CN102765060B - 一种石榴石尼龙磨料丝及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种石榴石尼龙磨料丝，以尼龙、石榴石磨料、导热填料、活性填料为原料经挤压机制备而成，各原料重量份配比为：尼龙100份，石榴石磨料30-50份，导热填料5-15份，活性填料2-5份。其优点在于：1、由优选的导热填料组合的加入使其具有超强的导热性能，提高了耐磨性；2、导热填料中的石墨又起到固体润滑剂的作用，减少了尼龙丝的摩擦系数；3、碳纳米管的加入使得该尼龙丝强度提高，耐磨性增加；4、用了天然磨料成本较低；5、挤出的粗丝经加热拉伸，使尼龙丝表面暴露出磨料颗粒，如同表面加上了锯齿状的无数切削刃，使得产品更加锋利；6、产品耐水，耐油，耐热，耐磨，锋利。
Description
技术领域
本发明属机械加工工具领域，具体涉及一种石榴石尼龙磨料丝及其制造方法。
背景技术
磨料丝由于其相当于无数的柔性锉刀在加工工件表面时可以任意弯曲，自然贴到工件表面轮廓上，进入到工件的沟槽，狭缝，孔洞等一般工具难以达到的地方， 可广泛应用于工件表面的清洗、抛光、精整处理，且不受工件表面形状限制，但充填磨料的尼龙长丝具有有限的刚性，并在70℃左右失去其刚性。中国专利一种含磨料尼龙刷丝及其制造工艺（CN96116501.4），对含磨料尼龙刷丝进行技术改进，在其构成组分中添加了固体润滑抗磨剂，其制造方法是将一定比例的尼龙颗粒原料与经偶联剂处理过的磨料颗粒及固体润滑抗磨剂一道均匀混和，送入挤出机加热至尼龙熔融温度，然后经拉丝而成。经改进后的含磨料尼龙刷丝摩擦系数小，刷丝硬度与抗拉强度明显提高，但其磨削时的耐热问题却无法解决。
现有尼龙刷丝均采用人造磨料碳化硅，刚玉，金刚石等。由于尼龙刷丝的基体尼龙的耐磨性远低于磨料，无论刷丝中加入何种磨料都难于达到磨料在磨削时的磨料完全磨耗完而脱落，所以加入价格低廉的天然磨料应该成为首选，以减少污染、降低成本。
加拿大专利1025672号公开了一种树脂砂轮，中国专利CN200910046845.3公开了一种薄型树脂砂轮，其磨料均采用了价格低廉的天然磨料。
通过分析, 我们发现现有各种刷丝均存在不同程度的缺点, 在长期的教学和实践中, 我们一直致力于研制具有高效、耐磨、成本较低的磨料丝。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的问题而提供的一种耐磨性能好，导热散热性能优良, 磨削效率高、寿命长、加工工件精度高的石榴石尼龙磨料丝。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明的石榴石尼龙磨料丝，是以尼龙、石榴石磨料、导热填料、活性填料为原料经挤压机制备而成，各原料重量份配比如下：
尼龙 100份
石榴石磨料 30-50 份
导热填料 5-15份
活性填料 2-5份。
在本发明中，尼龙 最好选择耐热性好的尼龙66，导热填料选择石墨、铝粉、氧化铁、铜粉、黄铁矿、氮化铝、碳纳米管中的一种或多种组合，导热填料能及时导出磨削区产生的热量，保持尼龙66的刚性和对磨料的结合把持力。
所述导热填料优选为石墨、铝粉、氮化铝、碳纳米管中的一种或多种组合。因为铝粉、石墨价格低廉且导热性能良好，铝粉与铜粉相比密度小，在添加同样体积分数时，铝粉所占的质量分数很小，不会降低体系中其他成分含量；优选的石墨为鳞片状或人造膨胀石墨，既起到导热作用又起到固体润滑剂的作用，铝粉为球状或片状；优选的导热性能好的氮化铝其硬度接近氧化铝，既起到导热填料的作用，又起到磨料作用参与磨削。
加入碳纳米管，众所周知纳米材料的加入会极大提高材料的力学性能；碳纳米管的硬度与金刚石相当，可以作为磨料，有很好的磨削作用；碳纳米管具有良好的传热性能，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管 ,该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。
所述磨料选用天然石榴石磨粒，粒度60-2000目，为了增加尼龙对石榴石的把持力，用硅烷偶联剂对石榴石进行处理。
所述活性填料为黄铁矿、冰晶石或其组合，加入活性填料黄铁矿、冰晶石可以提高磨削的效率，增加耐磨性。
本发明的石榴石尼龙磨料丝的制备方法如下：
a、先把磨料石榴石用硅烷偶联剂进行处理；
b、把尼龙加入到双螺杆挤出机第一节加料口进行初熔融；
c、把导热填料，活性填料与经a步骤处理过的磨料混匀；
d、再把经c步骤混合后的混合物加入到双螺杆第二节的加料口；
e、挤出粗丝；
f、对粗丝加热，230-255℃，拉伸（拉伸比1:1.2-2.0）；
g、切断，收集成品。
本发明的优点在于：1、由优选的导热填料组合加入使得该尼龙丝有超强的导热性能，提高了耐磨性；2、加入的导热填料中的石墨起到固体润滑剂的作用，减少了尼龙丝的摩擦系数；3、碳纳米管的加入使得该尼龙丝强度提高，耐磨性增加；4、用了天然磨料成本较低；5、挤出的粗丝经加热拉伸，使得原挤出的表面光滑的尼龙丝暴露出磨料颗粒，如同表面加上了锯齿状的无数切削刃，使得产品更加锋利；6、用硅烷偶联剂对石榴石进行处理增加了尼龙66对石榴石的把持力，增加了耐磨性；7、产品耐水，耐油，耐热，耐磨，锋利。
具体实施方式
本发明以下结合实施例作进一步描述：
实施例1
（1）、200目石榴石磨料，加入酒精（加入量为磨料的8%），加入硅烷偶联剂（加入量为磨料的3%）于真空高速混料机中，90℃度混炼10分钟。
（2）、按比例取石榴石磨料100份，0.15份碳纳米管，9份石墨，5份铝粉，6.5份氮化铝，2份黄铁矿，3份冰晶石充分混合为混合料；
（3）、再把尼龙200份加入第一节双螺杆挤出机中熔融；
（4）、把混合料加入第二节双螺杆挤出机中；
（5）挤出拉伸成粗丝；
（6）粗丝加热至255℃
（7）拉伸（拉伸比1:1.2-2.0）。
（8）切断成型
实施例2
（1）、200目石榴石磨料，加入酒精（加入量为磨料的8%），加入硅烷偶联剂（加入量为磨料的3%）于真空高速混料机中，90℃度混炼10分钟。
（2）、按比例取石榴石磨料100份，0.1份碳纳米管，8份石墨，5.5份铝粉，4份氮化铝，3份黄铁矿，2份冰晶石充分混合为混合料；
（3）、再把尼龙200份加入第一节双螺杆挤出机中熔融；
（4）、把混合料加入第二节双螺杆挤出机中；
（5）挤出拉伸成粗丝；
（6）粗丝加热至255℃
（7）拉伸（拉伸比1:1.2-2.0）。
（8）切断成型
实施例3
（1）、200目石榴石磨料，加入酒精（加入量为磨料的8%），加入硅烷偶联剂（加入量为磨料的3%）于真空高速混料机中，90℃度混炼10分钟。
（2）、按比例取石榴石磨料100份，0.1份碳纳米管，6份石墨，8份铝粉，6份氮化铝，6份黄铁矿，充分混合为混合料；
（3）、再把尼龙200份加入第一节双螺杆挤出机中熔融；
（4）、把混合料加入第二节双螺杆挤出机中；
（5）挤出拉伸成粗丝；
（6）粗丝加热至255℃
（7）拉伸（拉伸比1:1.2-2.0）。
（8）切断成型
实施例4
（1）、200目石榴石磨料，加入酒精（加入量为磨料的8%），加入硅烷偶联剂（加入量为磨料的3%）于真空高速混料机中，90℃度混炼10分钟。
（2）、按比例取石榴石磨料100份， 16份石墨， 7份冰晶石，充分混合为混合料；
（3）、再把尼龙200份加入第一节双螺杆挤出机中熔融；
（4）、把混合料加入第二节双螺杆挤出机中；
（5）挤出拉伸成粗丝；
（6）粗丝加热至255℃
（7）拉伸（拉伸比1:1.2-2.0）。
（8）切断成型。
分别对实施例用上海复旦天欣科教仪器有限公司的FD-TC-B导热系数测定仪测定其导热系数分别为2.12w/m.k，1.98w/m.k，1.89w/m.k，1.53w/m.k，不加导热填料的样品其导热系数为0.38 w/m.k，尼龙66的0.29 w/m.k。最大增加了5倍多，是尼龙66的7.3倍。用济南普业机电技术有限公司的立式万能摩擦磨损试验机 测定其摩擦系数分别为0.24，0.26，0.29，0.27，尼龙66的为0.35。最多降低了0.11.用标准样块测定本样品的磨除量分别增大2.5倍，2.2倍，1.9倍，1.1倍。
Claims (5)
1.一种石榴石尼龙磨料丝，其特征在于：是以尼龙、石榴石磨料、导热填料、活性填料为原料经挤压机制备而成，各原料重量份配比为：
尼龙100份，石榴石磨料30-50份，导热填料5-15份，活性填料2-5份；
具体制备工艺如下：
a、在石榴石磨料中加入酒精，加入量为磨料的8%，加入硅烷偶联剂，加入量为磨料的3%，于真空高速混料机中，90℃度混炼10分钟；
b、把尼龙加入到双螺杆挤出机第一节加料口进行熔融；
c、把导热填料，活性填料与经a步骤处理过的磨料混匀；
d、再把经c步骤混合后的混合物加入到双螺杆第二节的加料口；
e、挤出粗丝；
f、对粗丝加热230-255℃，拉伸，拉伸比1:1.2-2.0；
g、切断，收集成品。
2.根据权利要求1所述的石榴石尼龙磨料丝，其特征在于：所述导热填料为石墨、铝粉、氧化铁、铜粉、黄铁矿、氮化铝、碳纳米管中的一种或多种组合。
3.根据权利要求2所述的石榴石尼龙磨料丝，其特征在于：所述导热填料优选为石墨、铝粉、氮化铝、碳纳米管中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的石榴石尼龙磨料丝，其特征在于：所述活性填料为：黄铁矿、冰晶石或其组合。
5.根据权利要求1所述的石榴石尼龙磨料丝，其特征在于：石榴石磨料选用天然石榴石磨粒，粒度60-2000目。
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