酸的乙醇溶液,持續(xù)攪拌2h后離心,用乙醇清洗然后棄去上清液,將離心得到的沉淀物再分散于乙醇中,得到分散于乙醇中的巰基修飾的fe3o4納米顆粒;
s12:將步驟s11制得的巰基乙酸修飾的fe3o4納米顆粒分散于含zrcl4的dmf溶液中,在120℃攪拌2h后磁性分離,收集固體;其中,所述zrcl4在dmf溶液中的濃度為10mmol/l;所述巰基乙酸修飾的fe3o4納米顆粒與zrcl4的摩爾比為1:2;
s13:將步驟s12得到的固體分散于含2-氨基對苯二甲酸的dmf溶液中,于120℃進行反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束后磁性分離,收集固體干燥得到金屬有機骨架;其中,所述2-氨基對苯二甲酸在dmf溶液中的濃度為10mmol/l;所述2-氨基對苯二甲酸與步驟s12中的zrcl4的摩爾比為1:1。
s2:取低密度聚乙烯60份、聚乳酸20份、滑石粉3份和木質(zhì)纖維素1.5份混合均勻后,于高速混合機中,加熱至130-180℃熔融攪拌,得到聚合混合物。
s3:取步驟s1制得的金屬有機骨架5份,加入步驟s2制得的聚合混合物中,熔融狀態(tài)下攪拌使金屬有機骨架均勻分散于聚合混合物中;然后加入到造粒機中,塑化擠出造粒,得到磁性塑料。
相對于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明的磁性塑料,通過金屬有機骨架引入磁性四氧化三鐵,金屬有機骨架誘導(dǎo)聚合物分子鏈在骨架內(nèi)的排布,使聚合物均勻分散,避免聚合物分散不均勻?qū)е碌男阅懿灰?;并且聚合物穿過金屬有機骨架的孔洞,能夠?qū)⒁运难趸F為核的金屬有機骨架固定在聚合物體系中,提高磁性顆粒與塑料本體的結(jié)合相容性,保證磁性顆粒在塑料中的均勻性和穩(wěn)定性。
實施例2
本實施例公開了一種磁性塑料,其按重量份數(shù)包括以下組分:低密度聚乙烯80份、聚乳酸15份、碳酸鈣4份、金屬有機骨架3份和木質(zhì)纖維素1份;所述金屬有機骨架為以四氧化三鐵為核組裝的金屬有機骨架。
所述磁性塑料的制備方法,包括以下步驟:
s1:制備金屬有機骨架,具體的:
s11:制備巰基乙酸修飾的fe3o4納米顆粒:采用化學(xué)共沉淀法制備磁性納米fe3o4顆粒,取1重量份磁性納米fe3o4顆粒將其分散于乙醇溶液中,然后向其中加入2重量份的4-巰基苯甲酸的乙醇溶液,持續(xù)攪拌2h后離心,用乙醇清洗然后棄去上清液,將離心得到的沉淀物再分散于乙醇中,得到分散于乙醇中的巰基修飾的fe3o4納米顆粒;
s12:將步驟s11制得的巰基乙酸修飾的fe3o4納米顆粒分散于含zrcl4的dmf溶液中,在120℃攪拌2h后磁性分離,收集固體;其中,所述zrcl4在dmf溶液中的濃度為10mmol/l;所述巰基乙酸修飾的fe3o4納米顆粒與zrcl4的摩爾比為1:10;
s13:將步驟s12得到的固體分散于含2-氨基對苯二甲酸的dmf溶液中,于120℃進行反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束后磁性分離,收集固體干燥得到金屬有機骨架;其中,所述2-氨基對苯二甲酸在dmf溶液中的濃度為10mmol/l;所述2-氨基對苯二甲酸與步驟s12中的zrcl4的摩爾比為1:2。
s2:取低密度聚乙烯80份、聚乳酸15份、碳酸鈣4份和木質(zhì)纖維素1份混合均勻后,于高速混合機中,加熱至130-180℃熔融攪拌,得到聚合混合物。
s3:取步驟s1制得的金屬有機骨架3份,加入步驟s2制得的聚合混合物中,熔融狀態(tài)下攪拌使金屬有機骨架均勻分散于聚合混合物中;然后加入到造粒機中,塑化擠出造粒,得到磁性塑料。
實施例3
本實施例公開了一種磁性塑料,其按重量份數(shù)包括以下組分:低密度聚乙烯70份、聚乳酸10份、碳酸鈣和滑石粉共2份、金屬有機骨架1份和木質(zhì)纖維素2份;所述金屬有機骨架為以四氧化三鐵為核組裝的金屬有機骨架。
所述磁性塑料的制備方法,包括以下步驟:
s1:制備金屬有機骨架,具體的:
s11:制備巰基乙酸修飾的fe3o4納米顆粒:采用化學(xué)共沉淀法制備磁性納米fe3o4顆粒,取1重量份磁性納米fe3o4顆粒將其分散于乙醇溶液中,然后向其中加入2重量份的4-巰基苯甲酸的乙醇溶液,持續(xù)攪拌2h后離心,用乙醇清洗然后棄去上清液,將離心得到的沉淀物再分散于乙醇中,得到分散于乙醇中的巰基修飾的fe3o4納米顆粒;
s12:將步驟s11制得的巰基乙酸修飾的fe3o4納米顆粒分散于含zrcl4的dmf溶液中,在120℃攪拌2h后磁性分離,收集固體;其中,所述zrcl4在dmf溶液中的濃度為10mmol/l;所述巰基乙酸修飾的fe3o4納米顆粒與zrcl4的摩爾比為1:5;
s13:將步驟s12得到的固體分散于含2-氨基對苯二甲酸的dmf溶液中,于120℃進行反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束后磁性分離,收集固體干燥得到金屬有機骨架;其中,所述2-氨基對苯二甲酸在dmf溶液中的濃度為10mmol/l;所述2-氨基對苯二甲酸與步驟s12中的zrcl4的摩爾比為2:3。
s2:取低密度聚乙烯70份、聚乳酸10份、碳酸鈣和滑石粉共2份和木質(zhì)纖維素2份混合均勻后,于高速混合機中,加熱至130-180℃熔融攪拌,得到聚合混合物。
s3:取步驟s1制得的金屬有機骨架1份,加入步驟s2制得的聚合混合物中,熔融狀態(tài)下攪拌使金屬有機骨架均勻分散于聚合混合物中;然后加入到造粒機中,塑化擠出造粒,得到磁性塑料。
以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式,其描述較為具體和詳細,但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干變形和改進,這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。