一種鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料及制備方法
【專利摘要】一種鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料，其為由鑭鐵硅基化合物與高分子材料及助劑均勻混合，之后經(jīng)模壓和加熱成型的復(fù)合材料；鑭鐵硅基化合物與高分子材料及助劑的重量份配比為10～500∶10∶0.1～1；其制備方法：將鑭鐵硅基粉末、高分子材料和助劑按上述比例均勻混合；之后裝入磨具，用模壓機(jī)冷壓成型；再升溫熔融粘結(jié)固化成型；其優(yōu)點(diǎn)在于：在原有制備LaFeSi基化合物的基礎(chǔ)上，解決了LaFeSi基磁制冷材料硬度大、脆性大、難于加工成型等問題；該室溫磁制冷復(fù)合材料可與換熱流體隔絕，防止磁制冷工質(zhì)在使用過程中的氧化；利用模壓成型的方法將復(fù)合材料一次壓制成型，便于組裝后形成高比表面積和低阻流通道磁制冷部件。
【專利說明】一種鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬磁性材料，特別涉及一種鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，制冷技術(shù)對(duì)改善人類生活和工作環(huán)境起到了至關(guān)重要的作用，同時(shí)也給現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)提供了新的研究和使用平臺(tái)。目前制冷技術(shù)主要有液體氣化制冷、吸附制冷、氣體膨脹制冷、熱電制冷、熱聲制冷、脈沖管制冷等多種方式。其中，最常用的制冷技術(shù)是液體氣化制冷，這種技術(shù)使用的制冷劑是基于氟利昂等輕烴的鹵代物質(zhì)，不但具有溫室效應(yīng)，而且能源消耗大，另外這些制冷劑還有強(qiáng)的臭氧消耗效應(yīng)，對(duì)環(huán)境的破壞巨大。因此，找到一種既環(huán)保又高效節(jié)能的新型制冷技術(shù)已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)亟待解決的問題。利用材料的磁熱效應(yīng)發(fā)展起來的磁制冷技術(shù)是近年來受到國(guó)內(nèi)外廣泛重視的一項(xiàng)具有重要應(yīng)用前景的新技術(shù)。由于室溫磁制冷技術(shù)具有綠色環(huán)保和高效節(jié)能的特點(diǎn)，受到世界各國(guó)的高度重視，高效磁制冷材料及其相關(guān)問題研究也就引起了人們的極大興趣。
[0003]早在1881年，Warburg就在Ann.Phys.13(1881) 141的文獻(xiàn)中報(bào)道，將鐵放入磁場(chǎng)時(shí)會(huì)向外放熱，這就是后來被廣泛研究的磁熱效應(yīng)(Magnetocaloric effect, MCE)現(xiàn)象。磁熱效應(yīng)是磁性材料的內(nèi)稟性質(zhì)，目前對(duì)磁熱效應(yīng)的一般定義為磁性材料在磁場(chǎng)增強(qiáng)或減弱時(shí)放熱或吸熱的物理現(xiàn)象，或者說是材料在磁化或退磁過程中所產(chǎn)生的等溫熵變或者絕熱升溫現(xiàn)象。磁制冷方式是一種以磁性材料為工質(zhì)的新的制冷技術(shù)，其基本原理是借助磁制冷材料的可逆磁熱效應(yīng)，即磁制冷材料等溫磁化時(shí)，向外界放出熱量，而絕熱退磁時(shí)因溫度降低，從外界吸取熱量，達(dá)到制冷目的。利用磁熱效應(yīng)現(xiàn)象不斷發(fā)展起來的磁制冷技術(shù)，與傳統(tǒng)的液體氣化制冷技術(shù)相比，具有三個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn):(1)綠色環(huán)保:磁制冷采用固體制冷工質(zhì)，解決了氣體有毒、易泄漏、易燃以及對(duì)臭氧層的破壞和溫室效應(yīng)等問題；(2)高效節(jié)能:磁制冷產(chǎn)生磁熱效應(yīng)的熱力過程是高度可逆的，其本征熱力學(xué)效率可以達(dá)到卡諾效率，而實(shí)際能實(shí)現(xiàn)的效率也可達(dá)到卡諾循環(huán)效率的60%-70%，甚至更高；(3)穩(wěn)定可靠:磁制冷無需氣體壓縮機(jī)，振動(dòng)與噪聲小，壽命長(zhǎng)，可靠性高。
[0004]NaZn13結(jié)構(gòu)的LaFe13_xSix化合物是目前國(guó)際上最受重視的磁熱效應(yīng)材料之一。本 申請(qǐng)人:是國(guó)內(nèi)最早開展LaFeSi基化合物磁滯損耗的研究者之一，從理論和實(shí)驗(yàn)上系統(tǒng)研究了間隙原子碳對(duì)LaFeSi化合物磁熵變和磁損耗的影響。研究發(fā)現(xiàn)，磁場(chǎng)誘發(fā)的巡游電子變磁轉(zhuǎn)變對(duì)磁熱效應(yīng)和磁滯損耗有著重大影響，而且與相變溫度的變化密切相關(guān)。在LaFeSi基化合物中，用其他稀土(R)替代La或用Si替代Fe都會(huì)使LaFeSi基化合物的磁熵變隨居里溫度的增加而快速下降，引入間隙氫和碳使磁熵變隨居里溫度的下降幅度較小，而用Co替代Fe處于兩者之間；稀土 R替代La會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)誘發(fā)的變磁轉(zhuǎn)變?cè)鰪?qiáng)，雖然磁滯損耗有所上升但磁熵變顯著增加，而部分Co替代Fe會(huì)減緩磁熵變隨居里溫度升高而降低的速率，同時(shí)磁滯損耗幾乎完全消失，間隙氫和碳也對(duì)抑制滯后起了重要作用，而且碳的引入使LaFeSi化合物的熱穩(wěn)定性顯著提高。因此，在LaFeSi間隙化合物中，通過R和Co的適量替代，控制磁場(chǎng)誘發(fā)變磁轉(zhuǎn)變對(duì)材料磁熱效應(yīng)的影響，在保證獲得大磁熵變的同時(shí)又可抑制熱滯和磁滯，并容易調(diào)節(jié)居里溫度，是獲得室溫大磁熱效應(yīng)和低磁滯損耗磁制冷材料的有效途徑。[0005]LaFeSi基化合物作為新型的磁制冷材料具有室溫大磁熱效應(yīng)和低磁滯損耗，但這些材料在作為磁制冷工質(zhì)使用時(shí)，需要加工成一定的形狀；由于LaFeSi基化合物是一種金屬間隙化合物，脆性大、耐沖擊性差，傳統(tǒng)的加工工藝很難將這些材料加工成磁制冷樣機(jī)所需的形狀，在很大程度上限制了其在磁制冷機(jī)的應(yīng)用。早在1999年，美國(guó)Arm’ s實(shí)驗(yàn)室的K.A.Gschneidner就指出，磁制冷技術(shù)的發(fā)展不僅需要發(fā)現(xiàn)和表征新型的磁制冷材料，同時(shí)也需要把這些材料加工成適于磁制冷工藝的多孔介質(zhì)(包括平行片、球形、夾心結(jié)構(gòu)、線型結(jié)構(gòu)等等)。目前室溫磁制冷材料的加工成型方法和工藝主要包括復(fù)合法、粉末冶金以及真空擴(kuò)散焊等方法；通過選擇熔點(diǎn)低于制冷工質(zhì)而熱傳導(dǎo)性比制冷工質(zhì)高的金屬，加熱融化后成型，這種方法的局限性在于很難保證兩種材料在熔化時(shí)不生成金屬間化合物。真空擴(kuò)散焊工藝是在真空或者惰性氣體保護(hù)下加壓，使母材緊密接觸，然而這種方法不適于脆性較大的樣品；這些基于高溫熔融或者熱壓基礎(chǔ)上的磁制冷材料的成型方法，加工溫度高，能量消耗大，很難對(duì)磁制冷材料的形貌進(jìn)行精細(xì)調(diào)制，更難實(shí)現(xiàn)制備多孔的磁制冷材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于在原有制備LaFeSi基化合物材料的基礎(chǔ)上，針對(duì)LaFeSi基磁制冷材料的硬度大、脆性大、難于加工成型等問題，而提供一種基于高分子材料易于加工成型的鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料及其制備方法，改善LaFeSi基磁制冷材料的加工性能，并提高磁制冷材料的力學(xué)性能，為一種適合磁制冷機(jī)應(yīng)用的結(jié)構(gòu)致密、強(qiáng)度高的LaFeSi基磁制冷復(fù)合材料。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0008]本發(fā)明提供的鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料，其為由粉末狀鑭鐵硅基化合物與顆粒狀高分子材料及顆粒狀助劑均勻混合，之后經(jīng)模壓和加熱成型的平直片型、直波浪紋片型或之字形波浪紋片型的復(fù)合材料；
[0009]所述高分子材料選自聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚對(duì)苯二甲酸二乙酯、聚乙烯萘酸酯、聚醚砜、聚碳酸酯、酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂中的一種、兩種或兩種以上；
[0010]所述助劑選自抗氧劑、增塑劑和熱穩(wěn)定劑中的一種、兩種或三種；
[0011]所述鑭鐵硅基化合物與高分子材料及助劑的重量份配比為10~500: 10: 0.1 ~I。
[0012]所述的鑭鐵硅基化合物為L(zhǎng)a (FeSi) 13、La(FeSi)13RU La (FeCoSi) 13、La(FeCoSi)13RU LaR(FeSi) 13、LaR(FeSi)13RU LaR(FeCoSi)13 或 LaR(FeCoSi)13Rl ;其中，Rl為 C、H 或 CH ;R 為 Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb 或 Lu。
[0013]所述粉未狀鑭鐵硅基化合物的粒徑為0.005~0.5毫米。
[0014]所述的抗氧劑為二苯胺、對(duì)苯二胺、二氫喹啉、2，6_三級(jí)丁基-4-甲基莖瓰、雙(3，5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)硫醚或四〔β-(3，5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)丙酸〕季戊四醇酯；[0015]所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、令苯二甲酸二異辛酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己酯)、癸二酸二辛脂、己二酸二辛脂、壬二酸二辛脂、磷酸三辛酯、磷酸三甲苯酯、磷酸二苯基異辛酯、環(huán)氧脂肪酸甘油酯、環(huán)氧脂肪酸單酯、環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸酯、氯化石蠟或氯化硬脂酸酯；
[0016]所述的熱穩(wěn)定劑為二鹽基硬脂酸鉛、水合三鹽基硫酸鉛、二鹽基鄰苯二甲酸鉛、二鹽基亞憐酸鉛、正丁基硫代亞錫鹽、二烷基錫硫醇鹽或竣酸有機(jī)錫。
[0017]所述平直片型、直波浪紋片型或之字形波浪紋片型鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料的厚度為0.1~2.0毫米。
[0018]本發(fā)明提供的鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料的制備方法，其步驟如下:
[0019]I)將鑭鐵硅基化合物通過粉碎、球磨、等離子噴涂或機(jī)床加工成0.005~0.5毫米的粉末狀；
[0020]2)在常溫條件下分別將高分子材料和助劑在研磨機(jī)研磨至100~250目的顆粒狀，之后，將粉末狀鑭鐵硅基化合物、顆粒狀高分子材料和顆粒狀助劑按重量份配比為10~500: 10: 0.1~I的比例混合并用分散機(jī)分散均勻；
[0021]3)將混合均勻的混合物料裝入磨具中，在I~IOMPa壓力下用模壓機(jī)冷壓10~30分鐘成型；其形狀為平直片型、直波浪紋片型或之字形波浪紋片型；
[0022]4)再在I~IOMPa壓力范圍內(nèi)，以I~5°C /min的升溫速率升溫至100-300°C，恒溫5~30分鐘后冷卻至室溫，卸下磨具得到鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料；
[0023]所述高分子材料選自聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚對(duì)苯二甲酸二乙酯、聚乙烯萘酸酯、聚醚砜、聚碳酸酯、酚醛樹脂和環(huán) 氧樹脂中的一種、兩種或兩種以上；
[0024]所述助劑選自抗氧劑、增塑劑和熱穩(wěn)定劑中的一種、兩種或三種。
[0025]所述的鑭鐵硅基化合物為L(zhǎng)a (FeSi) 13、La(FeSi)13RU La (FeCoSi) 13、La(FeCoSi)13RU LaR(FeSi) 13、LaR(FeSi)13RU LaR(FeCoSi)13 或 LaR(FeCoSi)13Rl ;其中，Rl為 C、H 或 CH ;R 為 Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb 或 Lu ;
[0026]所述平直片型、直波浪紋片型或之字形波浪紋片型鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料的厚度為0.1~2.0毫米。
[0027]所述的抗氧劑為二苯胺、對(duì)苯二胺、二氫喹啉、2，6_三級(jí)丁基-4-甲基莖瓰、雙(3，5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)硫醚或四〔β-(3，5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)丙酸〕季戊四醇酷；
[0028]所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、令苯二甲酸二異辛酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己酯)、癸二酸二辛脂、己二酸二辛脂、壬二酸二辛脂、磷酸三辛酯、磷酸三甲苯酯、磷酸二苯基異辛酯、環(huán)氧脂肪酸甘油酯、環(huán)氧脂肪酸單酯、環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸酯、氯化石蠟或氯化硬脂酸酯；
[0029]所述的熱穩(wěn)定劑為二鹽基硬脂酸鉛、水合三鹽基硫酸鉛、二鹽基鄰苯二甲酸鉛、二鹽基亞憐酸鉛、正丁基硫代亞錫鹽、二烷基錫硫醇鹽或竣酸有機(jī)錫。
[0030]本發(fā)明提供的鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料及其制備方法具有如下有益效果:
[0031]本發(fā)明的鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料及其制備方法解決了如何將易氧化、易粉化的鑭鐵娃基磁制冷材料在室溫磁制冷技術(shù)上的應(yīng)用；制備的室溫磁制冷材料可與換熱流體隔絕，可有效防止磁制冷工質(zhì)在使用過程中的氧化；利用模壓成型的方法將復(fù)合材料一次壓制成平直片、直波浪紋片或之字形波浪紋片，便于組裝后形成高比表面積和低阻流通道磁制冷部件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是平直片型鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料示意圖；
[0033]圖2是直波浪紋片型鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料示意圖；
[0034]圖3是之字形波浪紋片型鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下將參照具體實(shí)施例詳細(xì)的描述本發(fā)明。
[0036]實(shí)施例1
[0037]將97.5重量份粒徑小于0.05毫米的La(FeSi) 13化合物粉末，2.25重量份150目過篩的酚醛樹脂(高分子材料)粉末和0.25重量份150目過篩的六次甲基四胺(助劑)混合，在高速分散機(jī)上分散15分鐘，待混合物料均勻分散后，將適量物料裝入制備平直薄片(厚度為0.1毫米)的模具中，并將模具置于模壓機(jī)上，在室溫下加壓至lOMPa，恒壓5分鐘后，以30C /min的速率將上下模塊升溫至150°C，繼續(xù)在IOMPa壓力和150°C條件下保持15分鐘，然后停止加熱；待上下模塊溫度降至室溫后卸掉壓力，將模具從模壓機(jī)上取下，脫模即可得到厚度為0.1毫的La(FeSi)13室溫磁制冷復(fù)合材料的平直薄片。
[0038]經(jīng)測(cè)試，所制備的復(fù)合材料的熱導(dǎo)率不低于3.0±0.2W/(m.K)，將成型的鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料按照使用要求做適當(dāng)剪裁，即可用于室溫磁制冷機(jī)的詞制冷部件。
[0039]實(shí)施例2
[0040]將95份粒徑不大于0.1毫米的La (FeSi)13C化合物粉末、4.5份100目過篩的聚氯乙烯粉末、0.25份100目過篩的增塑劑、0.25份100目過篩的聚氯乙烯用分散熱穩(wěn)定劑混合，在高速分散機(jī)上分散15分鐘，待混合物分散均勻后，將適量物料裝入制備直波浪紋片(厚度為I毫米)的磨具中，并將其置于模壓機(jī)上，在室溫下加壓至5MPa，恒壓保持15分鐘后，以5°C /min的速率將上下模板升溫至140°C，進(jìn)而在5MPa壓力和140°C溫度下保持10分鐘，然后停止加熱。待上下模板溫度降至室溫后卸掉壓力，將磨具從平板模壓機(jī)上取下，樣品脫模即可得到厚度為I毫米的La(FeSi)13C粉末/聚氯乙烯室溫磁制冷復(fù)合材料的直波浪紋薄片。
[0041]經(jīng)測(cè)試，本復(fù)合材料的熱導(dǎo)率不低于2.8±0.2W/(m.K)，將這樣成型的鑭鐵硅基化合物/聚氯乙烯室溫磁制冷復(fù)合材料按照制冷機(jī)使用要求做適當(dāng)裁剪，即可用于室溫磁制冷機(jī)。
[0042]實(shí)施例3
[0043]將93份粒徑不大于0.5毫米的La(FeCoSi)13化合物粉末、7份200目過篩的聚甲基丙烯酸甲脂粉末混合，在高速分散機(jī)上分散15分鐘，待混合物分散均勻后，將適量物料裝入制備平直薄片(厚度為0.6毫米)的磨具中，并將其置于模壓機(jī)上，在室溫下加壓至8MPa，恒壓保持15分鐘后，以5°C /min的速率將上下模板升溫至160°C，進(jìn)而在8MPa壓力和160°C溫度下保持10分鐘，然后停止加熱。待上下模板溫度降至室溫后卸掉壓力，將磨具從平板模壓機(jī)上取下，樣品脫模即可得到厚度為0.6毫米厚的La(FeCoSi)13粉末/聚甲基丙烯酸甲酯室溫磁制冷復(fù)合材料的平直薄片。
[0044]經(jīng)測(cè)試，本復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為2.2±0.2ff/(m.K)，將這樣成型的鑭鐵硅基化合物/聚甲基丙烯酸甲酯室溫磁制冷復(fù)合材料按照制冷機(jī)使用要求做適當(dāng)裁剪，即可用于室溫磁制冷機(jī)。
[0045]實(shí)施例4
[0046]將90份粒徑不大于0.3毫米的La (FeCoSi) 13H化合物粉末、10份150目過篩的聚酰胺酸預(yù)聚體粉末混合，在高速分散機(jī)上分散15分鐘，待混合物分散均勻后，將適量物料裝入制備之字形波浪紋片(厚度為1.5毫米)的磨具中，并將其置于模壓機(jī)上，在室溫下加壓至5MPa，恒壓保持15分鐘后，以5°C /min的速率將上下模板升溫至150°C，進(jìn)而在5MPa壓力和150°C溫度下保持15分鐘；繼續(xù)以5°C /min的速率升溫至200°C，然后在5MPa和200°C下保持15分鐘；再繼續(xù)以5°C /min的速率升溫至250°C，然后在5MPa和250°C下保持15分鐘；繼續(xù)以5°C /min的速率升溫至300°C，然后在5MPa和300°C下保持15分鐘已完成熱壓酰胺化過程。待上下模板溫度降至室溫后卸掉壓力，將磨具從平板模壓機(jī)上取下，樣品脫模即可得到厚度為1.5毫米厚的La (FeCoSi)13H粉末/聚酰亞胺室溫磁制冷復(fù)合材料的之字形波浪紋片。
[0047]經(jīng)測(cè)試，本復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為2.0±0.2W/(m.K)，將這樣成型的鑭鐵硅基化合物/聚酰亞胺室溫磁制冷復(fù)合材料按照制冷機(jī)使用要求做適當(dāng)裁剪，即可用于室溫磁制冷機(jī)。
[0048]實(shí)施例5
[0049]將50份粒徑不大于0.3毫米的LaPr (FeSi) 13化合物粉末、48份150目過篩的聚碳酸酯粉末、2份正丁基硫代亞錫鹽(熱穩(wěn)定劑)混合，在高速分散機(jī)上分散15分鐘，待混合物分散均勻后，將適量上述混合物料裝入制備平直薄片(厚度為2毫米)的磨具中，并將其置于模壓機(jī)上，在室溫下加壓至IMPa，恒壓保持15分鐘后，以5°C /min的速率將上下模板升溫至250°C，進(jìn)而在IMPa壓力和250°C溫度下保持15分鐘，然后停止加熱。待上下模板溫度降至室溫后卸掉壓力，將磨具從平板模壓機(jī)上取下，樣品脫模即可得到厚度為2毫米厚的LaPr (FeSi) 13粉末/聚碳酸酯室溫磁制冷復(fù)合材料的平直薄片。
[0050]經(jīng)測(cè)試，本復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為0.8±0.2W/(m.K)，將這樣成型的鑭鐵硅基化合物/聚碳酸酯室溫磁制冷復(fù)合材料按照制冷機(jī)使用要求做適當(dāng)裁剪，即可用于室溫磁制冷機(jī)。
[0051]實(shí)施例6
[0052]將97.5重量份粒徑小于0.05毫米的LaCe (FeSi) 13CH化合物粉末，2.5重量份150目過篩的聚偏氟乙烯粉末混合，在高速分散機(jī)上分散15分鐘，待混合物料均勻分散后，將適量物料裝入制備之字形波浪紋片(厚度為0.2毫米)的模具中，并將模具置于模壓機(jī)上，在室溫下加壓至IOMPargS 5分鐘后，以3°C /min的速率將上下模塊升溫至180°C，繼續(xù)在IOMPa壓力和180°C條件下保持15分鐘，然后停止加熱；待上下模塊溫度降至室溫后卸掉壓力，將模具從模壓機(jī)上取下，脫模即可得到厚度為0.2毫的LaCe (FeSi) 13CH室溫磁制冷復(fù)合材料的之字形波浪紋片。
[0053]經(jīng)測(cè)試，所制備的復(fù)合材料的熱導(dǎo)率不低于2.9±0.2ff/(m.K)，將成型的鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料按照使用要求做適當(dāng)剪裁，即可用于室溫磁制冷機(jī)的詞制冷部件。[0054]實(shí)施例7[0055]將93份粒徑不大于0.4毫米的LaGd(FeCoSi)13化合物粉末、6.9份200目過篩的聚丙烯粉末、0.1份二氫喹啉粉末(抗氧劑)混合，在高速分散機(jī)上分散15分鐘，待混合物分散均勻后，將適量物料裝入制備平直薄片(厚度為0.8毫米)的磨具中，并將其置于模壓機(jī)上，在室溫下加壓至8MPa，恒壓保持15分鐘后，以5°C /min的速率將上下模板升溫至200°C，進(jìn)而在SMPa壓力和200°C溫度下保持10分鐘，然后停止加熱。待上下模板溫度降至室溫后卸掉壓力，將磨具從平板模壓機(jī)上取下，樣品脫模即可得到厚度為0.8毫米厚的LaGd(FeCoSi) 13粉末/聚甲基丙烯酸甲酯室溫磁制冷復(fù)合材料的平直薄片。[0056]經(jīng)測(cè)試，本復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為2.3±0.2W/(m.K)，將這樣成型的鑭鐵硅基化合物/聚甲基丙烯酸甲酯室溫磁制冷復(fù)合材料按照制冷機(jī)使用要求做適當(dāng)裁剪，即可用于室溫磁制冷機(jī)。[0057]實(shí)施例8[0058]將94份粒徑不大于0.2毫米的LaEr (FeCoSi) 13C化合物粉末、5.9份200目過篩的聚丁烯粉末、2，6-三級(jí)丁基-4-甲基苯酚(抗氧劑)混合，在高速分散機(jī)上分散15分鐘，待混合物分散均勻后，將適量物料裝入制備直波浪紋薄片(厚度為0.4毫米)的磨具中，并將其置于模壓機(jī)上，在室溫下加壓至8MPa，恒壓保持15分鐘后，以5°C /min的速率將上下模板升溫至200°C，進(jìn)而在SMPa壓力和200°C溫度下保持10分鐘，然后停止加熱。待上下模板溫度降至室溫后卸掉壓力，將磨具從平板模壓機(jī)上取下，樣品脫模即可得到厚度為0.4毫米厚的LaEr (FeCoSi) 13C粉末/聚甲基丙烯酸甲酯室溫磁制冷復(fù)合材料的直波浪紋薄片。
[0059]經(jīng)測(cè)試，本復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為2.3±0.2W/(m.K)，將這樣成型的鑭鐵硅基化合物/聚甲基丙烯酸甲酯室溫磁制冷復(fù)合材料按照制冷機(jī)使用要求做適當(dāng)裁剪，即可用于室溫磁制冷機(jī)。
[0060]實(shí)施例9
[0061]將92份粒徑不大于0.5毫米的LaNd(FeCoSi)13CH化合物粉末、7.5份200目過篩的聚對(duì)苯二甲酸二乙酯粉末、0.25份雙(3，5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)硫醚粉末(抗氧劑)、
0.25份二烷基錫硫醇鹽(熱穩(wěn)定劑)混合，在高速分散機(jī)上分散15分鐘，待混合物分散均勻后，將適量物料裝入制備平直薄片(厚度為1.2毫米)的磨具中，并將其置于模壓機(jī)上，在室溫下加壓至8MPa，恒壓保持15分鐘后，以5°C /min的速率將上下模板升溫至200°C，進(jìn)而在SMPa壓力和200°C溫度下保持10分鐘，然后停止加熱。待上下模板溫度降至室溫后卸掉壓力，將磨具從平板模壓機(jī)上取下，樣品脫模即可得到厚度為1.2毫米厚的LaNd(FeCoSi)13CH粉末/聚甲基丙烯酸甲酯室溫磁制冷復(fù)合材料的平直薄片。
[0062]經(jīng)測(cè)試，本復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為2.0±0.2W/(m.K)，將這樣成型的鑭鐵硅基化合物/聚甲基丙烯酸甲酯室溫磁制冷復(fù)合材料按照制冷機(jī)使用要求做適當(dāng)裁剪，即可用于室溫磁制冷機(jī)。
【權(quán)利要求】
1.一種鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料，其特征在于，其為由粉末狀鑭鐵硅基化合物與顆粒狀高分子材料及顆粒狀助劑均勻混合，之后經(jīng)模壓和加熱成型的平直片型、直波浪紋片型或之字形波浪紋片型的復(fù)合材料； 所述高分子材料選自聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚對(duì)苯二甲酸二乙酯、聚乙烯萘酸酯、聚醚砜、聚碳酸酯、酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂中的一種、兩種或兩種以上； 所述助劑選自抗氧劑、增塑劑和熱穩(wěn)定劑中的一種、兩種或三種； 所述鑭鐵硅基化合物與高分子材料及助劑的重量份配比為10~500: 10: 0.1~1
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料，其特征在于，所述的鑭鐵硅基化合物為 La(FeSi)13' La (FeSi)13RU La (FeCoSi) 13、La (FeCoSi)13RU LaR (FeSi) 13、LaR(FeSi)13RU LaR(FeCoSi) 13或 LaR(FeCoSi)13Rl ;其中，Rl 為 C、H 或 CH #為 Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb 或 Lu。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料，其特征在于，所述粉未狀鑭鐵硅基化合物的粒徑為0.005~0.5毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料，其特征在于，所述的抗氧劑為二苯胺、對(duì)苯二胺、二氫喹啉、2，6-三級(jí)丁基-4-甲基苯酚、雙(3, 5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)硫醚或四〔β-(3，5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)丙酸〕季戊四醇酯； 所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、令苯二甲酸二異辛酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己酯)、癸二酸二辛脂、己二酸二辛脂、壬二酸二辛脂、磷酸三辛酯、磷酸三甲苯酯、磷酸二苯基異辛酯 、環(huán)氧脂肪酸甘油酯、環(huán)氧脂肪酸單酯、環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸酯、氯化石蠟或氯化硬脂酸酯； 所述的熱穩(wěn)定劑為二鹽基硬脂酸鉛、水合二鹽基硫酸鉛、二鹽基鄰苯二甲酸鉛、二鹽基亞憐酸鉛、正丁基硫代亞錫鹽、二烷基錫硫醇鹽或竣酸有機(jī)錫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料，其特征在于，所述平直片型、直波浪紋片型或之字形波浪紋片型鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料的厚度為0.1~2.0毫米。
6.一種權(quán)利要求1所述鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料的制備方法，其步驟如下: 1)將鑭鐵硅基化合物通過粉碎、球磨、等離子噴涂或機(jī)床加工成0.005~0.5毫米的粉末狀； 2)在常溫條件下分別將高分子材料和助劑在研磨機(jī)研磨至100~250目的顆粒狀，之后，將粉末狀鑭鐵硅基化合物、顆粒狀高分子材料和顆粒狀助劑按重量份配比為10~500: 10: 0.1~I的比例混合并用分散機(jī)分散均勻； 3)將混合均勻的混合物料裝入磨具中，在I~IOMPa壓力下用模壓機(jī)冷壓10~30分鐘成型；其形狀為平直片型、直波浪紋片型或之字形波浪紋片型； 4)再在I~IOMPa壓力范圍內(nèi)，以I~5°C/min的升溫速率升溫至100-300°C，恒溫5~30分鐘后冷卻至室溫，卸下磨具得到鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料； 所述高分子材料選自聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚對(duì)苯二甲酸二乙酯、聚乙烯萘酸酯、聚醚砜、聚碳酸酯、酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂中的一種、兩種或兩種以上； 所述助劑選自抗氧劑、增塑劑和熱穩(wěn)定劑中的一種、兩種或三種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料，其特征在于，所述的鑭鐵硅基化合物為 La(FeSi)13' La (FeSi)13RU La (FeCoSi) 13、La (FeCoSi)13RU LaR (FeSi) 13、LaR(FeSi)13RU LaR(FeCoSi) 13或 LaR(FeCoSi)13Rl ;其中，Rl 為 C、H 或 CH #為 Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb 或 Lu。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料，其特征在于，所述平直片型、直波浪紋片型或之字形波浪紋片型鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料的厚度為0.1~2.0毫米。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鑭鐵硅基室溫磁制冷復(fù)合材料，其特征在于，所述的抗氧劑為二苯胺、對(duì)苯二胺、二氫喹啉、2，6-三級(jí)丁基-4-甲基苯酚、雙(3, 5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)硫醚或四〔β-(3，5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)丙酸〕季戊四醇酯； 所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、令苯二甲酸二異辛酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己酯)、癸二酸二辛脂、己二酸二辛脂、壬二酸二辛脂、磷酸三辛酯、磷酸三甲苯酯、磷酸二苯基異辛酯、環(huán)氧脂肪酸甘油酯、環(huán)氧脂肪酸單酯、環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸酯、氯化石蠟或氯化硬脂酸酯； 所述的熱穩(wěn)定劑為二鹽基硬脂酸鉛、水合二鹽基硫酸鉛、二鹽基鄰苯二甲酸鉛、二鹽基亞憐酸鉛、正丁基硫代亞錫鹽、二烷基錫硫醇鹽或竣酸有機(jī)錫。
【文檔編號(hào)】H01F1/33GK103468226SQ201310378863
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】沈俊, 牛忠偉, 蔣士冬, 周貝, 吳劍峰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所