專利名稱：合成樹(shù)脂磁性體組合物以及成型樹(shù)脂磁性體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成樹(shù)脂磁性體組合物以及一種模塑形成的樹(shù)脂磁性體。樹(shù)脂復(fù)合物是由樹(shù)脂粘合劑和混和并分散于其中的磁性粉末組成。這種樹(shù)脂復(fù)合物作為原料適用于模塑成塑料磁性體，如磁性輥，其用于電子攝影機(jī)和靜電記錄機(jī)。
上述磁性輥是由樹(shù)脂復(fù)合物形成，該樹(shù)脂復(fù)合物由熱塑性粘合劑和與其混合的磁性粉末組成。成形是在磁場(chǎng)中通過(guò)注射模塑或擠壓模塑法完成，這樣以使在輥的表面形成期望的磁化方式。
最近在電子攝影技術(shù)的發(fā)展需要一種在磁性輥上形成比以往更為復(fù)雜的磁化方式。滿足這種要求的一種方法是由上述樹(shù)脂混合物形成多個(gè)磁性塊，這些磁性塊按照期望的磁化方式被磁化，并將它們放置在軸的表面。
這種磁性輥一般是通過(guò)由樹(shù)脂粘合劑和分散于其中的鐵或稀土合金的磁性粉末組成的樹(shù)脂混合物來(lái)制得。樹(shù)脂粘合劑通常為聚酰胺樹(shù)脂，如聚酰胺-6和聚酰胺-12或者為聚丙烯。
現(xiàn)今，隨著OA機(jī)器變得更為精密，磁性輥需要具有較強(qiáng)的磁化能力，并且更為復(fù)雜并需要更高速的操作。在其它領(lǐng)域，對(duì)于具有比以前有更強(qiáng)磁力的塑料磁性體的需求也不斷增加。
為滿足這種要求而構(gòu)思出的一種方法就是增加用于模塑成磁性輥的樹(shù)脂混合物中的鐵素體磁粉的量。增加鐵素體磁粉量不利的一面就是所得的樹(shù)脂混合物在熔體流動(dòng)特性和模塑性方面非常差。用這種樹(shù)脂混合物成形的部件在磁力方面不均勻并且在尺寸精度上比較差。因此，以磁性粉末的用量作為研究方向受到制約，這就阻止了通過(guò)加入足夠多的磁性粉末來(lái)滿足強(qiáng)磁力的要求。
通過(guò)用稀土磁性粉末來(lái)替代鐵素體磁粉可以達(dá)到增加磁力的目的。然而，后者引出的一個(gè)問(wèn)題是，如果使所使用的稀土磁性粉末用量能夠滿足想要的磁力時(shí)，則樹(shù)脂復(fù)合物的熔體流動(dòng)特性比較差。高填充的樹(shù)脂混合物很容易在模塑成小的磁性輥時(shí)導(dǎo)致欠注射。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明進(jìn)行了一系列的研究，發(fā)現(xiàn)了當(dāng)樹(shù)脂混合物由熱塑性的樹(shù)脂粘合劑和磁性粉末制得，該樹(shù)脂粘合劑引入了一種由下式(1)表示的脂肪族聚酰胺時(shí)，能夠有效提高合成樹(shù)脂磁性體組合物的熔體流動(dòng)速率。以這種方式獲得的樹(shù)脂混合物即使在其引入有大量的磁性粉末，以使成形部件具有的強(qiáng)的磁力的情況下，也保持良好的熔體流動(dòng)特性。通過(guò)這種方法，可以生產(chǎn)想要的塑料磁性體，而不存在熔體流動(dòng)特性差和可塑性差的問(wèn)題。 (其中R1代表HOOC(CH2)nCOOH(n＝7或8)，Cm代表一個(gè)具有二胺殘基鏈(m＝2～20)，Cn表示二元酸殘基鏈(n＝20～48)，a是1～50的整數(shù)，b是1～50的一個(gè)整數(shù)，以及x是1～50的一個(gè)整數(shù))本申請(qǐng)的第一個(gè)發(fā)明在于一種合成樹(shù)脂磁性體組合物，該合成樹(shù)脂體組合物由樹(shù)脂粘合劑和混和并分散于其中的磁性粉末組成，其中所述的樹(shù)脂粘合劑包括一種熱塑性樹(shù)脂作為主要組份以及一種脂肪族聚酰胺，更具體地，是由上式(1)表示的脂肪族聚酰胺。本發(fā)明也包括一種從所述樹(shù)脂混合物獲得的成型樹(shù)脂磁性體。
此外，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明人進(jìn)行了一系列的研究，重點(diǎn)是在添加劑和模塑條件上，從而導(dǎo)致了一個(gè)發(fā)現(xiàn)。這就是如果由一種樹(shù)脂粘合劑和混和并分散于其中的磁性粉末組成的合成樹(shù)脂磁性體組合物引入了指定量的受阻酚抗氧化劑，并將所得的樹(shù)脂混合物在120～180℃下進(jìn)行模塑時(shí)，其具有改進(jìn)的熔體流動(dòng)特性，成型樹(shù)脂磁性體具有很高的空間精確性和良好的磁化特性并降低了表面磁力的差異。
這樣，本申請(qǐng)的第二個(gè)發(fā)明在于一種在120～180℃下用由一種樹(shù)脂粘合劑、磁性粉末以及受阻酚抗氧化劑組成的合成樹(shù)脂磁性體組合物模塑成期望形狀的成型樹(shù)脂磁性體。
樹(shù)脂粘合劑含有作為主要組份的熱塑性樹(shù)脂，該熱塑性樹(shù)脂選擇自以下化合物的一種或多種聚酰胺樹(shù)脂(聚酰胺-6、聚酰胺-12等)、聚苯乙烯樹(shù)脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹(shù)脂(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂(PBT)、聚亞苯基硫樹(shù)脂(PPS)、乙烯-醋酸乙烯共聚物樹(shù)脂(EVA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物樹(shù)脂(EEA)、環(huán)氧樹(shù)脂、乙烯-乙烯醇共聚合樹(shù)脂(EVOH)、聚丙烯樹(shù)脂(PP)、聚烯烴(如聚乙烯和聚乙烯共聚物)、改性聚烯烴(通過(guò)在聚烯烴中引入反應(yīng)官能團(tuán)如馬來(lái)酸酐基、羧基、羥基和縮水甘油基)。
作為主要組份的熱塑性樹(shù)脂并不在負(fù)載上受到特別限定。其適當(dāng)?shù)牧繛檎己铣蓸?shù)脂磁性體組合物總量的1～20重量％，優(yōu)選為4～16重量％。當(dāng)熱塑性樹(shù)脂的含量低于1重量％時(shí)，盡管加入了脂肪族聚酰胺(后面提及)，熱塑性樹(shù)脂也不能有效的促進(jìn)樹(shù)脂的熔體流動(dòng)特性的提高。此外，所得塑料磁性體非常脆。另一方面，當(dāng)熱塑性樹(shù)脂含量高于20重量％時(shí)，熱塑性樹(shù)脂相對(duì)于磁性粉末占更大的比例，難以得到具有強(qiáng)磁力的塑料磁性體。
作為主要組份的熱塑性樹(shù)脂中摻入有上述的脂肪族聚酰胺。對(duì)這種脂肪族聚酰胺并沒(méi)有特別的限定，只要其能夠達(dá)到本發(fā)明的目的就可以。其中由下式(1)代表的一種脂肪族聚酰胺是優(yōu)選的。 (其中R1代表HOOC(CH2)nCOOH(n＝7或8)，Cm代表一個(gè)具有二胺殘基鏈(m＝2～20)，Cn表示二聚酸殘基鏈(n＝20～48)，a是1～50的整數(shù)，b是1～50的整數(shù)，以及x是1～50的整數(shù))下面關(guān)于上式(1)的符號(hào)作補(bǔ)充說(shuō)明，R1代表由HOOC(CH2)nCOOH表示的二羧酸，如壬二酸(n＝7)和癸二酸(n＝8)。結(jié)構(gòu)式由兩種單元混和在一起，每一個(gè)單元含有壬二酸(n＝7)或癸二酸(n＝8)。Cm代表二胺殘基鏈(m＝2～20)。一般包括乙二胺、1，4-二胺基丁烷、己二胺、壬二胺、十一撐二胺、十二撐二胺、2，2，4-三甲基已二胺、二-(4，4-胺基環(huán)已基)甲烷和間苯二甲胺。Cn代表二聚酸殘基鏈(n＝20～48)。一般包括油酸、亞油酸、芥酸的二聚體。式中的a是1～50的整數(shù)，b是1～50的整數(shù)，以及x是1～50的整數(shù))。順便指出，由式(1)表示的脂肪族聚酰胺應(yīng)該優(yōu)選為(雖然不是絕對(duì)的)具有1000～65000的數(shù)均分子量，更優(yōu)選為具有5000～25000的數(shù)均分子量。
由式(1)表示的脂肪族聚酰胺一般包括“PA-30L”、“PA-30”、“PA-40L”、“PA-40”、“PA-30R”、“PA-30H”、“PA-50R”、“PA-50M”、“PA-60”、“PA-160”和“PA-260”，這些可以從Fuji Kasei Kogyo Co.，Ltd.得到。也可以使用不是用上式(1)表示的脂肪族聚酰胺，但彈性體類型的脂肪族聚酰胺不包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。
對(duì)于脂肪族聚酰胺的用量沒(méi)有特別的限定，而是根據(jù)主要組份樹(shù)脂的種類和載入其中的磁性粉末的量而定，優(yōu)選為占合成樹(shù)脂磁性體組合物總量的0.1～20重量％，特別優(yōu)選為0.1～5重量％。當(dāng)脂肪族聚酰胺所加量低于0.1重量％時(shí)，其不能充分產(chǎn)生提高樹(shù)脂的熔體流動(dòng)特性的效果。當(dāng)脂肪族聚酰胺所加量高于20％重量時(shí)，脂肪族聚酰胺相對(duì)于磁性粉末占更大的比例，防礙所得塑料磁性體生產(chǎn)足夠的強(qiáng)磁力。
含有主要組份樹(shù)脂和脂肪族聚酰胺的粘合劑中摻入有上述的磁性粉末。這種磁性粉末可以使用已知用于傳統(tǒng)塑料磁性體制造中的磁性粉末。一般包括鐵素粉如Sr鐵素粉和Ba鐵素粉，以及稀土合金粉末如鋁鎳鈷合金、Sm-Co合金、Nd-Fe-B合金、Sm-Fe-N合金、Ce-Co合金。
用于本發(fā)明的磁性粉末在顆粒的直徑方面沒(méi)有特別的限定。然而，優(yōu)選為具有平均直徑為0.05～300μm的顆粒，更優(yōu)選為0.1～100μm的顆粒，以使其具有良好的取向性和負(fù)載性并且其對(duì)合成樹(shù)脂磁性體組合物的熔體流動(dòng)特性沒(méi)有負(fù)面影響。
磁性粉末在摻入到合成樹(shù)脂磁性組合物之前，可以利用任何已知的偶聯(lián)劑的進(jìn)行表面處理，偶聯(lián)劑如硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑。當(dāng)大量摻入經(jīng)過(guò)處理的磁性粉末時(shí)，其有效地改進(jìn)了樹(shù)脂的熔體流動(dòng)特性。
硅烷偶聯(lián)劑的優(yōu)選例子包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、脲基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基-丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧基-丙基三甲氧基硅烷、γ-巰基丙基三甲氧基硅烷、γ-異氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷。在這些例子中，更優(yōu)選為γ-氨基-丙基-三乙氧基硅烷、γ-氨基-丙基-三甲氧基硅烷和N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
鈦酸酯偶聯(lián)劑的優(yōu)選例子包括異丙基-二(焦磷酸二辛酯)鈦酸酯、異丙基-三(N-氨乙基-氨乙基)鈦酸酯、異丙基-三異硬脂酸基鈦酸酯、二異丙基-二(焦磷酸二辛酯)鈦酸酯、四異丙基-二(焦磷酸二辛酯)鈦酸酯、四辛基-二(磷酸雙十三酯)鈦酸酯、四(2，2-二烯丙基氧甲基-1-丁基)-二-(雙十三)磷酸酯基鈦酸酯、二(焦磷酸二辛酯)羥乙酸鈦酸酯和二(焦磷酸二辛酯)乙烯基鈦酸酯。在這些例子中，更為優(yōu)選的是異丙基-二(焦磷酸二辛酯)鈦酸酯。
對(duì)于磁性粉末的量沒(méi)有特別限定，根據(jù)成型樹(shù)脂磁性體的所需的磁力而定。通常占合成樹(shù)脂磁性體組合物總量的80～99重量％。磁性粉末的負(fù)載量可以超出90％重量而不會(huì)對(duì)樹(shù)脂混合物的熔體流動(dòng)特性以及具有強(qiáng)磁力的塑料磁性體的模塑性造成負(fù)面效果。本發(fā)明在高負(fù)載磁性粉末情況下產(chǎn)生顯著的效果。然而，即使在負(fù)載量相當(dāng)小的情況下，也就是說(shuō)約占80～90重量％時(shí)，本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合物也能夠使磁性粉末均勻地分散。
根據(jù)本發(fā)明，合成樹(shù)脂磁性體組合物含有上述的作為主要組份的樹(shù)脂、脂肪族聚酰胺以及磁性粉末。優(yōu)選為(雖然不是絕對(duì)的)輔助摻入足量的抗氧化劑來(lái)保護(hù)粘合劑樹(shù)脂不致于由于氧化而破壞。任何抗氧化劑都可使用沒(méi)有特別限定。一般例子包括受阻酚、受阻胺和磷。
對(duì)于抗氧化劑的量沒(méi)有特別的限定，根據(jù)抗氧化劑和粘合樹(shù)脂的種類而定。優(yōu)選為占合成樹(shù)脂磁性體組合物總量的0.1～20重量％，更優(yōu)選為0.1～30重量％。
根據(jù)本發(fā)明，合成樹(shù)脂磁性體組合物中可以選擇性地加入適量的分散劑、潤(rùn)滑劑和增塑劑。
分散劑包括酚基分散劑和胺基分散劑。潤(rùn)滑劑包括石蠟如固體石臘和微晶石蠟、脂肪酸如硬脂酸和油酸及其金屬鹽類如硬脂酸鈣和硬脂酸鋅。增塑劑包括單酯或聚酯增塑劑和環(huán)氧增塑劑。
另外，根據(jù)本發(fā)明，合成樹(shù)脂磁性體組合物可以選擇性地加入增強(qiáng)填料如云母、晶須、滑石、碳素纖維和玻璃纖維，加入量以不破壞本發(fā)明的效果為準(zhǔn)。如果需要相對(duì)較弱的磁力并因此加入的磁性粉末相對(duì)較小，則成型樹(shù)脂磁性體的硬度傾向于較小。在這種情況下，加入一些增強(qiáng)填料如云母、晶須來(lái)增加剛性是理想的。適合用于本發(fā)明的增強(qiáng)填料是云母和晶須。晶須的例子包括由碳化硅和氮化硅制備的非氧化物晶須，由任意的ZnO、MgO、TiO2、SnO2、Al2O3制備的金屬氧化物晶須，以及由鈦酸鉀、硼酸鋁、堿性硫酸鎂制備的復(fù)合氧化物晶須。在這些例子中，復(fù)合氧化物晶須由于其具有與樹(shù)脂良好的混和性而優(yōu)選。
對(duì)于增強(qiáng)填料的加入量并沒(méi)有特別的限制。然而，通常為占合成樹(shù)脂磁性體組合物總量的1～50重量％，優(yōu)選為5～20重量％。順便指出，除了上述的分散劑、潤(rùn)滑劑、增塑劑和填料，合成樹(shù)脂磁性體組合物還可以在本發(fā)明的充許范圍內(nèi)加入其他的添加劑。這種添加劑的例子包括有機(jī)錫穩(wěn)定劑。
下面敘述與本申請(qǐng)第一個(gè)發(fā)明有關(guān)的成型樹(shù)脂磁性體，該樹(shù)脂磁性體由合成樹(shù)脂磁性體組合物制備。
與本申請(qǐng)第一個(gè)發(fā)明有關(guān)的成型樹(shù)脂磁性體通過(guò)對(duì)上述的合成樹(shù)脂磁性體組合物進(jìn)行模塑而獲得。其特征在于，具有高的尺寸精度、均一的磁力和強(qiáng)的磁力。根據(jù)本發(fā)明的合成樹(shù)脂磁性組合物甚至在摻入大量的磁性粉末的條件下也保持良好的熔體流動(dòng)特性。因此，該合成樹(shù)脂磁性組合物可以摻入為達(dá)到強(qiáng)的磁力所必需的大量的磁性粉末，并且其仍然很容易流動(dòng)而不會(huì)在進(jìn)行模塑時(shí)在模腔內(nèi)發(fā)生欠注射，使磁性粉末得到均一的分散和取向。這樣獲得的成型樹(shù)脂磁性體適合于用作具有強(qiáng)磁力的高性能磁性輥。
成型樹(shù)脂磁性體很容易通過(guò)對(duì)合成樹(shù)脂磁性體組合物在熔化狀態(tài)下進(jìn)行模塑而獲得。模塑可以用注射模塑法或擠壓模塑法等方法完成。根據(jù)樹(shù)脂混合物組合物和想要的塑料磁性體的形狀，可以利用普通的模塑條件。
本申請(qǐng)的第一個(gè)發(fā)明的特征在于合成樹(shù)脂磁性體組合物是基于一種摻入了一種脂肪族聚酰胺的粘合劑。因此，樹(shù)脂混合物具有良好的熔體流動(dòng)特性并因此在注射模塑、擠壓模塑和壓模等時(shí)展現(xiàn)出良好的模塑性。這就使得能夠生產(chǎn)出一種具有高負(fù)載磁性粉末的強(qiáng)磁力的塑料磁性體，而不會(huì)在模塑性方面產(chǎn)生負(fù)面影響。第二個(gè)發(fā)明本申請(qǐng)的第二個(gè)發(fā)明涉及一種成型樹(shù)脂磁性體，其通過(guò)將合成樹(shù)脂磁性體組合物在120～180℃下模塑為期望的形狀而得到，其中合成樹(shù)脂磁性體組合物含有樹(shù)脂粘合劑、磁性粉末和受阻酚抗氧化劑。
對(duì)樹(shù)脂混合物中的樹(shù)脂粘合劑并沒(méi)有特別的限定；其可以是本申請(qǐng)的第一個(gè)發(fā)明提到的樹(shù)脂混合物中列舉的作為主要組分的熱塑性樹(shù)脂。熱塑性樹(shù)脂可以單獨(dú)使用也可以多種合并使用。在本申請(qǐng)的第二個(gè)發(fā)明中，熱塑性樹(shù)脂可以是任意的聚酰胺-6、聚酰胺-12、聚酰胺-66、聚酰胺-11和聚酰胺-46，在這些例子中，特別優(yōu)選的是聚酰胺-12和聚酰胺-6。
樹(shù)脂粘合劑可以和本申請(qǐng)第一個(gè)發(fā)明提到的脂肪族聚酰胺混和。
對(duì)摻入樹(shù)脂粘合劑的磁性粉末沒(méi)有特別限定。磁性粉末的例子包括鐵素粉、鐵鈷鎳合金粉和稀土合金粉，這些都在本申請(qǐng)的第一個(gè)發(fā)明中列舉過(guò)。在本申請(qǐng)的第二個(gè)發(fā)明，稀土合金粉因?yàn)槠鋸?qiáng)的磁力而被優(yōu)選。稀土合金粉的優(yōu)選例包括Nd基磁性粉末如Nd2Fe14B和Nd12Fe78Co4B6，和Sm基磁性粉末如Sm2Fe17N3。這些磁性粉末可以單獨(dú)使用也可以合并使用。磁性粉末在顆粒直徑方面沒(méi)有特別的限定。然而，優(yōu)選的平均直徑為1～250μm，更優(yōu)選為20～50μm，以使其具有良好的取向和負(fù)載特性并且其對(duì)合成樹(shù)脂磁性體組合物的熔體流動(dòng)特性沒(méi)有負(fù)面影響。磁性粉末可以以和本申請(qǐng)的第一個(gè)發(fā)明所述同樣的方式，利用硅烷偶聯(lián)劑之類進(jìn)行表面預(yù)處理。
在根據(jù)本申請(qǐng)的第二個(gè)發(fā)明獲得成型樹(shù)脂磁性體的合成樹(shù)脂磁性體組合物中，樹(shù)脂粘合劑和磁性粉末的混和比例并沒(méi)有特別的限定，根據(jù)所得成型樹(shù)脂磁性體所需的磁力強(qiáng)度而定。通常，磁性粉末量占合成樹(shù)脂磁性體組合物總量的70～95重量％(密度為2.5～6.0g/cm3)。根據(jù)本發(fā)明，樹(shù)脂混合物中磁性粉末的摻入量可以大于80重量％，特別是80～95重量％(以使樹(shù)脂混合物具有3.2～6.0g/cm3的密度)，而不產(chǎn)生對(duì)熔體流動(dòng)特性的負(fù)面影響，這是由于摻入的受阻酚抗氧化劑(以后提及)改進(jìn)了熔體流動(dòng)特性。
根據(jù)本發(fā)明，合成樹(shù)脂磁性體組合物摻入了受阻酚抗氧化劑。受阻酚抗氧化劑并沒(méi)有特別的限定；可以使用任何出售的受阻酚抗氧化劑。一般的例子如下N，N’-二[3-(3，5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基]肼，“IRGANOX MD1024”，Ciba Specialty Chemicals K.K.制造；三甘醇-二[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羥基苯基)丙酸酯]，“IRGANOX 245，245FF，245DWJ”，Ciba Specialty Chemicals K.K.制造；季戊四醇-四[3-(3，5-二-叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸酯]，“IRGANOX 1010，1010FP，1010FF”，Ciba Specialty ChemicalsK.K.制造；硫代二烯二[3-(3，5-叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸酯]，“IRGANOX 1035，1035FF”，Ciba Specialty Chemicals K.K.制造；十八烷基-3-(3，5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯，“IRGANOX1076，1076FF，1076FD，1076DWJ”，Ciba Specialty Chemicals K.K.制造；N，N’-己基-1，6-二基二[3，5-二-叔丁基-4-羥基苯基-丙酰胺]，“IRGANOX 1098”，Ciba Specialty Chemicals K.K.制造；苯丙酸和3，5-二(1，1’-二甲基乙基)-4-羥基烷基(C7、C9側(cè)鏈)，“IRGANOX 1135”，Ciba Specialty Chemicals K.K.制造；2，4-二甲基-6-(1-甲基戊二烯基)苯酚+IRGANOX 1076，“IRGANOX1141”，Ciba Specialty Chemicals K.K.制造；二乙基{[3，5-二(1，1’-二甲基乙基)-4-羥基苯基]甲基}磷酸酯，“IRGANOX 1222”，CibaSpecialty Chemicals K.K.制造；3，3’，3”，5，5’，5”-六-叔丁基-a，a’，a”-(均三甲基苯-2，4，6-甲苯?；?三-對(duì)甲酚，“IRGANOX 1330”，Ciba Specialty Chemicals K.K.制造；二乙基二{[[3，5-二(1，1-二甲基乙基)-4-羥基苯基]-甲基]磷酸鈣}+聚乙烯蠟，“IRGANOX1425WL”，Ciba Specialty Chemicals K.K.制造；4，6-二(辛基硫代乙基)-鄰甲酚，“IRGANOX 1520L”，Ciba Specialty Chemicals K.K.制造；六亞甲基二[3-(3，5-二-叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸酯]，“IRGANOX 259”，Ciba Specialty Chemicals K.K.制造；1，3，5-三(3，5-二-叔丁基-4-羥基卞基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-(1H，3H，5H)-三酮，“IRGANOX 3114”，Ciba Specialty ChemicalsK.K.制造；1，3，5-三[(4-叔丁基-3-羥基-2，6-二甲苯基)甲基-1，3，5-三嗪-2，4，6-(1H，3H，5H)-三酮]，“IRGANOX 3790”，Ciba Specialty Chemicals K.K.制造；N-聯(lián)苯胺和2，4，4-三甲基戊烯的反應(yīng)產(chǎn)物，“IRGANOX 5057”，Ciba Specialty Chemicals K.K.制造；2，6-二-叔丁基-4-(4，6-二(辛基硫)-1，3，5-三嗪-2-基氨基)苯酚，“IRGANOX 565，565DD”，Ciba Specialty Chemicals K.K.制造；三(2，4-二-叔丁基苯基)磷酸酯，“IRGANOX 168，168FF”，Ciba Specialty Chemicals K.K.制造。
受阻酚抗氧化劑所加量要根據(jù)磁性粉末和粘合劑的種類適當(dāng)確定，通常為0.1～20重量％，優(yōu)選為0.1～5重量％。
如在本申請(qǐng)第一個(gè)發(fā)明，合成樹(shù)脂磁性體組合物可以選擇性地?fù)饺肷鲜龇稚?、?rùn)滑劑和增強(qiáng)填料如云母、晶須、滑石、碳素纖維和玻璃纖維，所加量以足夠分散磁性粉末為準(zhǔn)。
合成樹(shù)脂磁性體組合物可以以任何方式制備并沒(méi)有特別限定。例如其中的一種制備方法，是將樹(shù)脂粘合劑和磁性粉末和所選擇的分散劑及填料以普通方法混和在一起。所得化合物通過(guò)熔混形成顆粒。這樣獲得顆粒形的理想樹(shù)脂混合物。熔混以普通的方法在普通的條件下通過(guò)使用單螺桿擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)或者KCK擠出機(jī)來(lái)完成。
根據(jù)本發(fā)明的成型樹(shù)脂磁性體是由合成樹(shù)脂磁性體組合物在120～180℃下模塑成理想的形狀獲得，其中合成樹(shù)脂磁性體組合物含有上述的受阻酚抗氧化劑。模塑可以通過(guò)注射模塑法，擠壓模塑法，壓模法等方式進(jìn)行，并且在模塑溫度保持在120～180℃下完成。其中優(yōu)選為注射模塑法。
根據(jù)本申請(qǐng)的第二個(gè)發(fā)明，通過(guò)將模塑溫度設(shè)定為高于一般的模塑溫度85～100℃，以及改進(jìn)受阻酚抗氧化劑的流動(dòng)特性產(chǎn)生的相互促進(jìn)，使得在注射到模腔內(nèi)的合成樹(shù)脂磁性體組合物的熔體流動(dòng)速率(MFR)高的條件下獲得成型樹(shù)脂磁性體。這樣，可以獲得具有高的尺寸精度和均勻分散的強(qiáng)的表面磁力的成型樹(shù)脂磁性體。
如上所述，本申請(qǐng)的第二個(gè)發(fā)明提供的合成樹(shù)脂磁性體組合物具有優(yōu)良的熔體流動(dòng)特性的優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)槠涑撕袠?shù)脂粘合劑和磁性粉末之外的改進(jìn)熔體流動(dòng)特性的受阻酚抗氧化劑，并且其在120～180℃下進(jìn)行模塑。因此，根據(jù)本申請(qǐng)的第二個(gè)發(fā)明，可以提供一種具有高的尺寸精度和均勻的強(qiáng)磁力的成型樹(shù)脂磁性體。
本申請(qǐng)第一個(gè)發(fā)明和第二個(gè)發(fā)明的合成樹(shù)脂磁性體組合物可以發(fā)現(xiàn)有各種用途，并沒(méi)有特別的限定。特別優(yōu)選例包括用在電子攝影機(jī)和靜電記錄機(jī)上的磁性輥(以及其中的部件)。這種輥需要具有強(qiáng)的磁力和高的磁性能。這種磁性輥一般由輥本體(塑料磁性體)和從其兩端突出的軸組成。在這種情況下，理想的磁性輥可以圍繞預(yù)先放在模子中的金屬軸形成?？商娲?，軸可以與磁性輥本體模塑為一體。
在需要精密磁性能的情況下，理想的輥可以通過(guò)附在金屬軸桿形的塑料磁性體上而制成，其中金屬軸桿形的塑料磁性體預(yù)先由根據(jù)本申請(qǐng)第一個(gè)發(fā)明和第二個(gè)發(fā)明的樹(shù)脂混合物制備。在這種情況下，并不總是需要根據(jù)本申請(qǐng)第一個(gè)發(fā)明和第二個(gè)發(fā)明的樹(shù)脂混合物制備所有的桿形塑料磁性體。相反地，僅僅是那些需要特別強(qiáng)的磁力的塑料磁性體由本申請(qǐng)第一個(gè)發(fā)明和第二個(gè)發(fā)明的樹(shù)脂混合物制備。磁性輥的磁化可以在模塑時(shí)在圍繞模子的磁場(chǎng)中同時(shí)完成，或者在模塑后利用已知的磁化機(jī)來(lái)進(jìn)行磁化。
本發(fā)明將在下面結(jié)合實(shí)施例和對(duì)比例，并參照附圖作詳細(xì)的敘述，但這并不意味著限定本發(fā)明的范圍。
磁性粉末可以用Nippon Unicar Co.，Ltd.生產(chǎn)的“A1100”型的硅烷偶聯(lián)劑來(lái)進(jìn)行表面處理。
下面的組份在250℃下，使用Toyo Seiki Co.，Ltd.制造的“LaboPlastomill，Model 50C150”(容量為60cm3)，以50rpm旋轉(zhuǎn)速度混和15分鐘。磁性粉末188g(上述的)；Nylon-12“P 3012 U”6.8g，UbeIndustries.Ltd.生產(chǎn)；抗氧化劑“IRGANOX MD 1024”3.5g，CibaSpecialty Chemicals K.K.生產(chǎn)；脂肪族聚酰胺“PA-30L”1.7g，F(xiàn)ujiKasei Co.，Ltd.生產(chǎn)。這樣，可以得到本申請(qǐng)第一個(gè)發(fā)明和第二個(gè)發(fā)明涉及的合成樹(shù)脂磁性體組合物。在熔混期間，對(duì)熔體扭矩值的變化進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果在

圖1中示出。具有高扭矩值的樹(shù)脂混合物具有高的熔融粘度并因此其溶流特性差。從圖1中注意到，在實(shí)施例1的樹(shù)脂混合物在15分鐘的混和期間保持了低扭矩值(并因此而具有低熔融粘度)。
所得的合成樹(shù)脂磁性體組合物利用熔體指數(shù)測(cè)定儀(Toyo SeikiCo.，Ltd.制造)進(jìn)行熔體流動(dòng)速率(MFR)的測(cè)定。發(fā)現(xiàn)MFR為72.7g/10min(250℃，5kgf)，這個(gè)值表示具有良好的熔體流動(dòng)速率。
進(jìn)一步，合成樹(shù)脂磁性體組合物進(jìn)行注射模塑并磁化，形成一個(gè)直徑為20mm，高為6mm的圓柱形的測(cè)試塊，對(duì)測(cè)試塊進(jìn)行磁能積(BHmax)測(cè)試，結(jié)果為54.91kJ/m3。此值表示具有強(qiáng)磁力。對(duì)比例1除了沒(méi)有使用脂肪族聚酰胺，并且將Nylon-12增加到8.5g外，按照與實(shí)施例1相同的步驟制備合成樹(shù)脂磁性體組合物。用與實(shí)施例1相同方式對(duì)所得樹(shù)脂混合物熔混期間的扭矩值進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果在圖1中顯出。所得樣品也使用與實(shí)施例1相同的方式測(cè)試MFR和BHmax。如圖1所示，對(duì)比例1的樣品在溶混期間的扭矩值沒(méi)有增加；然而，其熔體流動(dòng)特性較差，MFR值為9.48g/10min(250℃，5kgf)。另外，其磁能積相對(duì)于實(shí)施例1較差，BHmax為51.73kJ/m3。
所得的磁性粉末通過(guò)雙螺桿攪拌器和下面的組份混和。Nylon-6“P1010”12.5kg，UbeIndustries.Ltd.生產(chǎn)；抗氧化劑“IRGANOX”0.42kg，Ciba Specialty Chemical K.K.生產(chǎn)；脂肪族聚酰胺“PA-30L”0.42kg，F(xiàn)uji Kasei Co.，Ltd.生產(chǎn)；將所得混合物制成本申請(qǐng)第一個(gè)發(fā)明的合成樹(shù)脂磁性體組合物的顆粒。
將所得合成樹(shù)脂磁性體組合物利用熔體指數(shù)測(cè)定儀(Toyo SeikiCo.，Ltd.制造)進(jìn)行熔體流動(dòng)速率(MFR)的測(cè)定。發(fā)現(xiàn)MFR為156.84g/10min(270℃，5kgf)，這個(gè)值表示具有良好的熔體流動(dòng)速率。進(jìn)一步，合成樹(shù)脂磁性體組合物進(jìn)行注射模塑并磁化，形成一個(gè)直徑為9.6mm的圓柱形的測(cè)試塊，對(duì)測(cè)試塊進(jìn)行磁能積(BHmax)測(cè)試，結(jié)果為80.5mT。對(duì)比例2除了沒(méi)有使用脂肪族聚酰胺并且Nylon-6由0.42kg增加到12.92kg外，按照與實(shí)施例1相同的步驟制備塑料磁性體的樹(shù)脂混合物(顆粒型)。
按照與實(shí)施例2相同方式對(duì)所得樹(shù)脂混合物的MFR進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果MFR為123.99g/10min(270℃，5kgf)，這個(gè)結(jié)果表明，對(duì)比例2中樣品的熔體流動(dòng)速率相對(duì)于實(shí)施例2的樣品的熔體流動(dòng)速率較差。對(duì)塑料磁性體測(cè)定了表面磁力，值為789.9mT，這個(gè)值要比實(shí)施例2的值低。
將所得混合物制成具有塑料磁性體的理想樹(shù)脂混合物(顆粒形)的顆粒。發(fā)現(xiàn)所得樹(shù)脂復(fù)合物具有185g/10min(250℃，5kgf)的MFR。合成樹(shù)脂磁性體組合物在下面條件下進(jìn)行注射模塑。圓柱體溫度270℃，模溫150℃，注射壓力100kg/cm2，澆口在模塑塊的一端。由此獲得一個(gè)關(guān)于本申請(qǐng)第二個(gè)發(fā)明的成型樹(shù)脂磁性體(300mm長(zhǎng)，橫截面為3×3mm)。所得樣品發(fā)現(xiàn)具有一個(gè)高的尺寸精度和均勻的表面磁力。對(duì)比例3除了Nylon-12的量增加到170g和未加入受阻酚抗氧化劑“IRGANOX MD 1024”外，重復(fù)與實(shí)施例3相同的步驟制備合成樹(shù)脂磁性體組合物。發(fā)現(xiàn)所得樹(shù)脂混合物的MFR為97g/min分鐘(250℃，5kgf)，這個(gè)值比實(shí)施例3的值明顯要低。樹(shù)脂混合物在和實(shí)施例3相同的條件下進(jìn)行注射模塑制成塑料磁性體。因?yàn)槟Ｋ苄圆钤斐汕纷⑸錄](méi)有獲得令人滿意的塑料磁性體。對(duì)比例4除了在注射模塑法中模塑溫度降到了100℃外，重復(fù)與實(shí)施例3相同的步驟將合成樹(shù)脂磁性體組合物制備成塑料磁性體。因?yàn)槟Ｋ苄圆钤斐汕纷⑸錄](méi)有獲得令人滿意的塑料磁性體。
在與實(shí)施例3相同的條件下，將這種樹(shù)脂混合物模塑成本申請(qǐng)第二個(gè)發(fā)明涉及的塑料磁性體。得到了滿意的模塑產(chǎn)品。對(duì)比例5除了在噴射模塑法中模塑溫度降到了100℃，在和實(shí)施例4相同的條件下由和實(shí)施例3具有相同組成的合成樹(shù)脂磁性體組合物進(jìn)行注射模塑成塑料磁性體。因?yàn)槟Ｋ苄圆钤斐勺⒘坎蛔銢](méi)有獲得令人滿意的塑料磁性體。
權(quán)利要求
1.一種合成樹(shù)脂磁性體組合物，其由樹(shù)脂粘合劑和混和并分散于其中的磁性粉末組成，其中所述的樹(shù)脂粘合劑包括一種作為主要成份的熱塑性樹(shù)脂和一種脂肪族聚酰胺(不包括彈性體類)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成樹(shù)脂磁性體組合物，其中脂肪族聚酰胺是一種由下式(1)表示的脂肪族聚酰胺。 (其中R1代表HOOC(CH2)nCOOH(n＝7或8)，Cm代表二胺殘基鏈(m＝2～20)，Cn表示二聚酸殘基鏈(n＝20～48)，a是1～50的整數(shù)，b是1～50的整數(shù)，以及x是1～50的整數(shù))
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的合成樹(shù)脂磁性體組合物，其包含一種抗氧化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成樹(shù)脂磁性體組合物，其中磁性粉末、主要組份的樹(shù)脂、脂肪族聚酰胺以及抗氧化劑按下述比例混和磁性粉末80～99％重量；主要組份的樹(shù)脂1～20％重量；脂肪族聚酰胺0.1～20％重量；抗氧化劑0.1～20％重量。
5.一種樹(shù)脂磁性體，其利用權(quán)利要求1到4中任意一項(xiàng)所述的合成樹(shù)脂磁性體組合物來(lái)形成理想形狀。
6.一種成型樹(shù)脂磁性體，其在120～180℃由合成樹(shù)脂磁性體組合物制備，所述合成樹(shù)脂磁性體組合物由樹(shù)脂粘合劑、磁性粉末、受阻酚抗氧化劑組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成型樹(shù)脂磁性體，其中磁性粉末是一種稀土合金粉。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的成型樹(shù)脂磁性體，其中受阻酚抗氧化劑的含量為占樹(shù)脂粘合劑和磁性粉末總量的0.1～5重量％。
9.根據(jù)權(quán)利要求6到8中任意一項(xiàng)所述的成型樹(shù)脂磁性體，其通過(guò)注射模塑法制得。
10.根據(jù)權(quán)利要求5到9中任意一項(xiàng)所述的成型樹(shù)脂磁性體，其是電子攝影過(guò)程中用于顯影的磁性輥。
全文摘要
一種合成樹(shù)脂磁性體的組合物(如用于電子攝影工藝的磁性輥)，其由樹(shù)脂粘合劑和混和并分散在其中的磁性粉末組成。這種樹(shù)脂復(fù)合物因?yàn)槠渲械恼澈蟿┖袩崴軇?shù)脂和脂肪族聚酰胺而具有改進(jìn)的熔體流動(dòng)速率。由于其具有改進(jìn)的熔體流動(dòng)速率，樹(shù)脂復(fù)合物能夠摻入大量的磁性粉末而不破壞模塑性。這樣所得的塑料磁性體具有很強(qiáng)的磁力。此外，合成樹(shù)脂磁性體組合物可以摻入受阻酚抗氧化劑，以使其在比一般情況更高的溫度下(120～180℃)進(jìn)行模塑時(shí)達(dá)到上述的相同目的。
文檔編號(hào)G03G15/09GK1469906SQ01817327
公開(kāi)日2004年1月21日 申請(qǐng)日期2001年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月13日
發(fā)明者河野耕太, 大福英治, 治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社普利斯通