CN103555272A

CN103555272A - 改性超细氧化铝制备高耐磨性抛光磨料

Info

Publication number: CN103555272A
Application number: CN201310440714.XA
Authority: CN
Inventors: 赵苏; 丁向群; 李艳波; 李曼
Original assignee: Shenyang Jianzhu University
Current assignee: Shenyang Jianzhu University
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明涉及一种磨料及其制备方法，为了改善抛光磨料磨粒与结合剂的结合性能，提高抛光磨料的耐磨性，本发明通过化学包覆改性的手段，在磨粒（即超细氧化铝）表面接枝上水溶性高分子链段，制备出了有机改性的复合粒子。首先取聚丙烯酸（PAA）与Na₂CO₃溶液混合，羧甲基纤维素与NaOH溶液混合，将混合液同超细氧化铝和CaCO₃一同倒入反应器中，室温搅拌10~50min，再在40~100℃时搅拌20~80min，并在此温度下滴加硫酸进行中和，直到聚合物吸附在颗粒表面时，将体系温度降至30~60℃之间，经过滤、酸洗、水洗、干燥后便可制得复合粒子。然后用改性后的复合粒子与稀土抛光粉、不饱和聚酯树脂、固化剂、催化剂均匀混合，在50~100℃中固化成型，即可制备出高耐磨性的固结抛光磨料。

Description

改性超细氧化铝制备高耐磨性抛光磨料

技术领域

本发明涉及一种磨料及其制备方法，特别是涉及一种以聚合物改性粒子与树脂复合制备的固结抛光磨料及其制备方法。

背景技术

抛光磨料按其结合剂的类型可分为陶瓷结合剂型、橡胶结合剂型和树脂结合剂型三大类。树脂类磨料常用的结合剂有环氧树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇树脂、丙烯酸树脂等等，此类磨料广泛应用于镜面及光学玻璃抛光、水晶工艺品加工等高精度研磨领域。目前在树脂类抛光磨料的使用中，普遍存在磨料的耐磨性能差、使用寿命短的问题，主要原因是市场上使用的固结抛光磨料的磨粒与结合剂结合能力差，在物料中分散不均，使得抛光磨料在磨削加工中极易产生脱粒现象，应用中对工件表面产生大量抛光划痕和凹坑等缺陷，导致抛光磨料寿命降低，因而使用成本增高。

随着科学技术的快速发展，新材料的不断涌现，对抛光磨料的品种、性能等要求也不断提高，如何提高抛光磨料的质量、增强其耐磨性能已成为目前行业研究的热点问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高耐磨性抛光磨料及其制备方法，通过化学包覆改性的手段，在磨粒表面接枝上水溶性高分子链段，制备出了有机改性的复合粒子，并用改性后的无机颗粒同稀土抛光粉、树脂、固化剂、催化剂等均匀搅拌，并在高温下成型，制备出了高耐磨性的固结抛光磨料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

首先对磨粒，即超细氧化铝（平均粒径1μm左右）进行表面改性。将1~15%（质量分数，以下同）的聚丙烯酸（PAA）与1~5%Na₂CO₃溶液混合，1~12%的羧甲基纤维素与1~2%NaOH溶液混合，再将混合液同5~10%超细氧化铝和0.5~1%CaCO₃一同倒入反应器，室温下搅拌10~50min，然后在40~90℃温度下持续搅拌20~80min，并在此温度下滴加硫酸进行中和，直到聚合物吸附在颗粒表面时，将体系温度降至30~60℃之间，经过滤、酸洗、水洗、干燥后便可制得改性的纤维复合粒子。

高耐磨性抛光磨料的制备方法。将质量分数（以下同）为10~40%改性后的超细氧化铝复合粒子与为20~50%的稀土抛光粉混合，另将20~50%的不饱和聚酯树脂和0.2~2%的固化剂、催化剂均匀混合，再将上述两种混合物混合均匀，最后在温度50~100℃下固化成型即可。

本发明的优点与效果是：

本发明给出的这种高耐磨性抛光磨料的有益效果是：可以显著提高抛光磨料的耐磨性，抛光效果较好，延长产品的使用寿命, 节约资源及资金的消耗。磨粒在物料中分散性较好,与结合剂结合性强，无明显脱离现象，降低抛光划痕及凹坑等缺陷。

本发明可延长抛光磨料的使用寿命，降低消耗，生产工艺简单，成本较低。

具体实施方式

实施例一:

磨粒（超细氧化铝）的表面改性，取15%聚丙烯酸（PAA）与3%Na₂CO₃溶液混合，2%羧甲基纤维素与1%NaOH溶液混合，将混合液同10%超细氧化铝和0.5%CaCO₃一同倒入反应器中，室温搅拌20min，然后在温度50℃时搅拌40min，并在此温度下滴加硫酸进行中和，直到聚合物吸附在颗粒表面时，将体系温度降至35℃，经过滤、酸洗、水洗、干燥后便可制得复合粒子，室温下将28%的超细氧化铝与45%的稀土抛光粉混合均匀, 再将25%的树脂和1%的催化剂，1%固化剂加入上述混合物中, 搅拌均匀后倒入模具中，在70℃的条件下固化成型，以上制备过程使用搅拌机中速搅拌, 各原料添加量为质量百分数。

实施例二:

磨粒（超细氧化铝）的表面改性，取8%聚丙烯酸（PAA）与1%Na₂CO₃溶液混合，5%羧甲基纤维素与1%NaOH溶液混合，将混合液同8%超细氧化铝和1%CaCO₃一同倒入反应器中，室温搅拌30min，然后在40℃下搅拌50min，并在此温度下滴加硫酸进行中和，直到聚合物吸附在颗粒表面时，将体系温度降至55℃，经过滤、酸洗、水洗、干燥后便可制得复合粒子，室温下将39%的超细氧化铝与30%的稀土抛光粉混合均匀, 再将30%的树脂和0.5%的催化剂，0.5%固化剂加入上述混合物中, 搅拌均匀后倒入模具中，在90℃的条件下固化成型，以上制备过程使用搅拌机中速搅拌, 各原料添加量为质量百分数。

实施例三:

磨粒（超细氧化铝）的表面改性，取12%聚丙烯酸（PAA）与3%Na₂CO₃溶液混合，3%羧甲基纤维素与1%NaOH溶液混合，将混合液同10%超细氧化铝和1%CaCO₃一同倒入反应器中，室温搅拌45min，然后在60℃下搅拌60min，并在此温度下滴加硫酸进行中和，直到聚合物吸附在颗粒表面时，将体系温度降至60℃，经过滤、酸洗、水洗、干燥后便可制得复合粒子。室温下将20%的改性超细氧化铝与40%的稀土抛光粉混合均匀, 再将37%的树脂和1.5%的催化剂，1.5%固化剂加入上述混合物中, 搅拌均匀后倒入模具中，在100℃的条件下固化成型，以上制备过程使用搅拌机中速搅拌, 各原料添加量为质量百分数。

使用过程中，因磨削工艺、设备配置、控制指标等因素不一样，使用情况也有一定的差别，应根据实际情况调整。

Claims

1. 一种高耐磨性抛光磨料，其特征在于，在超细氧化铝表面进行有机包覆改性，改性后的磨粒同稀土抛光粉、树脂、固化剂、催化剂均匀搅拌，并在一定温度下固结而成的抛光磨料。

2. 根据权利要求1所述的抛光磨料，其特征在于，通过如下方法对超细氧化铝表面进行有机包覆改性：将质量分数为1~15%的聚丙烯酸与质量分数为1~5%Na₂CO₃溶液混合，1~12%的羧甲基纤维素与1~2%NaOH溶液混合，再将以上两种混合液同质量分数为5~10%超细氧化铝和0.5~1%CaCO₃一同倒入反应器内，室温下搅拌10~50min，然后在40~90℃下持续搅拌20~80min，并在此温度下滴加硫酸进行中和，直到聚合物吸附在颗粒表面时，将体系温度降至30~60℃之间，经过滤、酸洗、水洗、干燥后即得。

3. 根据权利要求1所述的抛光磨料，其特征在于：将质量分数为10~40%改性后的超细氧化铝复合粒子与为20~50%的稀土抛光粉混合，另将质量分数为20~50%的不饱和聚酯树脂和0.2~2%的固化剂、催化剂均匀混合，再将上述两种混合物混合均匀后倒入模具中，在50~100℃条件下固化成型即可。