CN103483982A - 金刚石线锯丝热固性树脂涂层材料及其制备方法 - Google Patents

金刚石线锯丝热固性树脂涂层材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种金刚石线锯丝热固性树脂涂层材料及其制备方法，该涂层材料由树脂结合剂与金刚石微粉混合而成，树脂结合剂由双酚A型环氧树脂、热固性酚醛树脂、纳米Al2O3和硅烷偶联剂组成，纳米Al2O3加入丙酮分散处理后与环氧树脂、酚醛树脂和硅烷偶联剂混合制成树脂结合剂，金刚石微粉通过浓硫酸重铬酸钠溶液进行表面处理。本发明以选择环氧树脂和酚醛树脂为基础体系，保证了涂层材料良好的耐热性和粘接性能，加入偶联剂增强了涂层材料对线锯丝基体的粘接性，加入纳米Al2O3提高了涂层材料的韧性，最终的粘度控制保证了线锯丝连续生产的工艺性要求，制备的线锯丝涂层材料具有结合力强、耐热性好、易于连续生产等特点。

Description

金刚石线锯丝热固性树脂涂层材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于制作固结磨料金刚石线锯丝的热固性树脂结合剂涂层材料及制备方法，属于金刚石线锯丝材料技术领域。
背景技术
固结磨料金刚石线锯丝是将金刚石磨粒通过电镀、树脂粘接等方式固定在金属丝表面制作而成的。相比游离磨料线锯，具有切片效率高，切片表面质量好，锯口损耗少，出品率高，对工件和环境污染小，线锯丝使用寿命长等优点。目前，固结磨料金刚石线锯在晶体材料锯切加工领域的应用逐渐广泛，展现了良好的应用前景。
树脂结合剂金刚石线锯丝是一种采用树脂结合剂将金刚石磨粒固结于线锯丝基体表面而形成的固结磨料锯丝。相比电镀金刚石锯丝，树脂结合剂金刚石锯丝制作工艺简单，生产成本低，生产效率高。研究表明，树脂结合剂金刚石线锯丝的性能与其涂层材料的树脂配方、金刚石磨料的粒度及浓度、制作工艺等都有关系，如2008年山东大学硕士学位论文《树脂结合剂金刚石锯丝的研制》中的研究。但目前没有报道研究适用于线锯丝连续生产的热固性树脂金刚石磨料涂层材料。
发明内容
本发明针对现有线锯丝连续生产技术存在的不足，提供一种结合力强、耐热性好、适合以金属丝作为基体材料的固结磨料线锯丝快速连续制作的金刚石线锯丝热固性树脂涂层材料，同时提供一种该涂层材料的制备方法。
本发明的金刚石线锯丝热固性树脂涂层材料，由树脂结合剂与金刚石微粉混合而成，树脂结合剂由以下质量份的原料组成：30～60份双酚A型环氧树脂（E51）、20～50份热固性酚醛树脂（2127），4～9份纳米Al2O3和2～5份硅烷偶联剂（KH560），金刚石微粉在树脂结合剂中的含量为13～30ct/ml（克拉/毫升），金刚石微粉的粒度为20～30微米。
上述金刚石线锯丝热固性树脂涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）树脂结合剂配料：按质量份取30～60份双酚A型环氧树脂、20～50份热固性酚醛树脂，4～9份纳米Al2O3和2～5份硅烷偶联剂；
（2）纳米颗粒分散：以丙酮为分散介质，每克纳米Al2O3丙酮用量为3毫升，将纳米Al2O3加入丙酮中配制纳米Al2O3悬浮液，置于工作频率为20kHz的超声分散搅拌机上分散10分钟；
（3）制备树脂结合剂：将双酚A型环氧树脂、热固性酚醛树脂、硅烷偶联剂以及步骤（2）得到的纳米Al2O3悬浮液一起放入容器中，得到树脂混合液，加入丙酮搅拌，调节树脂混合液在25℃时的粘度为80～100mPa·s，制成树脂结合剂；
（4）金刚石微粉表面处理：根据步骤（3）制备的树脂结合剂的体积，按照13～30ct/ml的含量称取粒度为20～30微米的金刚石微粉，将金刚石微粉放入蒸馏水中超声清洗10分钟，再放入70-75℃的浓硫酸重铬酸钠溶液中浸泡60分钟，浓硫酸重铬酸钠溶液为按质量份100份98%浓硫酸和3份饱和重铬酸钠溶液的混合液，最后用蒸馏水清洗至清洗液PH值为7，滤出，干燥；
（5）在步骤（3）制备的树脂结合剂中加入步骤（4）处理过的金刚石微粉，充分搅拌，并用丙酮调节25℃时的粘度为100～120mPa·s，制成金刚石线锯丝热固性树脂涂层材料。
本发明以选择环氧树脂和酚醛树脂为基础体系，保证了涂层材料良好的耐热性和粘接性能，加入偶联剂增强了涂层材料对线锯丝基体的粘接性，加入纳米Al2O3提高了涂层材料的韧性，最终的粘度控制保证了线锯丝连续生产的工艺性要求，制备的线锯丝涂层材料具有结合力强、耐热性好、易于连续生产等特点。
具体实施方式
实施例1
（1）称取30g双酚A型环氧树脂E51、50g热固性酚醛树脂2127、4g纳米Al2O3和5g硅烷偶联剂KH560；
（2）以丙酮12ml为分散介质，将纳米Al2O3加入丙酮中配制纳米Al2O3悬浮液，放在工作频率为20kHz的超声分散搅拌机上分散10分钟；
（3）将酚醛树脂、环氧树脂、硅烷偶联剂以及步骤（2）得到的纳米Al2O3悬浮液放入烧杯中，然后加入适量的丙酮，搅拌均匀，调节树脂混合液粘度至80mPa·s（25℃），制成树脂结合剂；
（4）按照与树脂结合剂13ct/ml的比例称取粒度为20～30微米的金刚石微粉，将金刚石微粉放入蒸馏水中超声清洗10分钟，放入70-75℃的浓硫酸重铬酸钠溶液中浸泡60分钟，用蒸馏水清洗至清洗液体PH值为7，滤出，干燥；浓硫酸重铬酸钠溶液为100质量份98%浓硫酸和3质量份饱和重铬酸钠溶液的混合液。
（5）将树脂结合剂中加入步骤（4）处理过的金刚石微粉，充分搅拌，并用丙酮调节树脂混合液粘度至100mPa·s（25℃），制成金刚石线锯丝热固性树脂涂层材料。
应用上述涂层材料，以镀铜高碳钢丝为基体，预固化温度120℃，以30mm/s的速度在自制实验设备上进行线锯丝涂覆，再按照设定的固化工艺固化后得到树脂结合剂固结金刚石线锯丝。
实施例2
（1）称取60g双酚A型环氧树脂E51、20g热固性酚醛树脂2127、9g纳米Al2O3和2g硅烷偶联剂KH560；
（2）以丙酮27ml为分散介质，将纳米Al2O3加入丙酮中配制纳米Al2O3悬浮液，放在工作频率为20kHz的超声分散搅拌机上分散10分钟；
（3）将酚醛树脂、环氧树脂、硅烷偶联剂以及步骤（2）得到的纳米Al2O3悬浮液放入烧杯中，然后加入适量的丙酮，搅拌均匀，调节树脂混合液粘度至100mPa·s（25℃），制成树脂结合剂；
（4）按照与树脂结合剂30ct/ml的比例称取粒度为20～30微米的金刚石微粉，将金刚石微粉放入蒸馏水中超声清洗10分钟，放入70-75℃的浓硫酸重铬酸钠溶液中浸泡60分钟，用蒸馏水清洗至清洗液体PH值为7，滤出，干燥。
（5）将树脂结合剂中加入步骤（4）处理过的金刚石微粉，充分搅拌，并用丙酮调节树脂混合液粘度至120mPa·s（25℃），制成金刚石线锯丝热固性树脂涂层材料。
应用上述涂层材料，以镀铜高碳钢丝为基体，预固化温度140℃，以20mm/s的速度进行线锯丝涂覆，再按照设定的固化工艺固化后得到树脂结合剂固结金刚石线锯丝。
实施例3
（1）称取50g双酚A型环氧树脂E51、30g热固性酚醛树脂2127、6g纳米Al2O3和3g硅烷偶联剂KH560；
（2）以丙酮18ml为分散介质，将纳米Al2O3加入丙酮中配制纳米Al2O3悬浮液，放在工作频率为20kHz的超声分散搅拌机上分散10分钟；
（3）将酚醛树脂、环氧树脂、硅烷偶联剂以及步骤（2）得到的纳米Al2O3悬浮液放入烧杯中，然后加入适量的丙酮，搅拌均匀，调节树脂混合液粘度至90mPa·s（25℃），制成树脂结合剂；
（4）按照与树脂结合剂20ct/ml的比例称取粒度为20～30微米的金刚石微粉，将金刚石微粉放入蒸馏水中超声清洗10分钟，放入70-75℃的浓硫酸重铬酸钠溶液中浸泡60分钟，用蒸馏水清洗至清洗液体PH值为7，滤出，干燥。
（5）将树脂结合剂中加入步骤（4）处理过的金刚石微粉，充分搅拌，并用丙酮调节树脂混合液粘度至110mPa·s（25℃），制成金刚石线锯丝热固性树脂涂层材料。
应用上述涂层材料，以镀铜高碳钢丝为基体，预固化温度120℃，以50mm/s的速度进行线锯丝涂覆，再按照设定的固化工艺固化后得到树脂结合剂固结金刚石线锯丝。

Claims (2)

1.一种金刚石线锯丝热固性树脂涂层材料，其特征是：由树脂结合剂与金刚石微粉混合而成，树脂结合剂由以下质量份的原料组成：30～60份双酚A型环氧树脂、20～50份热固性酚醛树脂、4～9份纳米Al2O3和2～5份硅烷偶联剂，金刚石微粉在树脂结合剂中的含量为13～30ct/ml，金刚石微粉的粒度为20～30微米。
2.一种权利要求1所述金刚石线锯丝热固性树脂涂层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）树脂结合剂配料：按质量份取30～60份双酚A型环氧树脂、20～50份热固性酚醛树脂，4～9份纳米Al2O3和2～5份硅烷偶联剂；
（2）纳米颗粒分散：以丙酮为分散介质，每克纳米Al2O3丙酮用量为3毫升，将纳米Al2O3加入丙酮中配制纳米Al2O3悬浮液，置于工作频率为20kHz的超声分散搅拌机上分散10分钟；
（3）制备树脂结合剂：将双酚A型环氧树脂、热固性酚醛树脂、硅烷偶联剂以及步骤（2）得到的纳米Al2O3悬浮液一起放入容器中，得到树脂混合液，加入丙酮搅拌，调节树脂混合液在25℃时的粘度为80～100mPa·s，制成树脂结合剂；
（4）金刚石微粉表面处理：根据步骤（3）制备的树脂结合剂的体积，按照13～30ct/ml的含量称取粒度为20～30微米的金刚石微粉，将金刚石微粉放入蒸馏水中超声清洗10分钟，再放入70-75℃的浓硫酸重铬酸钠溶液中浸泡60分钟，浓硫酸重铬酸钠溶液为按质量份100份98%浓硫酸和3份饱和重铬酸钠溶液的混合液，最后用蒸馏水清洗至清洗液PH值为7，滤出，干燥；
（5）在步骤（3）制备的树脂结合剂中加入步骤（4）处理过的金刚石微粉，充分搅拌，并用丙酮调节25℃时的粘度为100～120mPa·s，制成金刚石线锯丝热固性树脂涂层材料。
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