專利名稱：一種聚芳醚腈和羰基鐵粉復合磁性材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于磁性高分子材料技術領域，涉及聚芳醚腈和羰基鐵粉復合磁性材料及其制備方法。
背景技術：
磁性高分子材料，是人類在不斷開拓磁與高分子聚合物(合成樹脂、橡膠)的新應用領域的同時，而賦予磁與高分子的傳統(tǒng)應用以新的涵義和內容的材料之一。與傳統(tǒng)的磁性材料如鐵氧體磁鐵、稀土類磁鐵和鋁鎳鈷合金磁鐵等相比，高分子磁性材料克服了硬且脆、加工性差得缺點，成為了近年來高分子領域的研究熱點。高分子磁性材料因具有比重輕、容易加工成尺寸精度高和復雜形狀的制品，還能與其它元件一體成型等特點，被廣泛用 于航空航天、汽車、彩電、計算機、復印機等領域。在計算機軟驅電機、復印機顯影輥、定影輥、汽車集成儀表、機械手、機器人的控制元件等方面，磁性塑料已經取代了傳統(tǒng)燒結磁體。因此研制磁性能和綜合性能良好的高分子復合材料將對電子工業(yè)和航天等領域的材料設計拓展具有非常重要的意義。磁性高分子材料可分為本征型和復合填充型兩種，但前者由于其本身磁性較小難以實現(xiàn)實際應用。對于后者，由于填充了強磁性無機粒子可大幅度提高高分子磁性，但往往導致磁性粒子與基體樹脂的界面作用力和力學強度的下降。因此本專利目的在于增強磁性無機粒子與高分子基體樹脂的界面相容性，從而在獲得強磁性高分子復合材料的同時能夠保持基體樹脂的高力學強度。聚芳醚腈(Polyarylene ether nitriles, PEN)是一類側鏈 上具有腈基的半結晶聚合物，其出色的化學性能(抗輻射、不易燃燒及發(fā)煙量低)、力學性能、耐熱性、熱穩(wěn)定性及成型加工性能，使得PEN可廣泛應用于航空航天、電子封裝、機械制造、汽車零件等領域。以聚芳醚腈為基體樹脂研究的高分子體系得到了廣泛的研究并有相關的專利報道，如申請?zhí)枮?00610038381.8 “的聚芳醚腈的工業(yè)化生產方法”、申請?zhí)枮?00910302012. 9的“聚芳醚腈玻纖復合材料及其制備方法”、申請?zhí)枮?01010264014. 6的“聚芳醚腈/碳納米管薄膜及其制備方法”以及申請?zhí)枮?01010236798. I的“一種聚芳醚腈和三氧化二鋁復合的絕緣導熱材料及其制備方法”等。但以此種特種高分子材料為基體材料的高強度磁性高分子材料還未見文獻報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種聚芳醚腈和羰基鐵粉復合磁性材料及其制備方法。本發(fā)明以聚芳醚腈為有機基體，以高磁性的羰基鐵粉(Fe (CO)5)為無機填料，首先以鄰苯二甲腈預聚物作為有機改性劑對擬基鐵粉進行表面改性，以提聞有機基體與無機填料的相容性，然后將表面改性后的羰基鐵粉與聚芳醚腈樹脂共混造粒得到聚芳醚腈和羰基鐵粉復合磁性材料。經過表面改性的擬基鐵粉由于表面包裹了一層富含氛基的有機物，能夠大幅度提聞擬基鐵粉無機填料與聚芳醚腈樹脂基體的界面粘合力，從而使得聚芳醚腈和羰基鐵粉復合后具有高強度磁性能的同時保留聚芳醚腈優(yōu)異的力學性能。
本發(fā)明技術方案如下一種聚芳醚腈和羰基鐵粉復合磁性材料，包括聚芳醚腈樹脂基體和羰基鐵粉無機填料，其中聚芳醚腈樹脂基體占復合磁性材料的質量百分比為609Γ90%，羰基鐵粉無機填料占復合磁性材料的質量百分比為109Γ40%。所述羰基鐵粉無機填料由羰基鐵粉經表面改性而成，具體包括羰基鐵粉和包覆于羰基鐵粉表面的鄰苯二甲腈預聚物，其中鄰苯二甲腈預聚物由鄰苯二甲腈單體熔融預聚而成。上述聚芳醚腈和羰基鐵粉復合磁性材料，在所述羰基鐵粉無機填料中，羰基鐵粉的質量分數(shù)為97. 56飛38. 46份，生成鄰苯二甲腈預聚物的鄰苯二甲腈單體的質量分數(shù)為78. 05 107. 70 份。
一種聚芳醚腈和羰基鐵粉復合磁性材料的制備方法，包括以下步驟步驟I :對羰基鐵粉進行表面改性。在熔融狀態(tài)的鄰苯二甲腈單體中加入羰基鐵粉，同時加入4，4-二氨基二苯砜固化劑(DDS)，在200°C下預聚反應10分鐘，然后將反應生成物-表面改性的羰基鐵粉冷卻、烘干待用；其中鄰苯二甲腈單體的質量份數(shù)為78. 05^107. 70份，羰基鐵粉的質量份數(shù)為97. 56飛38. 46份，4，4-二氨基二苯砜固化劑用量占鄰苯二甲腈單體與羰基鐵粉質量和的2%。步驟2 :聚芳醚腈樹脂基體和羰基鐵粉無機填料共混、造粒。將步驟I所得表面改性的羰基鐵粉作為無機填料，與聚芳醚腈樹脂基體經共混、造粒，得到聚芳醚腈和羰基鐵粉復合磁性材料；其中聚芳醚腈樹脂基體占復合磁性材料的質量百分比為609Γ90%，羰基鐵粉無機填料占復合磁性材料的質量百分比為109Γ40%。需要進一步說明的是，步驟I對羰基鐵粉進行表面改性時，鄰苯二甲腈單體預聚反應生成鄰苯二甲腈預聚物的反應式為
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Simm/ \mm/ J_— ft、~*生成的鄰苯二甲腈預聚物包覆于羰基鐵粉表面，得到表面改性的羰基鐵粉(即前述的羰基鐵粉無機填料)。熔融預聚反應時加入的固化劑DDS本身不參加反應，只是起到一個加速固化的作用。聚芳醚腈樹脂基體占復合磁性材料的質量百分比為609Γ90%，羰基鐵粉無機填料占復合磁性材料的質量百分比為10°/Γ40%。當無機填料量達到40%時，磁性材料的磁飽和強度達到最佳。本發(fā)明以聚芳醚腈為有機基體，以高磁性的羰基鐵粉(Fe (CO)5)為無機填料，經共混、造粒得到聚芳醚腈和羰基鐵粉復合磁性材料。但本發(fā)明并非是將羰基鐵粉和聚芳醚腈進行簡單的共混、造粒，而是首先對羰基鐵粉進行表面改性即在羰基鐵粉表面生成一層鄰苯二甲腈預聚物。根據(jù)相似相溶的原理，經過表面改性的羰基鐵粉由于表面包裹了一層富含氰1基的有機物，能夠大幅度提聞擬基鐵粉無機填料與聚芳釀臆樹脂基體的界面粘合力，從而使得聚芳醚腈和羰基鐵粉復合后具有高強度磁性能的同時保留聚芳醚腈優(yōu)異的力學性能。與不經表面改性的羰基鐵粉和聚芳醚腈簡單混合造粒所得復合磁性材料相比，本發(fā)明在保持復合材料良好的機械性能的前提下能夠填充盡量多的羰基鐵粉，從而提高了復合材料的磁飽和強度，同時改善無機填料與高分子之間的相容性而彌補了加工性不足。
具體實施例方式一種聚芳醚腈和羰基鐵粉復合磁性材料的制備方法，包括以下步驟
步驟I :對羰基鐵粉進行表面改性。在熔融狀態(tài)的鄰苯二甲腈單體中加入羰基鐵粉，同時加入4，4-二氨基二苯砜固化劑(DDS)，在200°C下預聚反應10分鐘，然后將反應生成物-表面改性的羰基鐵粉冷卻、烘干待用；其中鄰苯二甲腈單體的質量份數(shù)為78. 05^107. 70份，羰基鐵粉的質量份數(shù)為97. 56飛38. 46份，4，4-二氨基二苯砜固化劑用量占鄰苯二甲腈單體與羰基鐵粉質量和的2%。步驟2 :聚芳醚腈樹脂基體和羰基鐵粉無機填料共混、造粒。將步驟I所得表面改性的羰基鐵粉作為無機填料，與聚芳醚腈樹脂基體經共混、造粒，得到聚芳醚腈和羰基鐵粉復合磁性材料；其中聚芳醚腈樹脂基體占復合磁性材料的質量百分比為609Γ90%，羰基鐵粉無機填料占復合磁性材料的質量百分比為109Γ40%。按照表I的配料比，并按照本發(fā)明提供的制備方法，制備出四種樣品。表一樣品配料比
權利要求
1.一種聚芳醚腈和羰基鐵粉復合磁性材料，包括聚芳醚腈樹脂基體和羰基鐵粉無機填料，其中聚芳醚腈樹脂基體占復合磁性材料的質量百分比為609Γ90%，羰基鐵粉無機填料占復合磁性材料的質量百分比為109Γ40% ;所述羰基鐵粉無機填料由羰基鐵粉經表面改性而成，具體包括羰基鐵粉和包覆于羰基鐵粉表面的鄰苯二甲腈預聚物，其中鄰苯二甲腈預聚物由鄰苯二甲腈單體熔融預聚而成。
2.根據(jù)權利要求I所述的聚芳醚腈和羰基鐵粉復合磁性材料，其特征在于，所述羰基鐵粉無機填料中，羰基鐵粉的質量分數(shù)為97. 56飛38. 46份，生成鄰苯二甲腈預聚物的鄰苯二甲腈單體的質量分數(shù)為78. 05 107. 70份。
3.一種聚芳醚腈和羰基鐵粉復合磁性材料的制備方法，包括以下步驟 步驟I :對羰基鐵粉進行表面改性； 在熔融狀態(tài)的鄰苯二甲腈單體中加入羰基鐵粉，同時加入4，4- 二氨基二苯砜固化劑，在200°C下預聚反應10分鐘，然后將反應生成物一表面改性的羰基鐵粉冷卻、烘干待用；其中鄰苯二甲腈單體的質量份數(shù)為78. 05 107. 70份，羰基鐵粉的質量份數(shù)為97. 56 538. 46份，4，4- 二氨基二苯砜固化劑用量占鄰苯二甲腈單體與羰基鐵粉質量和的2% ； 步驟2 :聚芳醚腈樹脂基體和羰基鐵粉無機填料共混、造粒； 將步驟I所得表面改性的羰基鐵粉作為無機填料，與聚芳醚腈樹脂基體經共混、造粒，得到聚芳醚腈和羰基鐵粉復合磁性材料；其中聚芳醚腈樹脂基體占復合磁性材料的質量百分比為60°/Γ90%，羰基鐵粉無機填料占復合磁性材料的質量百分比為10°/Γ40%。
全文摘要
一種聚芳醚腈和羰基鐵粉復合磁性材料及其制備方法，屬于磁性高分子材料技術領域。本發(fā)明以聚芳醚腈(PEN)為有機基體，以羰基鐵粉(Fe(CO)5)為無機填料，經共混、造粒得到復合磁性材料。首先對羰基鐵粉進行表面改性，在羰基鐵粉表面生成一層鄰苯二甲腈預聚物。經過表面改性的羰基鐵粉由于表面包裹了一層富含氰基的有機物，能夠提高羰基鐵粉無機填料與聚芳醚腈樹脂基體的界面粘合力，從而使得聚芳醚腈和羰基鐵粉復合后具有高強度磁性能的同時保留聚芳醚腈優(yōu)異的力學性能。本發(fā)明在保持復合材料良好的機械性能的前提下能夠填充盡量多的羰基鐵粉，從而提高復合材料的磁飽和強度，改善無機填料與高分子之間的相容性而彌補了加工性不足。
文檔編號C09C1/22GK102775755SQ20121026847
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權日2012年7月31日
發(fā)明者劉孝波, 詹迎青, 趙睿 申請人:電子科技大學