钕铁硼/热固性树脂基磁性复合材料的研究

论文摘要

实验中利用钕铁硼(NdFeB)磁粉、改性聚酰亚胺制备了粘结NdFeB磁体，研究了工艺对磁体性能的影响。采用原位聚合法和原位接枝法分别制备了NdFeB／酚醛树脂(PF)母料，并进一步制备了粘结磁体。用红外法分析了NdFeB／PF母料的结构，用热失重法分析了NdFeB／PF母料的接枝状态。用聚酰亚胺—环氧(PI／EP)、酚醛—环氧(PF／EP)复合树脂制备了粘结NdFeB磁体。并对粘结磁体的磁性能和力学性能进行了研究。这些制备方法的研究目前尚未见报道。 实验结果表明：1) 合理的粒度配比(粗：细为33：67(质量比))、偶联剂用量(磁粉0.9％(质量分数))、粘结剂用量(磁粉3.2％(质量分数))、合适的压力(600MPa)以及改性聚酰亚胺，可以获得较好磁性能和力学性能。2) 在原位制备过程中，PF的聚合倾向于在NdFeB的表面进行，形成PF包覆的NdFeB，形成海岛结构。比较三种工艺制备的磁体的综合性能得到，用NdFeB／PF母料粉料作粘结剂制备的磁体的综合性能最好。3) 在原位接枝制备过程中，NdFeB磁粉是在乙阶段进入到体系中，由甲阶酚醛和KH550合成的枝状预聚物接枝到NdFeB磁粉上，形成了枝化结构。比较不同工艺制备的磁体的综合性能得到，用接枝NdFeB／PF母料粉料作粘结剂制备的磁体的综合性能较优。4) 用PI／EP、PF／EP复合树脂制备的磁体的性能优于用单一环氧树脂(EP)作粘结剂制备的磁体的性能，聚酰亚胺(PI)和酚醛(PF)的优化含量分别为环氧树脂的25％、30％(质量分数)。

论文目录

• 第1章 文献综述
• 前言
• 1.1 粘结NdFeB磁粉
• 1.1.1 粘结NdFeB磁粉的分类
• 1.1.1.1 各向同性粘结NdFeB磁粉
• 1.1.1.2 各向异性粘结NdFeB磁粉
• 1.1.2 粘结NdFeB磁粉的制备方法
• 1.1.2.1 MS法
• 1.1.2.2 HDDR法
• 1.2 粘结NdFeB磁体
• 1.2.1 粘结NdFeB磁体的分类
• 1.2.1.1 单一型磁体
• 1.2.1.2 复合型磁体
• 1.2.2 粘结NdFeB磁体的成型方法
• 1.2.2.1 压延成型
• 1.2.2.2 注射成型
• 1.2.2.3 挤压成型
• 1.2.2.4 模压成型
• 1.2.3 粘结NdFeB磁体的粘结剂和助剂
• 1.2.3.1 粘结NdFeB磁体的粘结剂
• 1.2.3.2 粘结NdFeB磁体的助剂
• 1.2.4 粘结NdFeB磁体的防腐
• 1.2.4.1 磁粉预处理法
• 1.2.4.2 防护涂层法
• 1.2.5 粘结纳米复合磁体
• 1.2.5.1 各向同性的纳米复合磁体
• 1.2.5.2 各向异性的纳米复合磁体
• 1.2.6 磁性高分子微球
• 1.2.7 磁体性能设计
• 1.2.7.1 磁体磁性能设计
• 1.2.7.2 磁体力学性能设计
• 1.3 粘结NdFeB磁体的发展前景与存在的问题
• 1.4 本论文的设计思路及理论背景
• 1.4.1 磁粉
• 1.4.2 粘结剂
• 1.4.3 偶联剂
• 1.4.4 其它工艺参数
• 1.4.5 本课题的创新点
• 1.4.6 本课题的目的及解决的问题
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验原料与设备
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验设备
• 2.2 测试部分
• 2.2.1 磁性能测试
• 2.2.2 力学性能测试
• 2.2.2.1 弯曲强度测试
• 2.2.2.2 抗压强度测试
• 2.2.2.3 冲击强度测试
• 2.2.2.4 硬度测试
• 2.2.3 密度测试
• 2.2.4 红外测试
• 2.2.5 热失重分析
• 2.2.6 扫描电镜
• 第3章 粘结NdFeB磁体的工艺研究
• 3.1 实验
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验过程
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 不同粒度的磁粉对磁体性能的影响
• 3.2.2 偶联剂的不同用量对磁体性能的影响
• 3.2.3 粘结剂的不同用量对磁体性能的影响
• 3.2.4 不同成型压力对磁体性能的影响
• 3.2.5 粘结剂改性聚酰亚胺对磁体性能的影响
• 3.3 结论
• 第4章 NdFeB/酚醛树脂原位复合材料的研究
• 4.1 实验
• 4.1.1 试剂和仪器
• 4.1.2 NdFeB的预处理
• 4.1.3 NdFeB/PF母料原位合成
• 4.1.4 配料及工艺条件
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 红外光谱分析
• 4.2.2 原位聚合法制备 NdFeB/PF母料机理分析
• 4.2.3 三种不同工艺制备的NdFeB/PF复合材料性能比较
• 4.2.4 工艺的理论分析及模型建立
• 4.3 结论
• 第5章 NdFeB/酚醛树脂原位接枝复合材料的研究
• 5.1 实验
• 5.1.1 试剂和仪器
• 5.1.2 NdFeB的预处理
• 5.1.3 NdFeB/PF母料原位接枝
• 5.1.4 配料及工艺条件
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 红外光谱分析
• 5.2.2 热失重分析
• 5.2.3 原位接枝聚合机理分析
• 5.2.4 不同工艺制备的NdFeB/PF复合材料的形貌及性能比较
• 5.3 结论
• 第6章 不同复合粘结剂体系粘结NdFeB磁体的性能研究
• 6.1 PI/EP复合粘结剂粘结NdFeB磁体性能的研究
• 6.1.1 实验
• 6.1.1.1 实验原料
• 6.1.1.2 NdFeB的预处理
• 6.1.1.3 性能测试
• 6.1.1.4 工艺条件
• 6.1.2 结果与分析
• 6.1.2.1 复合树脂的不同配比对粘结磁体性能的影响
• 6.1.2.2 不同粘结剂制备的磁体的性能比较
• 6.1.2.3 SEM图分析
• 6.1.3 结论
• 6.2 PF/EP复合粘结剂粘结NdFeB磁体性能的研究
• 6.2.1 实验
• 6.2.1.1 实验原料
• 6.2.1.2 NdFeB的预处理
• 6.2.1.3 性能测试
• 6.2.1.4 工艺条件
• 6.2.2 结果与分析
• 6.2.2.1 复合树脂的不同配比对粘结磁体性能的影响
• 6.2.2.2 不同粘结剂制备的磁体的性能比较
• 6.2.2.3 SEM图分析
• 6.2.3 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的论文