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如何設計磁性橡膠的配方?
2019-04-24 16:26    查看次數:     

如何設計磁性橡膠的配方?磁性橡膠是指在橡膠或橡膠和熱塑性彈性體中,加入磁性固體粉末而製成的帶磁性複合材料,是帶磁性的彈性體材料的總稱。磁性粉末經加工後,由不顯示各向異性的多晶變成各向異性的單晶,使橡膠中非定向狀態的單晶粒子在強磁場的作用下,在橡膠基體內產生定向排列,在一定的方向顯示出磁性。磁性橡膠的性能主要取決於所用磁粉的類型和用量以及製造工藝(磁化)等。

 

磁性橡膠有各向同性磁性橡膠、各向異性磁性橡膠、軟磁鐵氧體磁性橡膠和液體磁性橡膠等。

 

磁性橡膠的磁性基本上與橡膠的類型無關,各種橡膠均可製造磁性橡膠。但膠種會對磁性橡膠的物理力學性能、加工工藝性能等產生較大影響,因此應根據製品的要求,合理地選擇生膠種類。

 

氯丁橡膠的磁通量略高,分子中具有較強的極性,有利於各向異性晶體粒子有規則的排列,因此呈現出較大的磁性。天然橡膠的物理機械綜合性能較好,易於加工,填充磁粉量較大,在磁性橡膠中應用較多。

 

當橡膠製品對強伸性能要求不高時,生膠的選擇應以填充盡可能多的磁粉,又不影響橡膠的物理機械性能為原則。當磁粉的填充量很大時,以天然橡膠為基礎的磁性橡膠綜合性能較好,以氯化聚乙烯橡膠製備的磁性橡膠性能也很好。用液體橡膠為原料製作的磁性橡膠,工藝簡單,用少量磁粉就能獲得與幹膠高填充量相近的磁性能,是一種有發展前途的製作方法。

 

磁性橡膠的磁性主要決定於磁性填料——磁粉。一般來說,在磁場下能呈現磁性,對橡膠不起破壞作用的固體粉末都可作磁性填料。磁性橡膠的要求是能大量填充磁性材料,在磁化後能保持磁性,且能牢固地吸著在有永磁材料的鐵板上麵。滿足這些要求的磁粉不是很多,實際上有價值的磁性材料極為有限,主要有鐵氧體型粉末磁性材料和金屬型粉末磁性材料。金屬磁粉包括鐵鑽、鐵鎳、鐵鍶、鐵鋇、鐵釹硼、鐵鋁鎳和鋁鎳鈷的金屬混合物粉末,都是強磁性物質,鐵鑽粉使用範圍最廣。鐵鈷金屬混合物粉末的剩餘磁性強度是鐵氧體磁粉的4倍。

 

金屬磁粉因價格昂貴及添加困難而較少使用,隻用在小空間內產生大磁場的精密儀器。鐵氧體磁粉主要選用高鐵酸鹽,是由氧化鐵與某些 2 價金屬化合物生成的二元或三元氧化物,即鐵氧體MO·(Fe2O3)π。因為鐵氧體的原料是煉鐵時的副產品,鐵氧體磁粉價格低廉,原料易得,製造簡單,綜合性能優異,密度較低,而被廣泛使用。磁性橡膠的磁性與磁粉的磁性能、粒徑、含量有關。磁性橡膠的磁性隨著磁粉含量的增加而增大,但磁粉填充量的多少,取決於磁粉的粒徑。一般情況下,磁粉粒徑大,粒度分布不均,則在橡膠中分散不勻,加工性能較差,並且導致內退磁現象加強,還會造成應力集中,降低物理機械性能,所製得的產品充磁後表麵磁強分布不均度增大。磁粉粒徑小,分布均勻的微細磁粉比表麵積大,在橡膠中能均勻分散,減少對製品強度性能的破壞。產品充磁後磁強分布均勻度提高。從原理上講,要求磁粉粒徑盡可能小,一般磁粉粒徑最好為0.5~3μm。

 

磁粉填充係數小,則材料的磁導率小,隨磁粉用量增大,磁性橡膠的磁性也隨之增加,但其物理性能下降。

 

磁粉填充係數小於50%時,實際測不出橡膠的磁性能,磁粉填充係數超過50%,橡膠的磁性常數則增加。液態橡膠與幹膠相比較,在同樣填充量時,使用液態橡膠製作的磁膠其磁性能提高很多,這可能是因為磁粉分散好,內退磁現象減弱,因而提高了磁性能。隨磁粉用量增大,磁性橡膠的磁性成直線增加,但混煉工藝變差,硫化膠的強度、伸長率、永久變形都急劇變壞,但在這一過程中,當磁粉加到一定量時,硫化膠物理機械性能達到一個極值,在不加其他補強劑的情況下,在天然膠中磁粉含量70%~90%時,扯斷強度最大。這個極值隨生膠種類及填料性質配合劑的影響而變化,由於磁粉粒子與聚合物分子間沒有生成化學鍵,增加磁粉用量導致彈性下降,硬度上升,因此應保證磁性橡膠製品在滿足一定的物理機械性能條件下盡可能提高磁粉的用量以增加磁性。

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