Cпособ получения изделий из полимерного магнитного материала

01 1/113 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНОГО МАГНИТНОГО МАТЕРИАЛА(73) Патентообладатель Институт механики ме(46) 30.12.1998 таллополимерных систем НАН Беларуси(71) Заявитель Институт механики металлополимерных систем НАН Беларуси(57) 1. Способ получения изделий из полимерного магнитного материала путем смешения дисперсного магнитотвердого наполнителя с полимерным связующим и экструзии полученной смеси при одновременном воздействии постоянных и переменных магнитных полей, отличающийся тем, что на экструдируемый расплав воздействуют постоянным полем с магнитной индукцией Вс 16-18 мТ и переменным полем с градиентом магнитной индукции 700-800 мТ/м и частотой 50 гц. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что векторы напряженности постоянного и переменного полей взаимно перпендикулярны. Фиг. 1 Изобретение относится к технологии переработки композиций на основе высокомолекулярных соединений, содержащих магнитотвердые наполнители, с целью получения изделий, обладающих свойствами постоянных магнитов. Проблема, возникающая при переработке полимерных материалов, наполненных магнетиками, состоит в том,что частицы магнитотвердого наполнителя образуют агрегаты, удерживаемые силами межмолекулярного и магнитного взаимодействий. Это препятствует ориентации магнитных частиц в полимерном связующем под действием текстурирующего магнитного поля, снижает анизотропию магнитных свойств и предельные значения магнитных характеристик изделий. Значительные силы притяжения и развитая поверхность частиц магнитотвердого наполнителя обусловливают устойчивость агрегатов. Разрушить их методами магнитной 1 и магнитогидродинамической сепарации 2 удается далеко не всегда. С целью увеличения магнитной анизотропии изделий, получаемых методом экструзии, на расплав наполненного магнетиками полимерного материала воздействуют сканирующими постоянными магнитным и 2571 1 электрическим полями 3. Электрическое поле накладывают на экструдат с запаздыванием относительно магнитного. Реализация этого способа связана с созданием недостаточно надежных механических или сложных электромагнитных систем сканирования электрического и магнитных полей. Известен способ изготовления изделий из магнитного материала путем спекания в форме смеси порошка феррита и связующего 4. Для равномерного распределения частиц феррита во время спекания на смесь воздействуют вращающимся переменным магнитным полем определенных частоты, амплитуды, напряженности и скорости вращения. Недостаток такого способа состоит в том, что равномерность распределения наполнителя не связана с дроблением агрегатов из частиц феррита. Прототипом изобретения является способ изготовления эластичных постоянных магнитов 5. Экструдируют смесь дисперсного магнитотвердого феррита с органическим связующим. Одновременно на нее воздействую противоположно направленными постоянными и импульсными неоднородными магнитными полями. Их создают путем пропускания постоянного или импульсного тока по проводникам, расположенным вблизи экструдируемого профильного изделия. Недостаток прототипа состоит в том, что увеличение анизотропии магнитных свойств изделий связано главным образом с ориентацией агрегатов ферритовых частиц и в очень малой степени - с разрушением агрегатов. Более того, устойчивость агрегатов в магнитных статических полях повышается за счет роста сил магнитного взаимодействия. Задачи, на решение которых направлено заявляемое изобретение 1) разрушение агрегатов магнитотвердых частиц наполнителя в расплаве полимерного связующего 2) ориентация частиц осями легкого намагничивания в направлении внешнего постоянного магнитного поля 3) повышение предельных значений магнитных характеристик изделия за счет увеличения магнитной анизотропии материала. Поставленные задачи достигаются тем, что известный способ получения изделий из полимерных магнитных материалов путем экструзии смеси дисперсного магнитного наполнителя и полимерного связующего при одновременном воздействии на расплав постоянных и переменных магнитных полей, дополнен следующими операциями. На расплав воздействуют постоянным полем с магнитной индукцией Вс 16-17 мТ и переменным полем с градиентом магнитной индукции 700-800 мТ/м и частотой 50 гц. Вариант изобретения состоит в том, что векторы напряженности постоянного и переменного магнитных полей взаимно перпендикулярны. Сущность изобретения состоит в том, что при указанном воздействии полей в агрегате, образованном магнитотвердыми частицами, возникает высокая локальная неоднородность магнитного поля. Вследствие этого частицы совершают сложное движение. Его можно представить как сочетание возвратно-поступательного и колебательновращательного движений. В результате объем агрегата увеличивается, внутреннее трение в расплаве уменьшается. При оптимальном соотношении параметров Вс, ,и времени воздействия полей происходит интенсивное разрушение агрегатов. Отделившиеся от агрегата частицы смачиваются расплавом, что предотвращает последующее образование агрегатов. Приведем примеры реализации способа. Изготавливают эластичный магнитный профиль прямоугольного сечения 5 х 10 мм методом экструзии. Перерабатывают смесь порошка феррита бария (размер частиц менее 5 мкм), поливинилхлорида и его пластифкатора - диоктилфталата, взятых в соотношении 701812 мас. Используют червячный экструдер(фиг.1), снабженный в зоне выхода профиля магнитной системой, схема которой приведена на фиг.2. Расплав полимера 1 после выхода из контакта со шнеком 2 находится в зоне перехода полости цилиндра 3 в фильерное отверстие 4. Здесь он контактирует с полюсами электромагнитов 5 и 6 - постоянного, 6 и 8 переменного полей. Полюса введены в цилиндр 3 с помощью диамагнитных вставок 9. Электромагнит переменного поля посредством трансформатора соединен с линией переменного тока промышленной частоты. Расплав 1 движется по цилиндру 3 к фильерному отверстию 4 в общем межполюсном пространстве двух электромагнитов. Электромагнит постоянного поля создает практически однородное поле Вс между полюсами 5 и 6. Электромагнит переменного поля обеспечивает в зазоре между полюсами 7 и 8 градиентиндукции магнитного поля. Векторы магнитной индукции электромагнитов взаимно перпендикулярны. По способу-прототипу профиль выдавливают через фильерную головку, в которой вблизи широких сторон профиля заформованы медные проводники. По ним пропускают постоянный ток силой 15 А. Направления тока в проводниках, расположенных вблизи верхней и нижней сторон профиля, противоположны. 2571 1 Затем профили намагничивают до насыщения в магнитном импульсном поле, вектор которого направлен по нормали к широкой стороне профиля. Контролируют остаточную магнитную индукцию В образцов в направлении экструзии (А) и по нормали к широкой стороне профиля (Б). Значения этих показателей приведены в таблице. Анализ приведенных в табл.1 результатов свидетельствует о следующем. Существуют оптимальные режимы сочетания напряженностей постоянного и переменного магнитных полей (технологические варианты 3-5 и 3-10), при которых максимальные значения В значительно превышают ее величину в отсутствие одного из полей (1,7). Варианты с параметрами полей за пределами оптимальных значений (2,6,8,11) практически аналогичны вариантам 1,7. По-видимому, это обусловлено тем, что при оптимальных режимах происходит разрушение агломератов частиц феррита и их ориентирование в направлении поля Вс. Благодаря такому текстурированию, усиливается магнитная анизотропия профиля, т.е. увеличивается разница значений В в направлениях А и Б. Эффективность способа-прототипа аналогична эффективности предложенного способа при запредельных режимах (2,6,8,11). При оптимальных режимах (3-5, 9-10) магнитная анизотропия профиля значительно выше, чем для прототипа. При отклонении векторови Вс от перпендикулярности на 15, значения В в направлениях А и Б уменьшаются на 10-12 по отношению кзначению, соответствующему расположениюи Вс по нормали друг к другу. Заявленный способ позволяет увеличить степень наполнения магнитных материалов без потери механической прочности изделий, а также более полно реализовать свойства магнитных наполнителей. Это позволит снизить расход последних, энергетические и трудовые затраты при производстве эластичных магнитов. Технологические варианты 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 прототип Параметры магнитных полей Вс, мТ Фиг. 2 оставитель Л.С. Зайкова Редактор В.Н. Позняк Корректор Т.Н. Никитина Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.