下载文档原格式
环氧树脂改性研究进展环氧树脂是一种重要的聚合物材料，具有良好的绝缘性能、强度高、耐化学腐蚀等优点。
然而，传统环氧树脂在一些方面存在着一些缺陷，比如脆性、热稳定性差等。
为了改善这些问题，人们进行了大量的环氧树脂改性研究，以满足各种应用需求。
一种常见的改性方法是添加填充剂，如纳米材料、无机颗粒等。
纳米填料的添加可以显著改善环氧树脂的力学性能、热稳定性和耐化学腐蚀性能。
例如，添加纳米硅胶可以提高环氧树脂的强度和断裂韧性，同时显著改善其热稳定性。
添加纳米陶瓷粒子可以增加环氧树脂的硬度和热稳定性。
此外，添加纳米颗粒还可以提高环氧树脂的导热性能，有利于其在电子封装和导热材料中的应用。
另一种常见的改性方法是进行化学改性，如添加醇酸树脂、亚麻酸树脂等。
通过这些化学改性方法，可以显著改善环氧树脂的力学性能、热稳定性和耐化学腐蚀性能。
例如，添加醇酸树脂可以提高环氧树脂的断裂韧性和热稳定性。
添加亚麻酸树脂可以显著提高环氧树脂的抗脆性和耐化学腐蚀性能。
此外，还可以通过改变环氧树脂的交联结构、引入热稳定剂等方式进行化学改性，以提高其性能。
同时，人们还研究了环氧树脂共混改性的方法。
通过将两种或多种不同的环氧树脂进行共混，可以实现对环氧树脂性能的调节。
例如，通过共混苯环氧树脂和聚醚型环氧树脂，可以同时提高强度和断裂韧性。
通过共混环氧树脂与其它聚合物，如聚酰胺、聚氨酯等，也可以实现对环氧树脂性能的调节。
此外，还可以通过共混环氧树脂与纳米材料、填充剂等进行改性，以进一步提高性能。
在环氧树脂改性研究中，还有一些新材料和新技术被提出。
例如，人们研究了通过固体废弃物改性环氧树脂的方法，如通过将废旧塑料、聚氨酯等与环氧树脂进行共混改性，以实现资源的再利用。
此外，人们还研究了通过高温固化方法改性环氧树脂的方法，如通过在高温条件下进行固化反应，可以实现环氧树脂的高温稳定性能。
综上所述，环氧树脂改性研究已取得了重要的进展，通过添加填充剂、进行化学改性、共混改性等方法，可以显著改善环氧树脂的性能。
腐蚀与防护NdFeB磁体防腐蚀研究南开大学化学系(天津300071) 张守民 周永洽摘 要 对N dFeB磁体的腐蚀机理、目前研究开发的防护涂层的工艺、特点及存在的问题进行了总结,并提出了改进措施。
关键词 N dF eB磁体 防腐蚀 涂层 镀层1 前 言N dF eB磁体在室温下具有高的饱和磁化强度、高的矫顽力和大的磁能积[1],且资源丰富,具有较高的性价比,在音圈电机、磁共振成像、一般电机、发电机、传感器、仪表等领域获得了广泛应用[2]。
但是,N dFeB磁体存在着耐腐蚀性能差的缺点[3],严重影响了其应用,所以N dF eB的防腐蚀研究具有很重要的意义。
2 腐蚀机理对N dFeB危害最严重的是氧,所谓磁体的腐蚀主要表现为氧化过程[4,5]。
关于N dF eB磁体的腐蚀机理,还没有比较深入、系统的研究报告,但从目前的研究结果来看,最终导致N dF eB磁体腐蚀破坏的具体腐蚀形态都是晶间腐蚀。
T.M ino wa等对腐蚀机理进行的研究表明[6],NdF eB磁体由N d2F e14B相、富N d相和富B相三相组成。
相互接触的各相的电化学电位不相同,必然会引起电化学反应,即形成原电池。
这些相的腐蚀程度有下列顺序:富B相>富N d相>N d2Fe14B相,因此富B相和富Nd相相对于N d2F e14B相来说在原电池中成为阳极,导致优先腐蚀。
由于Nd2F e14B晶粒、富N d相和富B相的相对含量差别较大,局部腐蚀电池具有小阳极大阴极的特点,作为阳极金属的少量富N d相和富B相承担了很大的腐蚀电流密度,使其沿N d2F e14B相晶界加速腐蚀,形成晶间腐蚀。
带金属镀层的N dF eB磁体,一旦金属镀层出现空隙裂纹或蚀坑,在腐蚀介质中磁体与镀层也会发生电化学腐蚀。
A.S.K im等研究了氧使N dFeB磁体的磁性能下降的机理[7]。
由SEM(扫描电镜)观察发现,富氧合金在晶界处有较多细小的第二相颗粒,而低氧合金在晶界处这样的颗粒较少。
文章编号:1006-4079(2008)03-0017-03不同粘结剂对粘结NdFeB 磁体磁性能和抗压强度的影响Ξ刘桂明,查五生,刘锦云,储林华(西华大学材料科学与工程学院,四川成都610039)摘要:本文采用三种不同环氧值的粘结剂制备了NdFeB 粘结磁体,研究了粘结剂环氧值影响磁体磁性能及抗压强度的规律及其机理。
实验结果表明,在优化的固化工艺条件下,采用环氧值适中的环氧树脂制备的磁体,具有较好的磁性能和抗压强度。
关键词:NdFeB 粘结磁体;磁性能;粘结剂;环氧树脂中图分类号:TM273 文献标识符:ATheEffectsofDifferentBinder onMa gneticPro pertiesandCom pressiveStren gthofBondedNdFeBMa gnetsLIUGui 2ming,ZHAWu 2sheng,LIUJin 2yun,CHULin 2hua(Colle ge of M aterial Science and En gineerin g ,Xihua Universit y ,Chen gdu 610039,China )Abst ract:NdFeBbondedma gnetsare preparedb ythethreekindsofdifferentmezzoe poxyvaluebinderinthe paper,lawandmechanicsofmagnetsma gnetic propertiesandcompressivestren gtharestudiedbybindermezzoe poxyvalue.Theex perimentalresultsshowthatthe preparedma gnetsb ye poxyresinofmez 2zoe poxyvalueex pressthebetterma gnetic propertiesandcom pressionstren gthintheo ptimizedthermoset 2ting procedure.Ke ywords:NdFeBbondedma gnets;ma gnetic properties;binder;e poxyresin 粘结NdFeB 是由NdFeB 粉末与树脂、塑料或低熔点金属等粘结剂均匀混合,然后用压缩、挤出或注射等成型方法制成的复合NdFeB 永磁体[1]。
NdFeB永磁体力学性能研究进展1.引言 烧结钕铁硼（Nd-Fe-B）是第三代稀土永磁材料[1]，由元素Nd、Fe、B组成，化学分子式为Nd2Fe14B，1984年Sagawa[2]等人通过粉末冶金技术，首次制备出了烧结钕铁硼永磁合金[3]。
与其他磁性材料相比，烧结钕铁硼永磁合金具有高内禀矫顽力、高剩磁和高磁能积等特点，其最大磁能积的理论值高达518 kJ/m3 （64MGoe）[4]。
自钕铁硼发现以来，因其具有优异的磁性能而被广泛应用于计算机、通讯、医疗、机械、航空航天以及国防军工等多个行业领域[5]。
在传统的计算机及电子技术领域，烧结钕铁硼稀土永磁材料制作的器件基本上不承受冲击力作用[6]，人们关注的重点主要集中在其较好的电磁学性能以及为改变磁性能而进行的微结构分析等[7-10]，对它的力学性能关注较少，特别是动态力学特性。
然而，随着磁悬浮列车、电动汽车、风力发电等行业的发展，烧结NdFeB磁体在电机、汽车零部件等各领域内应用逐年增加，同时对NdFeB的产量需求也逐年增加。
但由于汽车、飞机等的工作环境（高速、高压、高温）的特殊，其各个零部件都要承受较强的冲击力，所以对NdFeB的抗震抗冲击性有较高的要求。
同时烧结钕铁硼也应用于军事通讯、雷达、卫星、导弹制导等国防事业领域中，因此也会受到较大的冲击载荷作用。
作为一种典型的脆性材料，烧结钕铁硼的机械加工与抗震、抗冲击性非常差，这将大大制约其在高精度仪器仪表、高速电机、尖端国防技术装备等行业中的应用。
由此可见，开展NdFeB力学性能以及在载荷作用下破坏响应机制的研究具有重要的意义和价值。
张书凯、梁浩、房成、张洋、张薇、马晓辉、李军/文 中稀（微山）稀土新材料有限公司【摘要】：全面综述了NdFeB永磁体的制作工艺、力学性能以及发展历程，介绍了近些年来增强NdFeB磁体力 学性能的研究动态与进展，并分析了提升其力学性能的原理以及研究意义，总结了增强NdFeB磁体力 学性能的多种途径以及各自优势和不足，最后进一步展望了提升磁体力学性能的研究方向。
《环氧树脂-粘土纳米复合材料结构与性能研究》环氧树脂-粘土纳米复合材料结构与性能研究一、引言随着科技的不断进步，纳米材料因其独特的物理和化学性质在众多领域得到了广泛的应用。
环氧树脂作为一种常用的聚合物材料，因其优良的机械性能、电性能和热性能，已被广泛应用于涂料、粘合剂和复合材料等领域。
近年来，将纳米材料与环氧树脂复合，制备出具有优异性能的环氧树脂/纳米复合材料已成为研究的热点。
其中，环氧树脂/粘土纳米复合材料因其独特的结构和优异的性能而备受关注。
本文旨在研究环氧树脂/粘土纳米复合材料的结构与性能，为该类材料的实际应用提供理论依据。
二、实验部分1. 材料与试剂实验所用的环氧树脂、固化剂、粘土等均为市售产品，其中粘土采用纳米级产品。
2. 制备方法将纳米粘土与环氧树脂按照一定比例混合，经过超声分散、真空脱泡等工艺，制备出环氧树脂/粘土纳米复合材料。
3. 测试与表征利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段观察复合材料的微观结构；通过热重分析（TGA）、动态热机械分析（DMA）等方法测试复合材料的热性能；通过拉伸试验、硬度测试等方法测试复合材料的力学性能。
三、结果与讨论1. 结构分析通过SEM和TEM观察发现，纳米粘土在环氧树脂中分散均匀，形成了典型的纳米复合结构。
纳米粘土的加入使环氧树脂的微观结构发生了显著变化，形成了更加致密的结构。
2. 热性能分析TGA和DMA测试结果表明，环氧树脂/粘土纳米复合材料具有优异的热稳定性。
纳米粘土的加入提高了复合材料的玻璃化转变温度（Tg）和热分解温度，降低了热导系数，表现出良好的热性能。
3. 力学性能分析拉伸试验和硬度测试结果表明，环氧树脂/粘土纳米复合材料具有优异的力学性能。
纳米粘土的加入显著提高了复合材料的拉伸强度、冲击强度和硬度等力学性能指标。
这是由于纳米粘土的加入改善了环氧树脂的内部结构，提高了其抵抗外力的能力。
四、结论本文研究了环氧树脂/粘土纳米复合材料的结构与性能。
各向异性的粘结钕铁硼/铁氧体永磁复合材料的磁性采用高性能的各向异性HDDR- Nd- Fe- B磁粉和铁氧体磁粉与塑料复合,制成了各向异性粘结NdFeB/铁氧体复合永磁材料,研究了它们的磁性能。
结果表明,随HDDR- Nd- Fe- B含量增加,各向异性的塑料粘结HDDR- Nd- Fe- B/铁氧体复合永磁材料磁性能bHc和密度几乎是线性增大,而jHc,(BH)max和Br开始都增大,当达到一定值后基本保持不变,出现一平台,随后又继续增大,但jHc与Br和(BH)max的平台值所对应的铁氧体/ HDDR- Nd- Fe- B的比例却不一样。
这是由于这两种不同磁性能的磁粉混合后颗粒之间的相互作用随着混合比例也会发生变化所致。
同时环氧树脂种类也对HD-DR- NdFeB/铁氧体的磁性能有显著影响,这主要因为环氧树脂影响了磁场成型过程中HDDR- NdFeB和铁氧体磁粉的取向度。
自塑料粘结铁氧体和粘结NdFeB永磁问世以来,已分别在微特电机、家用电器、汽车及航空航天领域获得了广泛应用。
塑料粘结铁氧体具有较低的磁性能和价格便宜的特点,而塑料粘结NdFeB具有高的磁性能和价格昂贵的特点。
为了满足实际的生产需求,需要开发一种磁性能较高而价格又便宜的新的永磁复合材料。
我们曾经研究过塑料粘结的各向同性的NdFeB/铁氧体复合永磁,日本文献也报导过塑料粘结的各向异性的NdFeB/铁氧体复合永磁,然而由于们所使用的Nd- Fe- B永磁粉都是由粉末冶金或快淬工艺制成的各向同性磁粉,磁性能都较低,最大磁能积一般小于160kJ/ m3(20MGOe)。
随着塑料粘结NdFeB永磁所用磁粉不断取得新的进展,现已可以制成高达240～320kJ/ m3(30～40MGOe)的HDDR- Nd- Fe- B磁粉[2],因此本文报道了采用新制备的高性能各向异性HDDR- Nd- Fe- B磁粉与各向异性的铁氧体磁粉复合,制成塑料粘结的各向异性的HDDR- Nd-Fe- B/铁氧体永磁复合材料,并研究了它们的磁性能及磁性能随成分变化规律,以便为实际生产和应用提供指导。
改性环氧树脂对粘结NdFeB磁体性能的研究
发布日期：2013-05-30 浏览次数：274
核心提示：改性环氧树脂对粘结NdFeB磁体性能的研究
摘要：用改性环氧树脂作粘结剂，在不同工艺条件下制备粘结NdFeB磁体，并对其性能进行了研究。
结果表明，改性环氧树脂粘结NdFeB磁体性能高于传统环氧树脂粘结Nd FeB磁体，在模压温度130℃、保压时间2min、固化时间120min、固化温度120℃条件下制备的磁体，其磁性能最佳。
粘结磁体自八十年代中期问世以来，人们已研究了多种粘结剂材料，如非磁性高分子化合物环氧树脂(热塑性)、酚醛树脂(热固性)、尼龙、聚苯硫醚、聚乙烯、橡胶和低熔点金属Bi，Sn，Pb，Zn，Al等[1-3]。
刘颖等人[4]研究了二茂金属高分子铁磁粉对粘结永磁复合材料性能的影响。
陈德波等人[5]研究了环氧树脂用量对磁体性能的影响，结果表明粘结剂含量为2。
5%时磁体具有较佳的性能。
李军等人[6]研究了硅烷处理对磁体性能的影响，表明磁粉经适当硅烷处理后有利于磁性能提高。
张虹等人[7]研究了5种不同的环氧树脂对磁体性能的影响，认为常温下为固态、环氧值较高且与磁粉表面相容性好的树脂是制备粘结NdFeB磁体的理想粘结剂。
单一的酚醛树脂经化学反应固化后的产物耐热性好，但性质较脆，因此纯酚醛树脂的胶结强度不高。
在大多数情况下，用热塑性树脂或合成树脂等将其进行改性。
未改性的酚醛树脂胶只能胶结木材、硬质泡沫塑料及其他多孔材料。
以其他高聚物改性的酚醛树脂为基料的胶粘剂，在结构胶中占有重要地位。
本文用KY-2055改性环氧酚醛树脂作粘结剂，制备出了磁性能良好的粘结NdFeB磁体。
1实验方法
1.1实验原料、仪器和设备
主要原料为美国GM公司生产的快淬MQP-16磁粉、硅烷偶联剂KH-550、环氧树脂E-44和KY-2055等。
使用769YP-24B型粉末压片机制备磁体，采用NIM-200C磁性测量仪测量磁体性能。
1.2样品制备
将快淬NdFeB磁粉经偶联剂KH-550处理后，与环氧酚醛树脂混合，然后放入干燥箱中在60℃干燥2h，压制成Φ10mm×10mm的圆柱体。
最后在不同温度和时间下进行固化处理，测量其磁性能。
2实验结果及分析
2.1改性环氧树脂粘结剂制备的磁体性能
将改性环氧树脂和传统环氧树脂均按质量分数2%的比例分别与磁粉混合均匀，然后在600~1600MPa下保压120s压制成圆柱体，在150℃固化3h，待冷却后，测其磁性能，结果如图1所示。
从图1可知，用改性环氧树脂作粘结剂制备的磁体的性能比用传统的环氧树脂作粘结剂制备的磁体性能好，尤其在压力较低时更明显。
这是因为改性环氧树脂比传统的环氧树脂的粘结强度大，在压力较小时就能将磁粉紧紧粘结在一起;随着压力的提高，磁粉与粘结剂
间的间隙逐渐缩小，用两种粘结剂制备的磁体性能接近。
)2.2改性环氧树脂作粘结剂时制备工艺参数对磁体性能的影响
采用改性环氧树脂作粘结剂，在150℃进行固化时间对磁体性能影响的实验，实验结果如图2所示。
由图2可知，从90min到120min磁能积升高，之后开始下降。
这是因为磁体与粘结剂之间发生了固化交联反应，链式的粘结剂在反应后形成了网状结构，使磁粉和粘结剂之间的结合更紧密，磁体致密度更高。
同时，在一定固化温度下粘结剂和磁粉之间相互渗透、扩散，使磁体密度更均匀、缺陷减少;当然渗透和扩散需要一定的时间才能达到较好的效果。
当粘结剂完全固化时，粘结剂失去流动性，形成不溶不熔的网状结构。
固化时间太短则反应不完全，一定时间后，固化反应基本彻底完成，即使再延长固化时间，其交联度也不会再有提高。
与此同时，磁体长时间处在高温下，未被粘结剂完全包覆的磁粉就会氧化，使磁体性能下降。
图3为固化温度对磁体性能影响的关系曲线。
由图3可知，在130℃之前，剩磁、矫顽力、磁能积随固化温度升高而升高，130℃后随温度升高，剩磁、矫顽力、磁能积降低。
这是因为在130℃左右改性环氧树脂和磁粉发生交联反应，由线形结构交联成网状结构，
将磁体紧紧拉在一起，使磁粉颗粒之间的间隙更小，接触更紧密，磁体性能提高。
但是随着温度继续升高，磁体氧化现象逐渐明显，磁体外围的磁粉首先被氧化，继而磁体内部的磁粉也逐渐氧化。
磁体内部的氧化是在制备过程中，磁体内部空隙中不可避免的有空气封闭在内，且在温度升高时空隙中的气体温度升高、压强增大，使反应活性增强，促使空气与磁粉的氧化反应发生。
剩磁是随着固化温度和固化时间的增加逐渐减小的，这是因为磁体在150℃环境下会缓慢的退磁，磁粉的氧化不断加剧所导致。
模压温度和保压时间对磁体性能的影响如图4，5所示。
由图4可知，在90~100℃范围随着模压温度升高，磁体性能Br，(BH)max，Hci降低;之后随模压温度升高磁性能逐渐升高;在130~140℃范围，随模压温度升高磁性能下降。
改性环氧树脂是高分子聚合物，在固化过程中它与固化剂形成三维网状结构。
热固性树脂在交联前与热塑性树脂相似，同属于线性聚合物，在低于固化温度时表现出良好的塑性。
成型时这些分子自带的反应基团和固化剂交联在一起，形成紧密的刚性体型结构。
交联的过程分为三个阶段[9]：①甲阶段：在90~100℃范围有良好的可溶、可熔性，随着温度升高，粘结剂由固体逐渐向液体转变，粘结剂分子从冻结状态向运动状态转变，磁粉与磁粉之间互相粘连，磁粉间的摩擦力增大，磁粉不易流动。
同时，粘结剂中产生的小分子气体随温度升
高，粘结磁体中的气孔体积增大，缺陷增多，致使粘结磁体的密度降低，严重影响了磁性能。
100~130℃粘结剂粘度变小，磁粉的流动性进一步增强，磁粉能均匀填充模腔内的各处空间，磁粉间的间隙减小，压制后的磁体各处密度均匀一致。
温度升至130℃时，粘结剂与磁粉的混合流动性达到最大，磁粉之间能够紧密的粘结在一起，形成致密的粘结体。
②乙阶段：高于130℃时，分子间开始产生交联键，此时树脂的可溶、可熔性下降，但仍然可塑。
③丙阶段：此阶段温度达到固化温度，反应速率在此温度下迅速升高，在很短的时间内粘结剂分子交联成网状结构，树脂达到不溶不熔的深度交联，磁粉没有来得及自由流动，固化反应就完成了，致使模腔填充不完全。
由图5可知，随保压时间的延长，Br，(BH)max，Hci呈上升趋势，保压时间为12 0s时磁性能最佳，之后延长保压时间，Br，(BH)max，Hci又下降。
其原因是片状磁粉在保压过程中相对滑动，模具中的空隙得到充分填补，压力在磁体中传递更加充分，磁体各部分受力均匀，磁粉变形并相互啮合，磁体性能升高。
继续延长保压时间，粉末之间的空隙逐渐减小，磁粉在压力下变形达到最大程度并开始断裂，损坏了晶体的晶格结构，导致磁体性能下降。
3结论
与传统环氧树脂粘结NdFeB磁体相比，改性环氧树脂粘结NdFeB磁体具有更高的磁性能;用改性环氧树脂作粘结剂，在模压温度130℃、保压时间2min、固化时间120min、固化温度120℃的条件下制备的磁体，其磁性能最佳。
参考文献：
[1]刘颖，涂铭旌。
高性能的尼龙1010粘结NdFeB永磁材料的制备[J]。
复合材料学报，1999，16(3)：7-11.
[2]CROATJ.Current status and future out look for bonded neodymium permanent magnet[J].JAppl Phys，1997，81(8)：4804-4809.
[3]电子部磁性材料及器件编辑部。
粘结永磁材料制作和应用技术文集[M]。
绵阳：电子部磁性材料及器件编辑部，1994：94-101.
[4]刘颖，涂铭旌。
磁性高分子粘结钕铁硼磁体的性能[J]。
复合材料学报，1999，1 6(2)：12-14.
[5]陈德波，查五生，刘锦云。
粘结剂含量对粘结NdFeB磁体磁性能和抗压强度的影响[J]。
稀土，2008，29(3)：72-74.
[6]李军，刘颖，高升吉。
高性能粘结钕铁硼磁体的制备[J]。
中国稀土学报，2004，22(3)：331-335.
[7]张虹，白书欣，赵恂。
粘结NdFeB磁体用粘结剂[J]。
磁性材料及器件，2001，32(3)：14-16.
[8]STURIALEA，VA′ZQUEZA，CISILINOA，etal。
En-hancement of the ad hesive joint strength of the epoxy-a-mine system viathead dition of are sol e-type pheno licresin international[J]。
Journal of Adhesion
&Adhe-sives，2007，2(27)：156-164.
[9]王小妹。
高分子加工原理与技术[M]。
北京：化学工业出版社，2006：270-270。
