CN101913121B - 一种高耐磨的不织布抛光磨具的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高耐磨的不织布抛光磨具的制备方法。以质量份数计，取20-40份的环氧树脂，加入4-25份的固化剂，20-45份的磨料，8-15份的稀释剂，2-8份的增韧剂，1-3份的硅烷偶联剂，3-8份的辅助材料，混合均匀后，将其喷涂在不织布上，高温固化，然后冲压成型；增韧剂为反应型环氧增韧剂、端羧基液体丁腈橡胶和/或端羟基聚丁二烯液体橡胶；硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和/或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷；其它辅助材料为促进剂2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚DMP-30、蜡粉、石墨、颜料、硬脂酸镁和/或硬脂酸锌；本产品主要用于金属表面的抛光处理。

Description

一种高耐磨的不织布抛光磨具的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高耐磨的不织布抛光磨具，可以作为用于金属表面的抛光处理。

背景技术

由于树脂结合剂磨具硬化温度低，可常温硬化，收缩率较小，可制成各种复杂形状和特殊要求的磨具。有机磨具使用范围广，具有一定的弹性和较高的结合强度，并具有良好抛光性能。在粗、精、细、抛等磨削工艺中均得到应用。

中国发明专利申请CN101200053A公开了一种环氧树脂结合复合磨料的磨具的制造方法，包括的组分及重量配比是：环氧树脂15-78％，磨料2-44％，固化剂4-18％，以及其它的辅助材料包括氧化铝、氯化钡、石英砂、有机膨润土、湿润剂、硅酸镐、碳酸钙、石墨粉、石榴石、硫酸镁、酚醛树脂、硬脂酸锌或硬脂酸镁中的一种或几种的组合。将环氧树脂、磨料和固化剂及其它辅助材料经过充分混合搅拌均匀后，在常温下进行浇注成型，在80℃-150℃固化6小时制成成品。该磨具虽然具有强度高，韧性好，使用寿命长等优点，但是使用的固化剂是二氨基二苯基甲烷、液体改性二氨基二苯基甲烷的一种或两者的组合，这种固化剂价格高，毒性大，这样就会使产品的成本提高，而且这类固化剂属于芳香胺固化剂，固化温度较高，固化时间较长，一般需要在80℃先固化2个小时，然后在150℃后固化4小时，使得生产的能耗较大，周期增长。该磨具的最长使用时间为433小时。

中国发明专利CN1158097A公开了一种树脂结合复合磨料磨具的制造方法，这种复合磨料是用有机聚合物粘结到该织物上的磨粒，所用的材料是氧化铝、碳化硅、氧化铝/氧化锆等，这些材料的制作方法是先将α氧化铝前体的溶胶或凝胶进行干燥，然后煅烧，使该前体转化为α相，从而制得溶胶凝胶氧化铝。该磨粒是形状规则的磨粒颗粒，它沿纵轴方向有基本均一的横断面形状，且长细比(定义为长度和该长度相垂直的最大尺寸之比)至少为1.5∶1。制备时经过两次浸渍。第一次是用28.5％的水、29.2％酚醛树脂粘结剂(商品名为BM-11，购自Bendix Corporation)、0.1％消泡剂和29.1％Alpine滑石(用作无机填料)组成的胶黏剂对不织布进行浸渍，然后在160℃的对流烘箱中处理8分钟。第二次是用另外一种胶黏剂去浸渍已经浸渍过的不织布，干燥后相互层压。该发明的浸渍工艺值得借鉴，但是磨料的处理比较复杂，使得生产成本提高。

中国发明专利CN1927918A公开了一种利用玻璃纤维边角料制成的抛光磨具的配方及其制作方法，它包括的组分及重量配比是：玻璃纤维20％-50％、磨料20-50％、酚醛树脂10-30％。先将玻璃纤维边角料筛选除去杂质；再将磨料与部分酚醛树脂混合均匀；将玻璃纤维边角料与混合好的磨料机械搅拌混合均匀后再加入其余的酚醛树脂，搅拌形成料团；然后将上述料团称重后放入模具内加压成型，冷却脱模，并按使用要求切割修整即成抛光磨具。该发明虽然利用了废弃的无用的玻璃纤维边角料，节约了成本，但是制造工艺较复杂，还要求加压处理，对设备的要求较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的问题，提供高耐磨的不织布抛光磨具，可作为用于金属表面的抛光处理。

本发明的另一目的在于提供一种高耐磨的不织布抛光磨具的制备方法。

一种高耐磨的不织布抛光磨具的制备方法，包括如下步骤和工艺条件：

第一步、以质量份数计，取20-40份环氧树脂，加入4-25份固化剂，20-45份磨料，8-15份稀释剂，2-8份增韧剂，1-3份硅烷偶联剂，3-8份辅助材料，混合均匀，得到油相浆料；其中，磨料为碳化硅、海南砂、白刚玉和/或纳米二氧化硅；固化剂为聚酰胺、芳香胺和/或酸酐，所述酸酐为甲基四氢邻苯二甲酸酐(MeTHPA)或甲基六氢邻苯二甲酸酐(MeHHPA)；稀释剂为工业乙醇、碳酸二甲酯和/或丙酮；增韧剂为反应型环氧增韧剂(CYH-277)、端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)和/或端羟基聚丁二烯液体橡胶(HTPB)；硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)和/或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)；辅助材料为促进剂2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚DMP-30、蜡粉、石墨、颜料、硬脂酸镁和/或硬脂酸锌；

第二步、将第一步得到的油相浆料加入到喷涂机中，在室温下对不织布的正反两面进行喷涂，喷涂量为不织布重量的20％-40％；所述不织布为PET型、PP型或PE型不织布；

第三步、将第二步得到的喷涂后的多块不织布叠加到8-12cm的厚度，然后放在室温下压至3-6cm，取出不织布，将其放在烘箱中，85-90℃下烘2-3小时，再放在室温下1-2天，最后用冲床冲压，制得抛光轮。

为进一步实现本发明目的，所述聚酰胺优选为聚酰胺651、聚酰胺650、聚酰胺200或聚酰胺400，所述芳香胺优选为4，4′-二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜或间苯二胺。固化剂4，4′-二氨基二苯基甲烷是一种耐热型的固化剂，要求固化温度很高。由于它是固体，所以使用之前要先将它与工业乙醇混合，然后加热溶解。它的用量对产品的最终性能有很大的影响，所以固化剂4，4′-二氨基二苯基甲烷的用量要求比较精确。

将硅烷偶联剂加入到胶黏体系中，可以提高体系的粘接强度。通过使用硅烷偶联剂，可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”，把两种性质悬殊的材料连接在一起，提高复合材料的性能和增加粘接强度的作用。这些硅烷偶联剂一方面与碳化硅，海南砂等骨架材料结合，另一方面又可以和高分子材料或粘接剂结合，从而在粘接界面形成强力较高的化学键，大大改善了粘接强度。

所述蜡粉为上海研润光机科技有限公司的产品，根据蜡份的粒径要求，优选的蜡粉型号为TF-1780、TF-1778、TF-1830、PE-1500F或PP-1362D，蜡粉的作用是为了提高耐磨性。

所述颜料优选为氧化铬绿、酞菁绿或群青蓝，广州市益瑞新材料有限公司生产。

所述碳化硅、海南砂、白刚玉的粒径优选为200-1800目，所述纳米二氧化硅的粒径优选为20-350nm。

2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚DMP-30作为辅助固化剂，用量为主固化剂的5-15％，起促进作用，可以提高环氧树脂的固化速率。

硬脂酸镁或硬脂酸锌，可以起到润滑的作用，增加体系的流动性。

纳米二氧化硅提高强度和耐磨性。它主要分布在环氧树脂的链间中，由于其表面严重的配位不足、庞大的比表面积以及表面欠氧等特点，使它表现出极强的活性，很容易和环氧环状分子的氧起键合作用，提高了分子间的键力，同时尚有一部分纳米二氧化硅颗粒仍然分布在高分子链的空隙中，与粗晶SiO₂颗粒相比较，表现很高的流涟性，从而使纳米二氧化硅添加的环氧树脂材料强度、韧性、延展性均大幅度提高。同时由于纳米二氧化硅的高流动性和小尺寸效应，使材料表面更加致密细洁，摩擦系数变小，加之纳米颗粒的高强度，使材料的耐磨性大大增强。

增韧剂CYH-277既是环氧树脂高性能增韧改性剂，又是良好的活性稀释剂。CYH-277为支化、带有多个活性端基的低粘度液态聚合物，分子内部空穴导致固化物产生大量剪切形变而耗散冲击能量，因而具有良好的增韧性能和反应活性，可大幅度地改善环氧树脂固化物的耐冲击、耐压缩、抗开裂以及粘结强度等机械性能。适用性强，可适用于耐酸、耐碱、耐油的体系；与各类环氧树脂、环氧固化剂及助剂都有良好的相容性；工艺性能优良，CYH-277对硅微粉、氧化铝等各种填料和颜料具有浸润性，能很大程度上缓解其沉降问题；固化反应平稳，利于浸润、渗透结合面并与之紧密连接。

本发明不织布是一种非织造布，它是直接利用高聚物切片、短纤维或长丝将纤维通过气流或机械成网，然后经过水刺，针刺，或热轧加固，最后经过后整理形成的无编织的布料。它是新一代平面结构环保材料的纤维制品，其优点是不产生纤维屑，强韧、耐用、丝般柔软、强力好，而且还有棉质的感觉。和棉织品相比，无纺布要厚和硬，而且造价便宜。不织布能够与胶粘体系较好的结合在一起。不织布抛光轮在降低磨料成本方面具有显著效果。它具有以下优点：散热快、耐高转速研磨；高耐磨、高弹性；研磨能力强，丝路清晰均匀，光亮度好；自锐性好；对被抛工件不留残胶，不发黑或变色；灰尘小，不污染；操作安全。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1.本发明所制得高耐磨不织布抛光磨具所用的复配的固化剂，能够与环氧树脂形成胶粘度很高的固化物，增大了与磨料的粘附力，在抛光过程中不易掉砂。

2.本发明所制得高耐磨不织布抛光磨具所用的硅烷偶联剂，能够改善磨粒表面的浸润性，在胶黏剂与磨粒之间形成化学键，提高其粘结强度，使磨粒不易脱落。

3.本发明所制得高耐磨不织布抛光磨具所用的增韧剂CYH-277，能够明显地提高抛光轮的韧性，延长抛光轮的使用寿命。

4.本发明所制得的高耐磨不织布抛光磨具耐磨性高、使用寿命长、韧性很好。

5.本发明制备方法简单，原料容易获得，不需要昂贵的大型设备的投资，有利于市场推广。

具体实施方式

为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

实施例1

第一步以质量份数计，取25份环氧树脂，加入15份聚酰胺651，20份粒度为200-1800目的碳化硅，10份粒度为200-1800目的海南砂，7份粒度为200-1800目的白刚玉，5份粒径为20-350nm的纳米二氧化硅，8份工业乙醇，2份硬脂酸镁，2份型号为TF-1780的蜡粉(粒径为0.5-70μm)，1份硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550，0.5份酞菁绿，4份反应型环氧增韧剂CYH-277，0.5份促进剂2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚DMP-30，在室温下均匀搅拌，制得油相浆料；

第二步将第一步得到油相浆料加入到喷涂机中，在室温下对PP型不织布(密度为50g/cm³)正反两面进行喷涂，喷涂量为不织布重量的35％；

第三步将第二步得到的喷涂后的多块不织布叠加到10cm厚度，然后放在室温下压至5cm，取出不织布，将其放在烘箱中，88℃下烘3小时，再放在室温下2天，最后用冲床(型号为BD-868)进行冲压，制得直径为20cm，厚度为5cm的抛光轮。

实施例2

第一步以质量份数计，取25份环氧树脂，加入10份甲基四氢邻苯二甲酸酐(MeTHPA)，20份粒度为200-1800目的碳化硅，10份粒度为200-1800目的海南砂，7份粒度为200-1800目的白刚玉，10份工业乙醇，5份丙酮，1份硬脂酸镁，3份型号为TF-1830的蜡粉(粒径为0.5-70μm)，1份硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550，2份氧化铬绿，4份反应型环氧增韧剂CYH-277，2份促进剂2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚DMP-30，在室温下均匀搅拌，制得油相浆料；

第二步将第一步得到油相浆料加入到喷涂机中，在室温下对PE型不织布(密度为100g/cm³)正反两面进行喷涂，喷涂量为不织布重量的30％；

第三步将第二步得到的喷涂后的多块不织布叠加到10cm厚度，然后放在室温下压至6cm，取出不织布，将其放在烘箱中，90℃下烘3小时，再放在室温下1天，最后用冲床(型号为JB23-80T)进行冲压，制得直径为25cm，厚度为6cm的抛光轮。

实施例3

第一步以质量份数计，取35份环氧树脂，加入15份聚酰胺651，5份4，4′-二氨基二苯基甲烷，15份粒度为200-1800目的碳化硅，7份粒度为200-1800目的白刚玉，3份粒径为20-350nm的纳米二氧化硅，6份工业乙醇，2份碳酸二甲酯，1份硬脂酸镁，1份型号为TF-1778的蜡粉(粒径为0.5-70μm)，0.5份硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550，0.5份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH560，1份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷KH570，0.5份氧化铬绿，7份反应型环氧增韧剂CYH-277，0.5份促进剂2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚DMP-30，在室温下均匀搅拌，制得油相浆料；

第二步将第一步得到油相浆料加入到喷涂机中，在室温下对PET型不织布(密度为120g/cm³)正反两面进行喷涂，喷涂量为不织布重量的40％；

第三步将第二步得到的喷涂后的多块不织布叠加到12cm厚度，然后放在室温下压至6cm，取出不织布，将其放在烘箱中，90℃下烘3小时，再放在室温下2天，最后用冲床(型号为BD-868)进行冲压，制得直径为20cm，厚度为6cm的抛光轮。

实施例4

第一步以质量份数计，取40份环氧树脂，加入15份聚酰胺651，5份聚酰胺650，5份4，4′-二氨基二苯基甲烷，20份粒度为200-1800目的碳化硅，6份工业乙醇，2份碳酸二甲酯，1份硬脂酸镁，1.5份型号为PE-1500F的蜡粉(粒径为0.5-70μm)，0.5份硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550，0.5份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH560，0.4份氧化铬绿，3份反应型环氧增韧剂CYH-277，0.1份促进剂2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚DMP-30，在室温下均匀搅拌，制得油相浆料；

第二步将第一步得到油相浆料加入到喷涂机中，在室温下对PP型不织布(密度为150g/cm³)正反两面进行喷涂，喷涂量为不织布重量的35％；

第三步将第二步得到的喷涂后的多块不织布叠加到8cm厚度，然后放在室温下压至4cm，取出不织布，将其放在烘箱中，85℃下烘2小时，再放在室温下1天，最后用冲床(型号为BD-868)进行冲压，制得直径为20cm，厚度为4cm的抛光轮。

实施例5

第一步以质量份数计，取30份环氧树脂，加入4甲基六氢邻苯二甲酸酐(MeHHPA)，20份粒度为200-1800目的碳化硅，10份粒度为200-1800目的海南砂，7份粒度为200-1800目的白刚玉，8份粒径为20-350nm的纳米二氧化硅，8份工业乙醇，3份碳酸二甲酯，2份硬脂酸镁，2份型号为PE-1500F的蜡粉(粒径为0.5-70μm)，0.5份硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550，0.5份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH560，1份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷KH570，1份群青蓝，2份反应型环氧增韧剂CYH-277，1份促进剂2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚DMP-30，在室温下均匀搅拌，制得油相浆料；

第二步将第一步得到油相浆料加入到喷涂机中，在室温下对PP型不织布(密度为200g/cm³)正反两面进行喷涂，喷涂量为不织布重量的20％；

第三步将第二步得到的喷涂后的多块不织布叠加到9cm厚度，然后放在室温下压至3cm，取出不织布，将其放在烘箱中，90℃下烘3小时，再放在室温下2天，最后用冲床(型号为JB23-80T)进行冲压，制得直径为25cm，厚度为3cm的抛光轮。

实施例6

第一步以质量份数计，取20份环氧树脂，加入20份聚酰胺651，3份4，4′-二氨基二苯基甲烷，2份间苯二胺，23份粒度为200-1800目的碳化硅，10份工业乙醇，5份碳酸二甲酯，2份硬脂酸镁，2份型号为PP-1362D的蜡粉(粒径为0.5-70μm)，1份硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550，1份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH560，1份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷KH570，1份群青蓝，8份反应型环氧增韧剂CYH-277，1份促进剂2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚DMP-30，在室温下均匀搅拌，制得油相浆料；

第二步将第一步得到油相浆料加入到喷涂机中，在室温下对PP型不织布(密度为250g/cm³)正反两面进行喷涂，喷涂量为不织布重量的40％；

第三步将第二步得到的喷涂后的多块不织布叠加到11cm厚度，然后放在室温下压至6cm，取出不织布，将其放在烘箱中，90℃下烘2小时，再放在室温下1天，最后用冲床(型号为JB23-80T)进行冲压，制得直径为25cm，厚度为6cm的抛光轮。

实施例7

对于实施例1-6所得到抛光轮，测量其对金属磨削克数和磨轮外径减少量，方法是将抛光轮安装在适于支承该磨轮的磨床轴(磨床型号为WX-60)上，用马达驱动安装在水平轴上抛光轮。磨轮轴转数为1400rpm。

在磨床另外一根水平驱动轴(与第一根平行)上支承着长为10cm，直径为8cm的圆柱形金属铁环试件，将它以3cm/s向第一根轴方向推进，使试件外圆周面与测试磨轮接触，试验过程中试件也沿着旋转轴方向作往复运动，保证试件几乎所有外圆周面相继与磨轮接触。

每次试验时间为20min，每次接触进行磨削后，取下试件，测量它的重量，同时也测量磨轮外径减少量。检测结果如表1所示。

表1

其中比较例为市面上的同类抛光轮，也是用于金属表面的抛光处理。

由表1可以看出，实施例1-6的测试效果均好于比较例。这是因为实施例1-6都用到了反应型环氧增韧剂CYH-277和硅烷偶联剂。反应型环氧增韧剂CYH-277中带有多个活性基团，与环氧树脂有很好的相容性，同时能够与环氧树脂进行反应，明显地提高抛光轮的韧性，延长抛光轮的使用寿命；硅烷偶联剂能够改善磨粒表面的浸润性，提高磨料与树脂之间的粘结强度。实施例3，4和6的抛光轮的测试效果在实施例1-6中是比较好的。除用到上述材料外，这几个实施例中还都用到了固化剂聚酰胺651和4，4′-二氨基二苯基甲烷。这两者复配后能够显著地提高胶黏体系对磨料的粘结强度，提高抛光轮的耐热性能，使得抛光轮有很好的磨削效果。

此外，实施例1中单独使用聚酰胺651作为固化剂，由于聚酰胺651对磨料具有良好的粘结性，所以抛光轮的磨削效果比较好。实施例2和5用甲基四氢邻苯二甲酸酐和甲基六氢邻苯二甲酸酐作为固化剂使用，相对于比较例而言，抛光轮的磨削效果和使用寿命也有提高。

Claims (5)

1.一种高耐磨的不织布抛光磨具的制备方法，其特征是包括如下步骤和工艺条件：

第一步、以质量份数计，取20-40份环氧树脂，加入4-25份固化剂，20-45份磨料，8-15份稀释剂，2-8份增韧剂，1-3份硅烷偶联剂，3-8份辅助材料，混合均匀，得到油相浆料；其中，固化剂为聚酰胺、芳香胺和/或酸酐，所述酸酐为甲基四氢邻苯二甲酸酐或甲基六氢邻苯二甲酸酐；磨料为碳化硅、海南砂、白刚玉和/或纳米二氧化硅；稀释剂为工业乙醇、碳酸二甲酯和/或丙酮；增韧剂为反应型环氧增韧剂、端羧基液体丁腈橡胶和/或端羟基聚丁二烯液体橡胶；硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和/或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷；辅助材料为促进剂2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚DMP-30、蜡粉、石墨、颜料、硬脂酸镁和/或硬脂酸锌；

第二步、将第一步得到的油相浆料加入到喷涂机中，在室温下对不织布的正反两面进行喷涂，喷涂量为不织布重量的20％-40％；所述不织布为PET型、PP型或PE型不织布；

第三步、将第二步得到的喷涂后的多块不织布叠加到8-12cm的厚度，然后放在室温下压至3-6cm，取出不织布，将其放在烘箱中，85-90℃下烘2-3小时，再放在室温下1-2天，最后用冲床冲压，制得用于抛光磨具的抛光轮。

2.根据权利要求1所述的一种高耐磨的不织布抛光磨具的制备方法，其特征在于所述聚酰胺为聚酰胺651、聚酰胺650、聚酰胺200或聚酰胺400；所述芳香胺为4，4′-二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜或间苯二胺。

3.根据权利要求1所述的一种高耐磨的不织布抛光磨具的制备方法，其特征在于所述不织布的密度为50-250g/cm³。

4.根据权利要求1所述的一种高耐磨的不织布抛光磨具的制备方法，其特征在于所述蜡粉的粒径为0.5-70μm。

5.根据权利要求1所述的一种高耐磨的不织布抛光磨具的制备方法，其特征在于所述的碳化硅、海南砂、白刚玉的粒径为200-1800目，所述纳米二氧化硅的粒径为20-350nm。