Магнітодіелектричний матеріал

Винахід відноситься до електротехніки, безпосередньо до магнітодіелектричних матеріалів, які використовуються в електричних машинах і апаратах, для виготовлення магнітних клинів, сердечників, магнітних екранів, шунтів і інших магнітосопрягаємих виробів. Відомі магнітодіелектричні матеріалі, які складаються з: - полімерного сполучника (фенолоформальдегідного, епоксидного, кремнійорганічного), твердника амінного типу, магнітом'якого порошка, етилацетата, уротропіна, триетилсілана, солі фосфорної кислоти, стеарата цинка, мінерального наповнювача [1]; - заліза, феноло-формальдегідної смоли, волокнистого наповнювача, мастила [2]. Недоліком відомого магнітодіелектричного матеріалу [1] є недостатня міцність, що призводить до порушення сплошності в різних точках виробів і багатокомпонентність, яка призводить (за рахунок нерівномірного розподілу компонентів) до неоднорідності магнітних характеристик. Використання магнітодіелектричного матеріалу [2] не дозволяє досягнути високої механічної міцності. Відомий також магнітодіелектричний матеріал, який є найбільш близьким до заявляємого за технічною сутністю [3]. Відомий магнітодіелектричний матеріал – прототип складається з діепоксикарбоксилатного сполучника, твердника - гексагідрофталевого ангідриду, поліпропіленгліколя з молекулярною масою 425, органометаличного прискорювача, феромагнітного порошка. Недоліками відомого магнітодіелектричного матеріала - прототипа є: - низький питомий об'ємний електричний опір і низька стійкість до дії ударних і вигинаючих навантажень, а також низька швидкість твердіння (структурування) матеріалу. Задачею даного винаходу є підвищення питомого об'ємного електричного опіру, стійкості до дії ударних і вигинаючих навантажень, а також швидкості структурування. Поставлена задача досягається тим, що магнітодіелектричний матеріал, який включає епоксидний олігомер, ангідридний твердник, прискорювач, феромагнітний порошковий наповнювач, додатково містить скловолокнистий наповнювач, а в якості сполучника -циклоацетальний епоксидний олігомер на основі окису циклогексену, в якості твердника - ізометилтетрагідрофталевий ангідрид, в якості прискорювача - суміш 1,8-нафтоілен-1’,2’бензімідазола і 2, 4, 6 трис(диметиламінометил)фенолу у масовому співвідношенні 1:0,5, а як феромагнітний порошковий наповнювач - продукт сумісного помолу феромагнітного порошку, слюди та олігоетера з вмістом гідроксильних груп 1,55-1,7%, взятих у масовим співвідношенні 1:1:20, при наступному співвідношенні інгредієнтів, %мас.: циклоацетальная епоксидна смола на основі окису циклогексена 9-14 ізометилтетрагідрофталевий ангідрид 8,9-15,8 прискорювач 0,1-0,2 феромагнітний порошковий наповнювач 65-80 скловолокнистий наповнювач 2-5 Принциповими відмінами заявляємого матеріалу від відомого є наявність нового феромагнітного наповнювача, який являє собою продукт сумісного помолу феромагнітного порошку, слюди та олігоетера. Утворена таким чином органомінеральна система має новий комплекс властивостей, у зрівнянні з відомими. За рахунок формування адсорбційного шару на поверхні дисперсної фази, розміри якого близькі до мономолекулярного і який відповідає за комплекс властивостей магнітодіелектричного матеріалу при структур уванні при підвищених температурах і також сприяє збільшенню питомого об'ємного електричного опіру, і швидкості структур ування. З іншого боку, наявність в магнітодіелектричному матеріалі прискорювача – суміші 1,8-нафтоілен-1’,2’бензімідазола і 2,4,6 трис(диметиламінометил)фенолу забезпечує більшу повноту стр уктур ування і, як наслідок, підвищення стійкості матеріалу до дії ударних і ви гинаючих навантажень. Введення в матеріал скловолокнистого наповнювача підвищує е фект збільшення стійкості до ударних і вигинаючих навантажень. У сукупності описаних ви ще принципових відмін, досягаються цільові показники матеріалу. Магнітодіелектричну суміш отримують таким чином. В барабан шарового млина завантажують необхідну за рецептурою кількість інгредієнтів суміші, металеві кулі (1/3 від об'єму барабана) и при кімнатній температурі змішують 5-8 годин до отримання однорідного продукту, який не має агломерованих часток розміром більше 0,5-1мм. Отриманий продукт зберігають в герметичній тарі. Термін зберігання не більше 7 діб. Далі отримують діелектричну суміш, яка складається з циклоацетальної смоли, твердника - ізометилтетрагідрофталевого ангідриду, прискорювача і наповнювачів. Інгредієнти магнітодіелектричного матеріалу завантажують в змішувальну ємкість, яка має мішалку, в такому порядку: нагріту до 60°С епоксидну смолу, твердник, прискорювач (суміш 1,8-нафтоілен-1’,2’-бензімідазола і 2,4,6 трис(диметиламінометил)фенолу), наповнювач - отриманий попередньо продукт сумісного помолу феромагнітного порошку, слюди та олігоетера. Магнітодіелектричний матеріал отримують на наступній стадії, для чого Магнітодіелектричну суміш зі змішувальної ємкості через шнековий підживлювач під тиском через спеціальний мундштук, зовнішня поверхня якого аналогічна формі клина, подають в нагріту до 200-220°С філь'єру. В процес безперервної протяжки, яка забезпечується валками, які обертаються, суміш одночасно формують, стверджують і армують по поверхні однонаправленим склоровінгом, який змотується зі шпульника. Товщину зовнішнього склопластикового каркаса клина регулюють за рахунок зазору між зовнішньою поверхнею мундштука і внутрішнім каналом філь'єри. Мундштук заходить у філь'єру на відстані 20-30мм. Швидкість обертання мішалки в змішувачі - 80-100об/хв. Швидкість протягування складала 250-280мм/хв. Були виготовлені 5 різновидів магнітодіелектричного матеріалу за нижнім, верхнім і середнім значенням, а також 2 матеріали за позамежними значеннями. Дані про склад наведені у таблиці 1 Таблиця 1 Склади магнітодіелектричного матеріалу Найменування інгредієнтів 1 Вміст за прикладом, %мас. 2 3 4 5 циклоацетальна епоксидна смола на основі окису циклогексена ТУ 6-05-241 9 ізометилтетрагідрофталевий ангідрид ТУ 38-103149 8,9 прискорювач- суміш 1,8-нафтоілен-1’,2'-бензімідазола (ТУ 6-14-288) і 2,4,6 трис(диметиламінометил)фенолу (ТУ 6-09-4136) у масовому 0,1 співвідношенні 1:0,5 наповнювач - продукт сумісного помолу феромагнітного порошку ПЖ-1 (ГОСТ 9849), слюди (ТУ 21-25-241) та олігоетера Лапрол 3003 (ТУ 605-1513) з вмістом гідроксильних гр уп 1,55-1,7%, взятих у масовим 80 співвідношенні 1:1:200 скловолокнистий наповнювач 2,0 14 15,8 11,5 12,35 7 6 20 20 0,2 0,15 0,05 0,3 65 5 72,5 3,5 85,95 1 53,7 6 Отриманий діелектричний матеріал випробувався по комплексу цільових і технологічних показників. В аналогічних умовах випробувався магнітодіелектричний матеріал - прототип. Дані порівняльних випробувань наведені в таблиці 2. Таблиця 2 Дані порівняльних випробувань Показники Питомий об'ємний електричний опір, Ом*см(ГОСТ 6433.2-71) Ударна в'язкість, кДж/м 2 (ГОСТ 4647-80) Руйнівна напруга при вигині, МПа (ГОСТ 17036-71) Час структур ування, сек Магнітна проникливість, Гн/м Прототип Заявляємий матеріал за прикладом 1 2 3 4 5 1011 1011 1013 1013 1011 1011 80 180 150 6 94 231 90 8 102 240 85 10 100 243 87 10 70 175 111 6 76 179 106 5 З даних порівняльних випробувань (табл.2) видно, що заявлений магнітодіелектричний матеріал за цільовими показниками значно перевищує відомий. Техніко-економічними перевагами запропонованого магнітодіелектричного матеріалу є: - підвищений питомий об'ємний електричний опір; підвищена стійкість до дії ударних і вигинаючих навантажень; - підвищена швидкість структур ування; - покращенні магнітні властивості. Апробація запропонованого магнітодіелектричного матеріалу здійснена у виробничих умовах ТОВ "Технологічна група "Екіпаж" Література 1. Авт.свід. СРСР №579661 по кл. Н01F1/33, 1972p. 2. Авт.свід. СРСР №750584 по кл. Н01F1/33, 1980p. 3. Патент США №3976902 по кл. H01F1/33, 1972p. – прототип.