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磁性塑料的分类与应用前景

来源:学术堂 作者:原来是喵
发布于:2016-11-04 共7249字
  本文综述了磁性材料的发展历史,其基础概念与主要分类,根据磁性材料的应用研究,探讨其未来的发展前景,大家在相关论文写作时,可以参考这篇题目为“磁性塑料的分类与应用前景”的物理史论文
  
磁性塑料的分类与应用前景

  原标题:磁性材料的研究进展
  
  摘要:文章综述了磁性材料的发展历史,其基础概念与主要分类,根据磁性材料的应用研究,探讨其未来的发展前景。
  
  关键词:磁性塑料;复合型;应用;高分子
  
  1磁性塑料的发展历史
  
  1.1磁性塑料的世界发展情况
  
  20世纪70年代,人们利用共沉淀法制备了磁性液体材料。1988年,巨磁电阻效应的发现,引起了世界各国的关注,掀起了纳米磁性材料的开发和应用研究热潮。磁性塑料在国外发展较快。在磁性塑料中增长最快的是各向同性Nd Fe B,从1987年至1994年仅6年就增长了37倍。到2004年其增长值将达到22亿美元。在2000年日本磁性塑料的产能已达到近4万吨,美国为近8万吨。各向异性材料已获得较大的发展。2002年时。填充稀土类磁粉制作的磁性塑料产量不大,但其在所有磁体中发展速度最快,平均增长率为35 %.
  
  21世纪前十年,由于市场需求十分旺盛,全球磁性塑料的产量以每年10 %~14 %的速度递增。之后,随着生产技术的不断进步和应用范围的逐步扩大,磁性塑料的品种、产量和需求量将会不断增加,发展前景广阔[1].虽然截止今日磁性高分子理论和应用的探索还处于初级阶段,但无机纳米材料的研究在2012年已初见成效,聚合物磁性纳米材料和有机高分子、无机复合的磁性纳米材料也成为了当时该领域研究的热点。
  
  近年来,人们对结构型磁性高分子材料的研究取得了一定进展,合成了许多有机磁性高分子材料,但是,如何提高有机高分子的磁性还需要进一步研究。目前的磁性塑料就是指复合型高分子材料中以塑料为私结剂的磁性体,俗称塑料磁铁。这类磁性塑料是国外首先研制成功的新型复合塑料,它兼具塑料和磁性材料的特性,尽管磁性不如传统的烧结磁铁或铸造永磁铁强,但其机械加工性能好,能充分利用塑料易成型、生产效率高的优点,可成型形状复杂的制品,且尺寸比较精确。
  
  有机高分子磁性材料作为一种新型功能材料,在超高频装置、高密度存储材料、吸波材料和微电子等需要轻质磁性材料的领域具有很好的应用前景。室温稳定且具有实用价值的有机高分子磁性材料一直是该领域研究的热点。
  
  1.2磁性塑料的国内发展情况
  
  我国磁性塑料的研制始于1984年。随着电冰箱生产的发展,在1989年从国外引进了水磁条生产线并能进行仿制生产。1995年,我国生产各向同性磁性塑料5280吨,其中用于生产会聚组件的160吨;同年,我国生产各向异性磁性塑料6480吨。由原化工部、电子部联合上海磁性材料厂、天津磁性材料厂、899厂、880厂、906厂及北京市化工研究院等联合攻关“七五”国家重点科技攻关项目,实现了磁性塑料颗粒料和压延挤出磁性塑料的国产化。北京化工研究院与北京塑灵公司合作研制并成功了磁场注射机并已投入了生产。标志着在我国磁性塑料开始走向实际应用。2000年,磁性塑料的世界年需求增长率为13 %,我国的磁性记录材料可达1000亿,并将大力发展录音带、录相带、软磁盘等主要品种的系列化与标准化产品。磁介质也将广泛应用钴-铁氧体,钡-铁氧体。2000年国内生产各向同性磁性塑料6500吨,各向异性磁性塑料1600吨。随着电子、汽车产业的快速发展和各种制品的小型化、轻量化、集成化,会使今后的各向异性磁性塑料的需求快速增加。总之,磁性塑料的需求将日益增加,磁性塑料的市场前景广阔[2].
  
  2磁性塑料的分类
  
  高分子磁性材料是一种能够记录声、光、电等多种信息并且能够重新释放的功能高分子材料,在现代科学技术的重要基础材料中占有一席之地。高分子磁性材料一般分为结构型和复合型,结构型磁性材料是指本身具有强磁性的高分子材料;复合型磁性材料是指以塑料或橡胶为私结剂与磁粉混合私结加工而制成的磁性体。众多高分子磁性材料中,磁性塑料是较为常用的一种。磁性材料一般以复合型为主,它是以塑料为粘结剂,辅以适合助剂,与磁粉混合后得到的材料,是已经实现商品化生产的重要高分子磁性材料。磁性塑料的性能主要取决于磁粉材料,并与所用的合成树脂、磁粉的填充率及其成型方法有密切的关系。
  
  复合型磁性塑料目前已经实现商品化,它主要由树脂及磁粉构成,树脂起粘接剂作用,磁粉是磁性的主要授体,磁性塑料根据磁性填料的不同可以分为铁氧体类、稀土类和纳米晶磁类。复合型磁性塑料根据不同方向磁性能的差异又可分为两大类:一类是磁性粒子的最大易磁化方向是杂乱无章排列的,称为各向同性磁性塑料,这种磁性塑料的磁性能较低,最早出现的磁性塑料是由钡铁氧体作为基础磁性材料制成。另一类是在加工过程中通过外加磁场或机械力,使磁粉的最大易磁化方向顺序排列,称作各向异性磁性塑料,使用较多的是惚铁氧体磁性塑料,在相同材料及配比条件下,各向同性磁性塑料磁性能仅为各向异性磁性塑料的1/2~1/3[3].
  
  磁性塑料的性能主要取决于磁粉材料,并与所用的合成树脂、磁粉的填充率及其成型方法有密切的关系。评价磁性塑料的技术指标有剩余磁通密度((Br)、矫顽力(b Hc)、内禀矫顽(i Hc)和最大磁能积(BH)max)。
  
  磁性塑料的连续最高使用温度虽然低于金属磁铁,但热稳定性尚好,在150℃空气中加热1000 h磁性无变化,外观无异常现象;在较高温度下,只要无瞬间负荷的动态应力作用,则不影响其使用。磁性塑料的化学稳定性好,在酸、碱、有机溶剂、油类和水中,于常温下浸渍10 d后,一般仅增加质量0.2 %~0.5 %,磁性和外观无异常变化;磁性塑料经低温(-40℃)、高温(130℃)、热循环、浸渍、耐湿、风化和盐雾等试验后,其质量、外观和磁性变化很小,力学性能虽有所下降,但拉伸强度仍能保持在30MPa左右,不影响其使用。磁性塑料的主要优点是:密度低,冲击强度较高,制品可进行切割、切削、钻孔、焊接、层压和压花纹等后加工,且使用时不会发生碎裂;尺寸变化小,易加工成尺寸精度高、薄壁或复杂形状的制品,且可与元件整体成型。总之,磁性塑料制品脆性低,磁性稳定,易于装配,对电磁设备实现小型化、轻量化、精密化和高性能化的目标起着关键的作用[4].
  
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