用于制备磁芯的组合物和制备该组合物的方法技术

本发明专利技术涉及用于制备磁芯的组合物，其包含各自基于组合物的质量90‑95重量％软磁粉末和5‑10重量％聚合物基体材料，其中聚合物基体材料包含基于聚合物的质量50‑100重量％热塑性聚氨酯。本发明专利技术进一步涉及制备该组合物的方法和由该组合物制成的磁芯。

A composition for the preparation of a magnetic core and a method for preparing the composition

The invention relates to a composition for the preparation of magnetic core, which includes their composition based on the quality of the 90 95 weight% soft magnetic powder and 5 10 wt% polymer matrix material, wherein the polymer matrix material containing polymer mass 50 100 wt% thermoplastic polyurethane based on. The invention further relates to a method for preparing the composition and a magnetic core made of the composition.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备磁芯的组合物和制备该组合物的方法本专利技术涉及用于制备磁芯的组合物，其包含软磁粉末和聚合物基体材料。本专利技术进一步涉及制备组合物的方法。磁芯例如用作具有高渗透率的磁材料片用于在电、机电和磁装置如电磁体、变压器、电机、感应器和磁装置中限定和引导磁场。这些组件通常通过在模具中在高压下将软磁粉末模塑而以不同的形状和尺寸生产。在电子应用中，特别是在交流电(AC)应用中，磁芯组件的两个关键特性是磁导率和磁芯损耗特性。在该上下文中，材料的磁导率提供其变得磁化的能力或其携带磁通的能力的指示。渗透率定义为感生的磁通量与磁化力或场强的比。当磁材料暴露于快速变化的磁场时，磁芯的总能量由于磁滞损耗和/或涡流损耗的出现而降低。磁滞损耗是由克服磁芯组件内的保留磁力的必需能量消耗导致的。涡流损耗是由磁芯组件中由于由AC条件导致的变化通量导致的电流产生而导致的，并且主要产生电阻损耗。一般而言，用于高频应用的装置对磁芯损耗敏感，并且为降低由于涡流导致的损耗，想要软磁粉末颗粒的良好绝缘。实现这一点的最简单方式是将各颗粒的绝缘层增厚。然而，绝缘层越厚，软磁颗粒得到的芯密度越低且磁通密度降低。此外，通过在高压下压缩模塑而提高磁通密度的尝试可能导致芯中较大的应变，因此导致较高的磁滞损耗。为制造包含软磁粉末且具有最佳关键特性的芯，必需同时提高芯的电阻率和密度。为此，理想地将颗粒用具有高绝缘性能的薄绝缘层覆盖。在磁粉领域中，存在该问题的不同路线。WO-A2007/084363涉及制备冶金粉末组合物的方法和由其制备的压实制品。冶金粉末组合物包含贱金属粉末，其至少部分地被金属磷酸盐和颗粒内部润滑剂覆盖。所用内部润滑剂包括例如聚酰胺、C5-C30脂肪酸、聚酰胺的金属盐、C5-C30脂肪酸的金属盐、C5-C30脂肪酸的铵盐、硬脂酸锂、硬脂酸锌、硬脂酸锰、硬脂酸钙、亚乙基双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、聚烯烃及其组合。通过磷酸盐涂层和内部润滑剂的组合，可提高金属颗粒和压实部件的润滑性，同时降低存在的有机化合物的量。EP-B0810615描述了包含具有绝缘层的颗粒的软磁粉末复合芯。特别地，将软磁颗粒由包含磷酸化溶液的溶液处理，所述磷酸化溶液包含溶剂和磷酸盐。另外，溶液包含表面活性剂和锈抑制剂，所述锈抑制剂为含有氮和/或硫且具有抑制氧化铁形成的孤电子对的有机化合物。EP-B0765199公开了将铁基颗粒与热塑性材料的粉末组合物和润滑剂混合，所述润滑剂选自硬脂酸盐、蜡、石蜡、天然和合成脂肪衍生物以及聚酰胺类型的低聚物。将所得混合物在热塑性树脂的玻璃化变化温度或熔点以下的温度下压实并将压实产物加热以将热塑性树脂固化。由于加入热塑性材料中的润滑剂，该方法是耗时较少的，但不能达到软磁性能的必要改进。包含软磁粉末和聚合物基体材料的组合物还描述于例如EP-A0264287、EP-A0534744、US6,451,221、EP-A0554009或DE-A102011010757中。在磁颗粒上形成绝缘层的已知方法通常抓住一个关键特性，即密度或绝缘性能，同时保持其它不变。因此，可得到的电阻率和磁导率有限。因此，本领域中仍需要进一步改进处理软磁粉末的方法以达到由这类粉末制备的磁芯组件的最佳结果。因此，本专利技术的目的是提供用于制备磁芯的组合物，其显示出高电阻率、高渗透率并且是非腐蚀性的。另外，该组合物应当可使用用于聚合物材料的经典方法如注射模塑加工。另外，本专利技术的目的是提供制备组合物的方法并提供不需要其它腐蚀保护并且显示出高磁性能以及足够的挠性和低脆性以对用于电子应用中而言是稳定的磁芯。这些目的由用于制备磁芯的组合物实现，所述组合物包含各自基于组合物的质量90-95重量％软磁粉末和5-10重量％聚合物基体材料，其中聚合物基体材料包含基于聚合物的质量50-100重量％热塑性聚氨酯。另外，这些目的由制备组合物的方法实现，所述方法包括：(a)将聚合物基体材料熔融并在捏合机或挤出机中将软磁粉末和熔融聚合物基体材料混合，(b)借助挤出机将软磁粉末和聚合物基体材料的混合物挤压通过模头以形成线股并将线股切割成团粒。最后，这些目的通过由该组合物制成的磁芯实现，其中磁芯具有0.5MPa至50MPa的拉伸强度和0.2MPa至1MPa的弹性模量。为实现对几种应用而言足够的磁性能，软磁颗粒的量需要大于90重量％。另外，随着软磁颗粒的量提高，磁性能也更好。另一方面，提高聚合物材料的量产生较差的挠性和较高的脆性，这使得磁芯较不稳定。显示由包含90-95重量％软磁粉末和5-10重量％聚合物基体材料且其中聚合物基体材料包含基于聚合物基体材料的总量至少50重量％热塑性聚氨酯的本专利技术组合物制备的磁芯具有足够的磁性能以及另外足够的挠性和低脆性。特别是对于在无线装载站中的使用，必需磁芯显示出良好的抗断裂性。由本专利技术组合物制成的磁芯甚至满足对用于无线装载站中而言关于挠性和低脆性的需要。本专利技术组合物的聚合物基体材料包含50-100重量％热塑性聚氨酯。优选，热塑性聚氨酯的量为90-100重量％，在特别优选的实施方案中，热塑性聚氨酯的量为100重量％。热塑性聚氨酯为显示出热塑性性能的各种聚氨酯。在该上下文中，热塑性性能为可通过加热重复地熔融并且显示出塑性流动同时为熔融状态的聚合物。在本专利技术上下文中，热塑性聚氨酯为所有已知的多异氰酸酯加聚产物。热塑性聚氨酯优选包含：(i)脂族、脂环族、芳脂族或芳族二异氰酸酯，(ii)至少一种具有对异氰酸酯呈反应性的羟基的高分子化合物，(iii)任选抗静电添加剂，(iv)任选至少一种催化剂，(v)任选低分子增链剂。合适的脂环族或芳族二异氰酸酯为例如2,4-甲苯-二异氰酸酯；2,4-甲苯-二异氰酸酯和2,6-甲苯-二异氰酸酯的混合物；4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯及其混合物；2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物；氨基甲酸酯改性的液态4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和/或2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯；4,4’-二异氰酸根合二苯基甲烷-1,2和1,5-萘二异氰酸酯。合适的脂族或脂环族二异氰酸酯为例如三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、七亚甲基二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸酯、2-甲基五亚甲基二异氰酸酯-1,5、2-乙基亚丁基二异氰酸酯-1,4、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯，IPDI)、1,4-双(异氰酸根合甲基)环己烷、1,3-双(异氰酸根合甲基)环己烷、1,4-环己烷二异氰酸酯、1-甲基-2,4-环己烷二异氰酸酯、1-甲基-2,6-环己烷二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、2,2’-二环己基甲烷二异氰酸酯或其混合物。特别优选的二异氰酸酯为六亚甲基-1,6-二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯及其混合物。具有对异氰酸酯呈反应性的氢原子的高分子化合物为例如聚酯醇、聚醚醇和/或聚碳酸酯二醇，其通过术语“多元醇”汇总。多元醇的数均分子量优选为500-8000，更优选600-6000，特别是800-300本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备磁芯的组合物，其包含各自基于组合物的质量90‑95重量％软磁粉末和5‑10重量％聚合物基体材料，其中聚合物基体材料包含基于聚合物的质量50‑100重量％热塑性聚氨酯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.27 EP 15169443.71.一种用于制备磁芯的组合物，其包含各自基于组合物的质量90-95重量％软磁粉末和5-10重量％聚合物基体材料，其中聚合物基体材料包含基于聚合物的质量50-100重量％热塑性聚氨酯。2.根据权利要求1的组合物，其中聚合物基体材料包含100重量％热塑性聚氨酯。3.根据权利要求1的组合物，其中聚合物基体材料为聚氨酯和以下一种或多种的混合物：聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚醚、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚丙烯腈、乙烯乙酸乙烯酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚甲醛。4.根据权利要求1-3中任一项的组合物，其中聚氨酯包含：(i)脂族、脂环族、芳脂族或芳族二异氰酸酯，(ii)至少一种具有对异氰酸酯呈反应性的氢原子的高分子化合物，(iii)抗静电添加剂，(iv)任选至少一种催化剂，(v)任选低分子增链剂。5.根据权利要求4的组合物，其中具有对异氰酸酯呈反应性的氢原子的高分子化合物为多元醇。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·迪奇，R·齐克格拉夫，F·普里索克，J·H·黄，O·科赫，G·卡萨里沃尔，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE