Исследователи используют ионные жидкости для переработки постоянных магнитов NdFeB.

Исследователи в Европе продемонстрировали использование ионных жидкостей для переработки связанных постоянных магнитов NdFeB. Статья об их работе в открытом доступе опубликована в журнале RSC Green Chemistry.

Постоянные магниты NdFeB бывают двух типов: спеченные и магниты на связке (полимер или смола). Оба типа (частично) состоят из порошков магнитных сплавов, которые в очень мелком виде могут проявлять характеристики текучести.

Для спеченных магнитов магнитный порошок прессуется в форму и штампуется с помощью смазочных материалов. Полученный продукт остается очень хрупким, но при нагреве в вакуумной печи его плотность и механическая прочность значительно улучшаются.

Связанные магниты NdFeB обычно получают путем смешивания магнитного порошка NdFeB с полимерным связующим в соответствующем массовом соотношении в смесителе или экструдере и подвергания экструдата в форме гранул литью под давлением или прессованию.

В течение последнего десятилетия много внимания уделялось переработке спеченных магнитов NdFeB, и эти усилия были рассмотрены в других источниках. В целом эти пути включают пирометаллургический, гидрометаллургический и сольвометаллургический подходы или их комбинацию. Напротив, переработке связанных магнитов NdFeB уделялось очень ограниченное внимание. Такое отсутствие внимания можно объяснить гораздо меньшим содержанием редкоземельных элементов в магнитах на связке по сравнению с содержанием спеченных магнитов, а также тем фактом, что присутствие полимерных связующих или смол делает прямые пути переработки (такие как водородная декрепитация) ) трудный.

… Ионные жидкости (ИЛ), как известно, являются отличными экологически чистыми растворителями для многих типов синтетических полимеров и биополимеров. Также сообщалось, что хлоралюминатные ионные жидкости Льюиса можно использовать для растворения эпоксидных смол танталовых конденсаторов. По этим причинам мы решили впервые изучить использование ионных жидкостей для переработки связанных магнитов NdFeB. Это исследование также является первым, в котором собраны различные типы связанных магнитов с мирового рынка магнитов для моделирования реальной ситуации. Затем поведение растворения различных типов полимерных связующих в ионных жидкостях было протестировано на выбранных связанных магнитах. Наиболее многообещающая система растворителей была протестирована в больших масштабах для приготовления партии магнитного порошка, который использовался для производства новых анизотропных магнитов на эпоксидной связке. Магнитные свойства этих новых магнитов были измерены и сравнены со свойствами коммерческих аналогов, чтобы оценить общую эффективность процесса переработки.

Исследователи из Левенского университета в Бельгии, Университета Бирмингема в Великобритании и Kolektor Magnet Technology GmbH в Германии обнаружили три основных типа полимеров в коммерческих связанных магнитах NdFeB: полиамиды (PA6 и PA12), поли-п-фениленсульфид. (ППС) и эпоксидная смола.

Оба типа полиамидных смол легко растворялись ионными жидкостями с координирующими анионами (хлоридом, ацетатом или диалкилфосфатом). Удаление смолы ППС оказалось возможным не с помощью ионных жидких растворителей, а только с использованием 1-хлорнафталина и 1,3,5-трифенилбензола при высоких температурах.

Хотя эпоксидную смолу можно было удалить несколькими ионными жидкостями, наблюдалась реакция между порошком NdFeB и ионными жидкостями. Партию магнитов, связанных с PA6, обрабатывали ионной жидкостью диэтилфосфата трибутилэтилфосфония [P4442][Et2PO4] для селективного удаления полимерной части. Было обнаружено, что полученный магнитный порошок, не содержащий ПА, сохраняет >90% своих первоначальных магнитных свойств.

Исследователи создали два новых магнита на эпоксидной связке, изготовленных из переработанного магнитного порошка; Магниты продемонстрировали магнитные свойства, близкие к свойствам коммерческих аналогов, тем самым продемонстрировав универсальность процесса и возможность успешного замыкания цикла материалов.

Эта работа показывает, что обработка ионной жидкостью отработанных магнитов NdFeB является многообещающим методом прямой переработки этих магнитов. Помимо того, что этот процесс экологически безопасен, он также является универсальным способом, позволяющим производить магниты на вторичной связке с новой конструкцией и полимерным материалом.