磁性材料复合热熔胶电磁感应熔融时间分析研究化学材料专业.docx

摘 要 本论文用化学共沉淀法制备了Fe3O4纳米粒子，用XRD进行物相分析，用SEM进行形貌分析，并将其与EVA热熔胶复合制备复合热熔胶；通过调整EVA热熔胶制备原料配比制备粘接强度优异的热熔胶，对其进行了剥离强度测试确定出最佳配比；最后改变磁性材料（Fe3O4纳米粒子和铁粉）的百分比含量及目数与EVA热熔胶混合制成复合热熔胶膜，通过电磁感应器测试熔融时间。 XRD测试结果表明所制备的产物是Fe3O4，立方系尖晶石结构。SEM分析结果表明，在反应温度为80℃，pH值为9的反应条件下制备出的Fe3O4粒径较小，局部有少量的团聚现象存在。剥离强度测试表明，EVA树脂100%、萜烯树脂100%、邻苯二甲酸丁苄酯15%的配方剥离力最大，其粘接性能最好，剥离强度为5.899KN/m。电磁感应加热测试表明，加入200%Fe3O4的复合热熔胶熔融时间最短，完全熔融时间为67秒；加入200%、150目铁粉的复合热熔胶熔融速度最快，完全熔融时间为46秒。 关键词：磁性材料；复合热熔胶；电磁感应；熔融时间 ABSTRACT In this paper, the Fe3O4 nanoparticles were prepared by chemical coprecipitation method, Phase was analyzed by XRD, pattern was analyzed by SEM, and then ,combined with EVA hot melt adhesive. The hot melt adhesive with excellent bonding strength was prepared by adjusting the ratio of raw material prepared by EVA hot melt adhesive. The optimum ratio was determined by the stripping strength test, the percentage content and the mesh number of the magnetic material (Fe3O4 nanoparticles and iron powder) were changed into the composite hot melt adhesive film by the EVA hot melt adhesive, and then the melting time was tested by the electromagnetic inductor. The results of XRD test show that the prepared products are Fe3O4, cubic spinel structure. The results of SEM analysis show that the Fe3O4 particle size is smaller with the reaction temperature of 80℃ and the pH of 9,there is a small amount of agglomeration in the local area. Peel strength test show that EVA resin 100%, terpene resin 100%, butyl benzyl phthslste 15% of the formula stripping force is the largest, its adhesive performance is the best, peel strength of 5.899kn/m. The electromagnetic induction heating test showed that the melting time of the composite hot melt adhesive with 200%Fe3O4 is the shortest, the total melting time is 67 seconds, the melting speed of the composite hot melt adhesive with 200% and 150 mesh is the fastest, and the total melting time is 46 seconds. Keywords: magnetic material; compound hot melt adhesive; electromagnetic induction; melting time 目录 摘 要 I 目录 III 1 绪论 1 1.1 热熔胶 1 1.1.1热熔胶简介 1 1.1.2 EVA热熔胶的简介 2 1.2 复合热熔胶国内外研究现状 3 1.3 磁性纳米材料 4 1.3.1 磁性材料的分类 5 1.3.2 磁性材料的性能 5 1.3.3 磁性材料铁粉简介 7 1.3.4 磁性Fe3O4简介 8 1.3.5 Fe3O4国内外研究现状 10 1.4 电磁感应简介 11 1.5 课题研究的意义及内容 12 1.5.1 课题研究背景意义 12 1.5.2 课题研究的主要内容 12 2实验过程 14 2.1 实验药品及设备 14 2.2 实验方法及过程 16 2.2.1 Fe3O4的制备 16 2.2.2 实验反应原理 17 2.2.3 EVA热熔胶的制备 18 2.2.4 复合热熔胶的制备 18 2.3 样品性能测试 19 2.3.1 X射线衍射仪（XRD）测试 19 2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）分析 20 2.3.3 EVA热熔胶的性能测试 20 2.3.4 复合热熔胶膜的性能测试 21 3 结果与讨论 21 3.1 Fe3O4的测试分析 21 3.1.1 XRD测试分析 21 3.1.2 SEM测试分析 21 3.2 EVA热熔胶测试分析 22 3.3 复合热熔胶的熔融时间分析 23 3.3.1 Fe3O4/EVA热熔胶复合胶膜测试分析 23 3.3.2铁粉/EVA热熔胶复合胶膜测试分析 24 V 1 绪论 1.1 热熔胶 1.1.1热熔胶简介 胶粘剂和粘接技术的发展在人类历史上有着悠久的历史。中国是世界上首批应用粘接技术的国家。早期，在受到自然界存在的粘接现象的启发之后，人类便开始使用血胶，骨胶，淀粉和松香等这些天然的胶粘剂。远在几千年以前，人类就用水和黏土按一定比例调配好，把石头、木块等粘合制成一些简单的生活用品。天然粘合剂已经使用了数千年，但是它们自身的粘合强度不高，它们的耐水性，耐温性和耐老化性也不好，这使得它们的应用范围存在相当大的局限性。20世纪初，从美国发明出了酚醛树脂开始，胶粘剂的发展就像闪电一般，十分迅猛，没过几年便出现了聚氨酯胶粘剂，环氧胶粘剂和丙烯酸胶粘剂等新型胶粘剂[1,2]。到20世纪时，热熔胶已经成为了工业发展的一股新动力。 胶粘剂就是依靠界面作用（化学力，物理力），从而把各类材料粘合在一起的物质。所谓热熔胶粘剂，实际上就是在常温下呈固态，加热到它的熔点左右时，胶粘剂会转变成液态，可流动；它能十分迅速地和其他物体粘接在一起,施加一定压力后待冷却成型，即可形成较高强度的粘接。近年来，热溶胶被誉为“绿色胶粘剂”，因为它在生产和使用过程中不需要任何的溶剂，且无毒、无味、对环境也无污染。热熔胶在今天能发展得如此迅速完全离不开它本身固有的特性和优点。热熔胶与其他胶粘剂相比，具有：（1）固化速度快，几秒钟内就能完成粘接固化；（2）粘合强度高，加热和冷却时粘接性能均表现良好；（3）粘接性能极其稳定：受外界环境影响小，在工作时，几乎不受不同时间段外界环境温度和湿度变化的影响；（4）所形成的粘合层防水防潮，可进行多次粘合，反复加热后其性能不会受到影响；（5）具有良好的光泽和光泽保护性能，不仅如此，它的屏蔽性也十分优异[3-6]。 根据不同的聚合物基体树脂，热熔胶可为以下几类：聚乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）、聚酰胺（PA）、聚酯（PET）、聚氨酯（PU）、弹性体嵌段共聚物（SBA,SIS）等。聚酰胺热熔胶其主要结构特性在于，其主链结构上含有酰胺基团（-CONH-），在酰胺基上的氧原子因其特殊化学性质，氧原子能与粘合物羟基上的氧原子结合形成氢键，因此它的粘接强度相对其他类型的溶胶具有更大的优势[7,8]。不仅如此，聚酰胺类热熔胶还具有优异的耐油性、耐热耐寒性、耐电性、耐水洗性，无味和无色性。聚酯酰胺类热熔胶也常常用于粘合高档衣服衬里和皮革品。聚氨酯胶中含有异氰酸酯基（-NCO-）和氨酯基（-NHCOO-），这两个官能团具有很强的极性和较高的化学活性，通常情况下可以用来粘接泡沫塑料、木材、皮革、织物等该类含有活泼氢的材料[9]。嵌段共聚物类热熔胶就是热塑性弹性体，生活中最常见的有聚苯乙稀-丁二稀-苯乙稀（SBS）和聚苯乙稀-异戊二稀-苯乙稀(SIS)嵌段共聚物这两种，热塑性弹性体不仅可以在高温下能够自由的流动而且可以在常温下具备橡胶的弹性，所以是制备热熔压敏胶（HMPSA）比较理想的原料。根据一些文献报道，热塑性弹性体SBS和SIS类热熔胶及其加氢产物主要是用于制作各类胶带和标签用胶粘剂[10-12]。EVA类热熔胶则是以乙烯-醋酸乙稀树脂为主要的原料，与各种粘合剂相混而成的胶粘剂，它的软化点较低，并且具有较好的粘接性能、施工流动性、耐候性和耐腐蚀性等。同时EVA具有较强的结合力，熔融时表现出较小的表面张力，对大多数材料都有良好的粘接效果，因此它可广泛应用于管道补口的防腐。 1.1.2 EVA热熔胶的简介 目前，在日常生活和工业生产中应用最广泛的一种热溶胶是乙烯-醋酸乙烯，简称：EVA。其主要是由基体树脂、增粘树脂、蜡、抗氧化剂均匀混溶而成。在生产应用中，可以适量加入填料提高填充力，同时也可以降低成本。由于EVA热熔胶最大的特点是具有良好的粘结性，且对绝大多数的材料都有热粘结力。同时，其熔融粘度低，便于施胶，电性能优良，与配合剂相容性好，且配合剂可选择范围广等。所以可应用于木材层压板制作、板式家具封边、纸张无线装订、制作无纺布等生产中。生产厂家可以根据人们的使用需求，制备出符合要求且性能价格比都非常合理的热熔胶。但由于EVA 热熔胶组合成分的特有的化学特性和物理结构，根据化学中结构决定性质，使得EVA 热熔胶也存在明显的缺点：主要是粘接强度相对较低，高低温耐受度低，耐脂肪油性极差等。并且因为EVA 热熔胶结构主体由不同性能的高分子材料共混而成，所以胶体在制备和使用时耐热性有限，热稳定性不高，低温性能不好，这些缺点都限制了热熔胶的使用范围。不仅是这样，EVA热熔胶易于产生结壳，不适合大面积的使用涂抹粘接。当使用对象的特定外部条件不断发生变化或被加工对象的基础界面有环境因素的改变时，还会引起一定的结壳使粘接效果达不到标准的质量问题。随着现代工业的发展，通过EVA 为基础聚合物来进行比例的相对变化制备出的EVA热熔胶，目前已经难以满足现代工业发展的技术需求，只有对EVA进行必要的改性，才能增大其的化工应用范围。目前，最主要有两类发展方向，第一类是对EVA基础聚合物进行接枝，而另一类研究方向就是与其它聚合物的多元共混进行复合改性，根据发展趋势可以看出，反应型EVA热熔胶和新型改性热熔胶也不断涌现，世界范围内对EVA热熔胶的研究都相当活跃，因而需要进一步探索研制出综合性能更加