本发明涉及塑料领域，特别是涉及一种磁性塑料及其制备方法。
背景技术：
磁性塑料主要是指带有磁性的塑料制品，具有密度小、耐冲击强度大等特点，其制品可进行切割、切削、钻孔、焊接、层压和压花等加工，被广泛应用于电子、电气、仪器仪表、通讯、文教、医疗卫生及日常生活中的诸多领域。同时，可加工成尺寸精度高、薄壁、复杂性状的制品，可成型带嵌件制品，实现电磁设备的小型化、轻量化、精密化和高性能化。因此，在某些新的领域，烧结磁体正在逐步被磁性塑料代替。同时，磁性塑料比烧结磁体耗能低，完全符合国家建设资源节约型、环境友好型社会的战略部署。我国的磁性塑料发展较晚，但近年来发展迅速，已经进入了实用阶段，广泛用于航空航天、汽车、彩电、计算机、复印机等领域。在计算机软驱电机、复印机显影辊、定影辊、汽车集成仪表、机械手、机器人的控制元件等方面，磁性塑料已经取代了传统烧结磁体。
但现有的磁性塑料多是在塑料中直接添加磁性粉末，成为复合的磁性塑料，但是磁性粉末与塑料本体的结合较差，导致磁性塑料的性能不稳定；或者粉末在塑料本体中易于团聚，分散性差，使得磁性塑料不均一。
技术实现要素：
基于此，本发明的目的在于，提供一种磁性及其制备方法，所述磁性塑料成分均匀稳定，并且性能优良。
一种磁性塑料，其按重量份数包括以下组分：低密度聚乙烯60-80份、聚乳酸10-20份、填充料2-4份、金属有机骨架1-5份和增强剂1-2份；所述金属有机骨架为以四氧化三铁为核组装的金属有机骨架。
相对于现有技术，本发明的磁性塑料，通过金属有机骨架引入磁性四氧化三铁，金属有机骨架诱导聚合物分子链在骨架内的排布，使聚合物均匀分散，避免聚合物分散不均匀导致的性能不一；并且聚合物穿过金属有机骨架的孔洞，能够将以四氧化三铁为核的金属有机骨架固定在聚合物体系中，提高磁性颗粒与塑料本体的结合相容性，保证磁性颗粒在塑料中的均匀性和稳定性。
进一步地，所述填充料为滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、珍珠岩、硅灰石、水滑石中的一种或几种的混合物。所述填充料能够使所述磁性塑料在使用过程中具有良好的耐化学腐蚀性，并提高所述磁性塑料的韧性和机械强度；其中滑石粉作为填充料时，能够有效降低磁性塑料成型后的氧气透过率，具有优异的防潮防腐性能。
进一步地，所述增强剂为木质纤维素。所述木质纤维素具有优良的柔韧性和分散性，混合于磁性塑料中能够形成三维网状结构，增加磁性塑料的支撑力和耐久力，提高其稳定性和强度。
本发明还提供了一种所述磁性塑料的制备方法，包括以下步骤：
s1：制备金属有机骨架，所述金属有机骨架为以四氧化三铁为核组装的金属有机骨架；
s2：取低密度聚乙烯、聚乳酸、填充料和增强剂混合均匀后，于高速混合机中，加热熔融搅拌，得到聚合混合物；
s3：将步骤s1制得的金属有机骨架加入步骤s2制得的聚合混合物中，搅拌使金属有机骨架均匀分散于聚合混合物中；然后加入到造粒机中，塑化挤出造粒，得到磁性塑料。
相对于现有技术，本发明通过熔融加工的方式，将聚合物引入金属有机骨架中，利用金属有机骨架诱导聚合物分子链的排布，避免聚合物分子链的缠结和构象的紊乱，提高塑料的机械性能；并且聚合物围绕金属有机骨架，提高了磁性金属有机骨架与聚合物的相容性，保证磁性颗粒在塑料中的均匀性和稳定性。
进一步地，步骤s1中，包括以下步骤：
s11：制备巯基乙酸修饰的fe3o4纳米颗粒；
s12：将步骤s11制得的巯基乙酸修饰的fe3o4纳米颗粒分散于含zrcl4的溶液中，搅拌后磁性分离，收集固体；
s13：将步骤s12得到的固体分散于含2-氨基对苯二甲酸的溶液中，于110-130℃进行反应，反应结束后磁性分离，收集固体干燥得到金属有机骨架。
进一步地，所述步骤s12中，巯基乙酸修饰的fe3o4纳米颗粒与zrcl4的摩尔比为1:(2-10)。这一比例能够有效保证锆离子通过巯基接枝于fe3o4纳米颗粒表面，为2-氨基对苯二甲酸与锆离子的组装提供核心。
进一步地，所述步骤s13中，2-氨基对苯二甲酸与步骤s12中的zrcl4的摩尔比为1:(1-2)。这一比例能够使2-氨基对苯二甲酸与锆离子配合组装，作为一个壳包覆于fe3o4纳米颗粒表面。
进一步地，各组分的用量按重量份数分别为：低密度聚乙烯60-80份、聚乳酸10-20份、填充料2-4份、增强剂1-2份和金属有机骨架1-5份。
进一步地，步骤s2中的加热熔融温度为130-180℃。
进一步地，步骤s3中，将步骤s1制得的金属有机骨架加入步骤s2制得的聚合混合物中，以70-90r/min的转速搅拌2-4h；然后加入到造粒机中，塑化挤出造粒，得到磁性塑料。采用这一搅拌速度，既能保证金属有机骨架均匀分散于聚合混合物中，避免物料之间的分层或团聚；又能保证聚合物链进入金属有机骨架内，使金属有机骨架有效诱导聚合物链的排布。
为了更好地理解和实施，下面结详细说明本发明。
具体实施方式
本发明公开了一种磁性塑料，所述磁性塑料按重量份数包括以下组分：低密度聚乙烯60-80份、聚乳酸10-20份、填充料2-4份、金属有机骨架1-5份和增强剂1-2份；所述金属有机骨架为以四氧化三铁为核组装的金属有机骨架。
其中，所述填充料为滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、珍珠岩、硅灰石、水滑石中的一种或几种的混合物；所述增强剂为木质纤维素。
本发明还公开了一种磁性塑料的制备方法，包括以下步骤：
s1：制备金属有机骨架；
s2：取低密度聚乙烯、聚乳酸、填充料和增强剂混合均匀后，于高速混合机中，加热熔融搅拌，得到聚合混合物；
s3：将步骤s1制得的金属有机骨架加入步骤s2制得的聚合混合物中，搅拌使金属有机骨架均匀分散于聚合混合物中；然后加入到造粒机中，塑化挤出造粒，得到磁性塑料。
其中，步骤s1中，包括以下步骤：
s11：制备巯基乙酸修饰的fe3o4纳米颗粒；
s12：将步骤s11制得的巯基乙酸修饰的fe3o4纳米颗粒分散于含zrcl4的溶液中，搅拌后磁性分离，收集固体；
s13：将步骤s12得到的固体分散于含2-氨基对苯二甲酸的溶液中，于110-130℃进行反应，反应结束后磁性分离，收集固体干燥得到金属有机骨架。
其中，所述步骤s12中，巯基乙酸修饰的fe3o4纳米颗粒与zrcl4的摩尔比为1:(2-10)；所述步骤s13中，2-氨基对苯二甲酸与步骤s12中的zrcl4的摩尔比为1:(1-2)。
其中，步骤s2中的加热熔融温度为130-180℃。步骤s3中，将步骤s1制得的金属有机骨架加入步骤s2制得的聚合混合物中，以70-90r/min的转速搅拌2-4h；然后加入到造粒机中，塑化挤出造粒，得到磁性塑料。
所述制备方法中，各组分的用量按重量份数分别为：低密度聚乙烯60-80份、聚乳酸10-20份、填充料2-4份、增强剂1-2份和金属有机骨架1-5份。
下面结合具体实施例进一步说明。
实施例1
本实施例公开了一种磁性塑料，其按重量份数包括以下组分：低密度聚乙烯60份、聚乳酸20份、滑石粉3份、金属有机骨架5份和木质纤维素1.5份；所述金属有机骨架为以四氧化三铁为核组装的金属有机骨架。
所述磁性塑料的制备方法，包括以下步骤：
s1：制备金属有机骨架，具体的：
s11：制备巯基乙酸修饰的fe3o4纳米颗粒：采用化学共沉淀法制备磁性纳米fe3o4颗粒，取1重量份磁性纳米fe3o4颗粒将其分散于乙醇溶液中，然后向其中加入1.5重量份的4-巯基苯甲酸的乙醇溶液，持续搅拌2h后离心，用乙醇清洗然后弃去上清液，将离心得到的沉淀物再分散于乙醇中，得到分散于乙醇中的巯基修饰的fe3o4纳米颗粒；
s12：将步骤s11制得的巯基乙酸修饰的fe3o4纳米颗粒分散于含zrcl4的dmf溶液中，在120℃搅拌2h后磁性分离，收集固体；其中，所述zrcl4在dmf溶液中的浓度为10mmol/l；所述巯基乙酸修饰的fe3o4纳米颗粒与zrcl4的摩尔比为1:2；
s13：将步骤s12得到的固体分散于含2-氨基对苯二甲酸的dmf溶液中，于120℃进行反应，反应结束后磁性分离，收集固体干燥得到金属有机骨架；其中，所述2-氨基对苯二甲酸在dmf溶液中的浓度为10mmol/l；所述2-氨基对苯二甲酸与步骤s12中的zrcl4的摩尔比为1:1。
s2：取低密度聚乙烯60份、聚乳酸20份、滑石粉3份和木质纤维素1.5份混合均匀后，于高速混合机中，加热至130-180℃熔融搅拌，得到聚合混合物。
s3：取步骤s1制得的金属有机骨架5份，加入步骤s2制得的聚合混合物中，熔融状态下搅拌使金属有机骨架均匀分散于聚合混合物中；然后加入到造粒机中，塑化挤出造粒，得到磁性塑料。
相对于现有技术，本发明的磁性塑料，通过金属有机骨架引入磁性四氧化三铁，金属有机骨架诱导聚合物分子链在骨架内的排布，使聚合物均匀分散，避免聚合物分散不均匀导致的性能不一；并且聚合物穿过金属有机骨架的孔洞，能够将以四氧化三铁为核的金属有机骨架固定在聚合物体系中，提高磁性颗粒与塑料本体的结合相容性，保证磁性颗粒在塑料中的均匀性和稳定性。
实施例2
本实施例公开了一种磁性塑料，其按重量份数包括以下组分：低密度聚乙烯80份、聚乳酸15份、碳酸钙4份、金属有机骨架3份和木质纤维素1份；所述金属有机骨架为以四氧化三铁为核组装的金属有机骨架。
所述磁性塑料的制备方法，包括以下步骤：
s1：制备金属有机骨架，具体的：
s11：制备巯基乙酸修饰的fe3o4纳米颗粒：采用化学共沉淀法制备磁性纳米fe3o4颗粒，取1重量份磁性纳米fe3o4颗粒将其分散于乙醇溶液中，然后向其中加入2重量份的4-巯基苯甲酸的乙醇溶液，持续搅拌2h后离心，用乙醇清洗然后弃去上清液，将离心得到的沉淀物再分散于乙醇中，得到分散于乙醇中的巯基修饰的fe3o4纳米颗粒；
s12：将步骤s11制得的巯基乙酸修饰的fe3o4纳米颗粒分散于含zrcl4的dmf溶液中，在120℃搅拌2h后磁性分离，收集固体；其中，所述zrcl4在dmf溶液中的浓度为10mmol/l；所述巯基乙酸修饰的fe3o4纳米颗粒与zrcl4的摩尔比为1:10；
s13：将步骤s12得到的固体分散于含2-氨基对苯二甲酸的dmf溶液中，于120℃进行反应，反应结束后磁性分离，收集固体干燥得到金属有机骨架；其中，所述2-氨基对苯二甲酸在dmf溶液中的浓度为10mmol/l；所述2-氨基对苯二甲酸与步骤s12中的zrcl4的摩尔比为1:2。
s2：取低密度聚乙烯80份、聚乳酸15份、碳酸钙4份和木质纤维素1份混合均匀后，于高速混合机中，加热至130-180℃熔融搅拌，得到聚合混合物。
s3：取步骤s1制得的金属有机骨架3份，加入步骤s2制得的聚合混合物中，熔融状态下搅拌使金属有机骨架均匀分散于聚合混合物中；然后加入到造粒机中，塑化挤出造粒，得到磁性塑料。
实施例3
本实施例公开了一种磁性塑料，其按重量份数包括以下组分：低密度聚乙烯70份、聚乳酸10份、碳酸钙和滑石粉共2份、金属有机骨架1份和木质纤维素2份；所述金属有机骨架为以四氧化三铁为核组装的金属有机骨架。
所述磁性塑料的制备方法，包括以下步骤：
s1：制备金属有机骨架，具体的：
s11：制备巯基乙酸修饰的fe3o4纳米颗粒：采用化学共沉淀法制备磁性纳米fe3o4颗粒，取1重量份磁性纳米fe3o4颗粒将其分散于乙醇溶液中，然后向其中加入2重量份的4-巯基苯甲酸的乙醇溶液，持续搅拌2h后离心，用乙醇清洗然后弃去上清液，将离心得到的沉淀物再分散于乙醇中，得到分散于乙醇中的巯基修饰的fe3o4纳米颗粒；
s12：将步骤s11制得的巯基乙酸修饰的fe3o4纳米颗粒分散于含zrcl4的dmf溶液中，在120℃搅拌2h后磁性分离，收集固体；其中，所述zrcl4在dmf溶液中的浓度为10mmol/l；所述巯基乙酸修饰的fe3o4纳米颗粒与zrcl4的摩尔比为1:5；
s13：将步骤s12得到的固体分散于含2-氨基对苯二甲酸的dmf溶液中，于120℃进行反应，反应结束后磁性分离，收集固体干燥得到金属有机骨架；其中，所述2-氨基对苯二甲酸在dmf溶液中的浓度为10mmol/l；所述2-氨基对苯二甲酸与步骤s12中的zrcl4的摩尔比为2:3。
s2：取低密度聚乙烯70份、聚乳酸10份、碳酸钙和滑石粉共2份和木质纤维素2份混合均匀后，于高速混合机中，加热至130-180℃熔融搅拌，得到聚合混合物。
s3：取步骤s1制得的金属有机骨架1份，加入步骤s2制得的聚合混合物中，熔融状态下搅拌使金属有机骨架均匀分散于聚合混合物中；然后加入到造粒机中，塑化挤出造粒，得到磁性塑料。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。