文档介绍：磁性高分子材料的研究及应用进展
作者:xxx 单位:xxx
摘要磁性高分子材料的发展意义,概述了结构性和复合型两类磁性高分子材料,概述了磁性高分子材料的应用与发展和前景。
关键词磁性高分子;结构性;复合型;磁性高分子微球;应用;前景
早期的磁性材料来源于天然磁石,以后才利用磁铁矿(铁氧体)烧结或铸造成磁性体。现在工业上常用的磁性材料主要有三大类:氧化体磁铁、稀土类磁铁和铝镍钴合金磁铁。由于它们具有硬而脆、加工性差的缺点,无法制成复杂、精细的形状,因而在工业应用中具有很大的局限性。为了克服这些缺陷,将磁粉混炼于塑料或橡胶中获得的高分子磁性材料具有相对密度轻,易加工成尺寸精度高和复杂形状的制品等优点,因而受到人们的关注。在现代科技迅猛发展中,特别是在电子技术方面,磁性材料得到广泛的应用。研究物质的磁性,开发新型磁性材料,具有十分重要的意义。
磁性高分子材料主要分为结构型和复合型两大类。结构型磁性高分子材料是指本身具有强磁性的高分子材料,如聚双炔和聚炔类聚合物,含氮基团取代苯衍生物,聚丙稀热解产物等
复合型高分子磁性材料是由高分子物与磁性材料按不同方法复合而成的一类复合材料,可分为粘接磁铁、磁性高分子微球和磁性离子交换树脂等不同类别,从复合材料概念出发,通称为磁性树脂基复合材料。
聚合物本身具有强磁性的材料,最早由澳大利亚科学家合成的PPH(聚双-2,6-吡啶基辛二晴)。随后,日本东京大学物理研究所的管野中教授的合成了一种新的聚合物——PPH·FeSO4强磁性体,这是一种可与磁铁矿相匹敌的有机高分子强磁性体,这种黑色聚合物耐热性好,在空气中加热到300℃亦不分解,但它不溶于有机溶剂,如将其加工成薄膜或板材等制品则比较困难。
美国俄亥俄州立大学非金属材料和塑料研究所研制出一种新型的聚合物塑料磁铁,早期的聚合物磁铁只能在-263℃的超低温状态下保持稳定的磁性。而这种新型的聚合物磁体是用金属钒与四氰乙烯塑料聚合而成,可以在不高于77℃的温度下保持稳定的磁性,其密度只有金属磁体的(1/8)~(1/10),因而质轻,是替代汽车、飞机和电工仪器等中的金属磁体和磁体线圈的理想磁性材料。
目前,大多数结构型高分子磁性材料只有在低温下才具有铁磁性,这类材料目前尚处于理论研究阶段。但这一类高分子磁性材料与传统的磁铁相比具有很多优点:①结构多样,易于用化学方法对分子进行修裁而改变其磁性;②磁性能多样;③可以将磁性和其它如力学性能、光性能、电性能等特性相结合;④可以用常温或低温方法合成;⑤易于加工成型,可以制成许多传统磁体难以实现的器件;⑥密度低。这些特点使结构型高分子磁性材料作为新型光电功能材料具有广阔应用前景。
结构型高分子磁性材料目前主要的研究种类有具有高自旋多重度的高分子磁性材料、含自由基的高分子磁性材料、热解聚丙烯腈磁性材料、含富勒烯的高分子磁性材料、含金属的高分子磁性材料、多功能化的高分子磁性材料等。
复合型磁性高分子材料是已实现商品化生产的重要磁性高分子材料,复合型磁性塑料之所以具有磁性,完全是填料磁粉的作用。目前研究和应用较多的是铁氧体类高分子磁性材料、稀土类高分子磁性材料和磁性高分子微球。
⑴铁氧体类高分子磁性材料
填充铁氧体类磁粉制作的磁性塑料属于铁氧体类磁性塑料,所用的铁氧体磁粉一般为钡铁氧体(BaO·6Fe2O3)和锶铁氧体(SrO·6 Fe2O3),但以使用单畴粒子半径大、磁各向异性常数大的锶铁氧体磁粉为佳。铁氧体磁性塑料是将选定的磁粉与树脂、增塑剂、稳定剂和润滑剂等混合后,制的成膜物,再采用压制、挤出或注射成型等方法将模塑物成形。然后经二次加工,在强磁场中使用磁化而制得的一种复合型磁性塑料。铁氧体磁性塑料具有质量轻、柔韧,成型收缩小,制品设计灵活,可制成薄膜或复杂形状,宜于连续成型和批量生产,不需后加工,并可加入嵌件,可进行双色成型和整体成型等优点。并且,可通过改变磁粉含量来控制磁性的大小。其缺点是磁性差、大量填充磁粉影响材料强度等。
铁氧体磁性塑料主要用于电器,日用品,并且正在想电子工业领域发展,在计算机软盘、电机、复印机显影辊、复印机定影辊、汽车仪表集成、机械手、机器人的控制元件方面已经取得了传统的烧结磁体。铁氧类磁性塑料在家用电器方面可用于电视剧、录像机、电冰箱、洗衣机、吸尘器等设备的电器零件。
⑵稀土类磁性塑料
填充稀土类磁粉制作的高分子磁性材料属于稀土高分子磁性材料。稀土类高分子磁性材料因受价格、资源的影响目前产量还不大,其主要问题是受价格和资源的影响。
稀土类磁性塑料有热固性和热塑性两种,前者使用环氧树脂系胶结剂,后者则使用尼龙、聚乙烯、EVA等作胶黏剂。使用的稀土类合金