CN103240681A - 一种磨抛光用纤维合成材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磨抛光用纤维合成材料的制备方法。其方法步骤和特征是先对纤维材料进行初加工与处理—渗入稀胶—压入由抛光剂、增强增塑剂、粘合剂混匀调制成的复合材料—恒温烘干整体而成，使纤维材料与抛光剂、增强增塑剂等牢牢地固结成一个均匀而有弹性的整体。所得合成材料具有上光快、耗材少、经久耐磨、成本低、工艺简单和易于实现工业化生活等优点。

Description

一种磨抛光用纤维合成材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种磨抛光用纤维合成材料的制备方法，所得磨抛光纤维材料具有上光速度快、耗材少、耐摩性好等优点，可广泛应用于工业领域。 

背景技术

岩石矿物集合体属于自然界地壳变动形成的一种极为复杂多变的非均质性物质，在地质找矿、岩土工程及环境保护中，往往需要将矿物岩石集合体磨制成一定厚度的光片、光薄片或抛光面以便进行成因分析，组成成分研究和结构构造研究等。而传统的抛光工艺是在一金属圆盘上粘附一层海军尼、帆布或羊毛毡等组成抛光盘，然后使抛光盘高速旋转并不断往上添加抛光料，使得位于抛光盘上的矿物岩石集合体得到抛光。显然当抛光料对矿物岩石进行抛光时，也对金属盘上的海军尼、毛毡等造成严重损坏；而且在高速旋转中添加抛光料会使其中绝大多数被甩出而丢失。具有抛光盘易损坏、劳动强度大、耗材多、污染高、工效低、抛光度差等诸多弊病。

专利文献中有涉及到磨抛光材料的合成改造或结构形体变幻等，如CN1283717公开的功能性羊毛纤维合成绒及其制造方法；CN201287301公开的现场金相用抛光盘；CN3020209335公开的研磨盘（具有散布孔）；CN101862994公开的磨料纤维抛光盘、具有其的抛光机以及使用其的抛光方法。这些专利文献中提出的方法，较以往的方法有了很大改进，但仍还存在着一定的局限性，特别是对于非均质性物质体的抛光处理，文献中无明确的解决办法，例如自然形成的岩石、矿石集合体在诸多文献中没有较为详细的论述和解决途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种磨抛光用纤维合成材料的制备方法，特别是对于自然形成的岩石、矿石集合体能起到上光速度快、效果好、耗材少、经久耐用等优点，并可广泛应用于其它工业领域。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种磨抛光用纤维合成材料的制备方法，包括以下步骤：

1）纤维材料的加工与处理：

将纤维材料打孔成蜂窝状，然后在抛光剂溶液中进行浸泡，然后取出烘干水分，备用； 

2）渗入稀胶：将步骤1）所得物料在60-70℃进行渗胶处理，使得纤维与纤维之间以及纤维与抛光剂之间填充胶液；

3）在60-70℃向步骤2）所得物料中填充由抛光剂、增强剂和粘胶混匀、调制成的复合材料；

4）将步骤3）所得物料在65-75℃恒温，进行烘干及整体成型，然后冷却得磨抛光用纤维合成材料。

步骤1）所述的抛光剂溶液为重铬酸铵和草酸配制的水溶液，其中水、重铬酸铵和草酸的重量比为1000∶20-30∶3-5。

重铬酸铵在配制之前先在150-160℃焙烤1-3小时。

重铬酸铵通过在150-160℃焙烤，既不影响重铬酸铵能溶解于水，又可达到对纤维材料的糟沤及改性作用，还能得到较好的抛光效果。

步骤2）所述渗胶处理所用的处理液是由三乙醇胺、邻苯二甲酸二丁脂、松节油和环氧树脂在60-70℃调制而成，其重量比相应为60-80∶50-60∶50-60∶495-505。

步骤3）所述的复合材料为采用重量比为250-300∶50-70∶8-10∶8-10∶8-10∶60-80∶495-505的三氧化二铬粉剂、三氧化二铁粉剂、硅胶粉、白碳黑、滑石粉、三乙醇胺和环氧树脂在60-70℃条件下混匀调制而成。

所述纤维材料为羊毛毡、棉制纤维品或混合纤维。

步骤1）所述浸泡时间为3-4小时，烘干水分的时间为2-3小时。

步骤4）所述的恒温时间为4-5小时。 

步骤1）所述的材料蜂窝孔径为4-6mm，孔距8-10mm。

本发明根据物体在磨抛光过程中属于一种机械摩擦和物理化学共同作用的原理，提供的磨抛光用纤维合成材料的制备方法，可以制得高强耐摩擦性抛光合成新材料，具有以下有益效果：

1、将纤维原材料加工成蜂窝状可使浸泡溶液中的成份、复合材料、稀胶等不只是附着在纤维材料之表面，而是大量穿透和充满纤维制品中；这样可使纤维制品、抛光材料和粘合剂等最终能凝结成一坚实的整体。

2、纤维材料首先在抛光剂溶液中进行浸泡处理，通过氧化-还原作用改变了纤维材料中的粗糙性，即糟沤改性，同时由于水的渗透性很强，含抛光剂的水溶液，即重铬酸铵溶液得以渗入纤维材料的缝隙中；烘干后水份蒸发，而抛光剂却大部分仍滞留在缝隙中；然后经稀胶渗入便可使抛光剂在纤维材料中初步固定下来；再进一步压入一种由抛光剂、粘合剂、增强剂等所调制成的粘稠复合材料，经烘干后便使纤维材料、抛光剂、粘合剂以及增强剂等牢牢地固结成一复合整体，而且富有弹性、高强耐磨，无论抛光过程中怎样高速旋转，抛光料都不会脱落下来和被抛甩掉，从而也不易对纤维材料造成损坏。

3、所发明的抛光复合材料可根据需要将其制成任意几何形状，且工艺简单、成本较低，易于形成工业化生产。

4、本方法合成的纤维复合抛光材料可广泛应用于岩石、矿石抛光领域，也可应用于建材行业、机械行业、宝玉石加工等多个领域。

5、本方法制备的磨抛光用纤维合成材料弥补了传统方法技术中的不足，如果将本次发明的新型抛光盘与传统的抛光盘进行比较，当抛光盘大小一致（Φ=250mm）抛光盘运转速度相同（2500-3000转/分钟），结果表明新型抛光盘的功效是旧抛光盘的5倍以上，材料的耐磨性可提高50倍以上；且抛光度有极大改善和显著减轻了劳动强度。经一年多的科研制片生产试用，获得了明显效果，已在地质找矿科研中发挥了重要作用。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明，但实施例仅在于说明本发明，而不是对其进行限制。

实施例1：

一种磨抛光用纤维合成材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）纤维材料的加工与处理：将厚度为10mm的羊毛毡裁成直径为250mm的圆形，并将其打孔成蜂窝状，蜂窝孔径为4mm，孔距为8mm，后置于抛光剂溶液中浸泡3-4小时，然后取出烘干备用。

所述抛光剂溶液由水、重铬酸铵和草酸配制而成，重铬酸铵在配制之前先在150℃焙烤1小时，其中水与重铬酸铵以及草酸的重量比相应为1000∶20∶3，使其在常温下充分溶解。

经长达3-4小时的浸泡，使富含重铬酸铵和草酸的水溶液充满羊毛毡中的所有缝隙，一方面溶液与羊毛毡中的杂质等发生氧-还原反应，降低其粗糙性，另一方面以水为载体，巧妙地使抛光剂重铬酸铵渗入纤维的缝隙中。

2）渗入稀胶：稀胶由三乙醇胺、邻苯二甲酸二丁酯、松节油和环氧树脂（试胶：湖南岳阳E-44型-6101）在60℃调和而成，四者之重量比相应为60∶50∶50∶495；渗胶处理的温度为60℃。由于稀胶的渗透性比较强，故经加热后羊毛毡的纤维缝隙中以及重铬酸铵与纤维之间基本上都充满了稀胶，并且这种稀胶将对整体合成材料产生增塑和耐磨效果。

3）压入抛光复合材料：复合材料由三氧化二铬粉、三氧化二铁粉、硅胶粉、白碳黑、滑石粉、三乙醇胺和环氧树脂在60℃温度下混匀调制而成，它们的重量比相应为250∶50∶8∶8∶8∶60∶500，由于抛光复合材料粘性很大，因此需在60℃温度条件将其反复刮压到由步骤2）所得物料之中，并使这种抛光复合材料与步骤2）的稀胶等溶为一体。

4）在65℃温度条件下将步骤3）所得物恒温约4小时烘干，整体固化成型。成品为一厚约10mm，Φ=250mm的圆形薄板状，即得到磨抛光用纤维合成材料。

使用时只需将原抛光机上的金属圆盘加热至120℃以上，并在圆盘上涂上一层熔化的沥青，后将本方法制备的抛光用纤维复合材料粘贴其上压平，冷却粘牢后便可应用。

实施例2：

一种磨抛光用纤维合成材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）纤维材料的加工与处理：将厚度约10mm的羊毛毡裁成圆形（Φ=250mm）并将其打孔成蜂窝状，蜂窝孔径约为5mm，孔距为9mm，后置于浸泡液中浸泡3-4小时，然后取出烘干备用。

步骤1）所述浸取液由水、重铬酸铵和草酸配制而成，重铬酸铵在配制之前先在155℃焙烤1.5小时，其中水与重铬酸铵以及草酸的重量比相应为1000∶25∶4，使其在常温下充分溶解。

经长达3-4小时的浸泡，使富含重铬酸铵和草酸的水溶液充满羊毛毡中的所有缝隙，一方面溶液与羊毛毡中的杂质等发生氧-还原反应，降低粗糙性，另一方面以水为载体，使抛光剂重铬酸铵渗入纤维的所有缝隙中。

2）渗入稀胶：稀胶由三乙醇胺、邻苯二甲酸二丁酯、松节油和环氧树脂（试胶：湖南岳阳E-44型6101）在65℃调和而成，四者之重量比相应为70∶55∶55∶500，渗胶处理的温度为65℃。由于稀胶的渗透性比较强，故经加热后羊毛毡的纤维缝隙中以及重铬酸铵与纤维之间基本上都充满了稀胶，并且这种稀胶将对整体合成材料产生增塑和耐磨效果。

3）压入抛光复合材料：复合材料由三氧化二铬粉、三氧化二铁粉、硅胶粉、白碳黑、滑石粉、三乙醇胺和环氧树脂在65℃温度下混匀调制而成，它们的重量比相应为275∶60∶9∶9∶9∶70∶500±，抛光复合材料粘性很大，因此需在65℃温度条件将其反复使劲刮压到由步骤2）所得物料之中，并使这种抛光复合材料与步骤2）的稀胶等溶为一体。

4）在70℃温度条件下将步骤3）所得物恒温4.5小时烘干，整体固化成型。成品为一厚约10mm，Φ=250mm的圆形薄板状，即得到磨抛光用纤维合成材料。

使用时只需将原抛光机上的金属圆盘加热至130℃，并在圆盘上涂上一层熔化的沥青，后将本方法制备的抛光用纤维复合材料粘贴其上压平，冷却粘牢后便可应用。

实施例3：

一种磨抛光用纤维合成材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）纤维材料的加工与处理：将厚度约10mm的羊毛毡裁成圆形（Φ=250mm）并将其打孔成蜂窝状，蜂窝孔径为6mm，孔距为10mm，后置于浸泡液中浸泡3-4小时，然后取出烘干备用。

步骤1）所述浸取液由水、重铬酸铵和草酸配制而成，重铬酸胺在配制之前先在160℃焙烤3小时，其中水与重铬酸铵以及草酸的重量比相应为1000∶30∶5，使其在常温下充分溶解。

经长达3-4小时的浸泡，使富含重铬酸铵和草酸的水溶液充满羊毛毡中的所有缝隙，一方面溶液与羊毛毡中的杂质等发生氧-还原反应，降低粗糙性，另一方面以水为载体，巧妙地使抛光剂重铬酸铵进入纤维的所有缝隙中。

2）渗入稀胶：稀胶由三乙醇胺、邻苯二甲酸二丁酯、松节油和环氧树脂（试胶：湖南岳阳E-44型6101）在70℃温度下调和而成，四者之重量比相应为80∶60∶60∶505，渗胶处理的温度为70℃。由于稀胶的渗透性比较强，故经加热后羊毛毡的纤维缝隙中以及重铬酸铵与纤维之间基本上都充满了稀胶，并且这种稀胶将对整体合成材料产生增塑和耐磨效果。

3）压入抛光复合材料：复合材料由三氧化二铬粉、三氧化二铁粉、硅胶粉、白碳黑、滑石粉、三乙醇胺和环氧树脂在70℃温度下混匀调制而成，它们的重量比相应为300∶70∶10∶10∶10∶80∶505，抛光复合材料粘性很大，因此需在70℃温度条件将其反复刮压到由步骤2）所得物料之中，并使这种抛光复合材料与步骤2）的稀胶等溶为一体。

4）在75℃温度条件下将步骤3）所得物恒温5小时烘干，整体固化成型即得到磨抛光用纤维合成材料。成品为一厚约10mm，Φ=250mm的圆形薄板状。使用时只需将原抛光机上的金属圆盘加热至140℃，并在圆盘上涂上一层熔化的沥青，后将本方法制备的抛光用纤维复合材料粘贴其上，冷却粘牢后便可应用。

Claims (9)

1.一种磨抛光用纤维合成材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）纤维材料的加工与处理：

将纤维材料打孔成蜂窝状，然后在抛光剂溶液中进行浸泡，然后取出烘干水分，备用； 

2）渗入稀胶：将步骤1）所得物料在60-70℃进行渗胶处理，使得纤维与纤维之间以及纤维与抛光剂之间填充胶液；

3）在60-70℃向步骤2）所得物料中填充由抛光剂、增强剂和粘胶混匀、调制成的复合材料；

4）将步骤3）所得物料在65-75℃恒温，进行烘干及整体成型，然后冷却得磨抛光用纤维合成材料。

2.根据权利要求1所述的磨抛光用纤维合成材料的制备方法，其特征在于：步骤1）所述的抛光剂溶液为重铬酸铵和草酸配制的水溶液，其中水、重铬酸铵和草酸的重量比为1000∶20-30∶3-5。

3.根据权利要求2所述的磨抛光用纤维合成材料的制备方法，其特征在于：重铬酸铵在配制之前先在150-160℃焙烤1-3小时。

4.根据权利要求1所述的磨抛光用纤维合成材料的制备方法，其特征在于：步骤2）所述渗胶处理所用的处理液是由三乙醇胺、邻苯二甲酸二丁脂、松节油和环氧树脂在60-70℃调制而成，其重量比相应为60-80∶50-60∶50-60∶495-505。

5.根据权利要求1所述的磨抛光用纤维合成材料的制备方法，其特征在于：步骤3）所述的复合材料为采用重量比为250-300∶50-70∶8-10∶8-10∶8-10∶60-80∶495-505的三氧化二铬粉剂、三氧化二铁粉剂、硅胶粉、白碳黑、滑石粉、三乙醇胺和环氧树脂在60-70℃条件下混匀调制而成。

6.根据权利要求1-5之一所述的磨抛光用纤维合成材料的制备方法，其特征在于：所述纤维材料为羊毛毡、棉制纤维品或混合纤维。

7.根据权利要求1-5之一所述的磨抛光用纤维合成材料的制备方法，其特征在于：步骤1）所述浸泡时间为3-4小时，烘干水分的时间为2-3小时。

8.根据权利要求1-5之一所述的磨抛光用纤维合成材料的制备方法，其特征在于：步骤4）所述的恒温时间为4-5小时。

9.根据权利要求1-5之一所述的磨抛光用纤维合成材料的制备方法，其特征在于：步骤1）所述的材料蜂窝孔径为4-6mm，孔距8-10mm。