CN104562286A - 一种磨料丝及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磨料丝及其制造方法。本发明的磨料丝由包含树脂基料和磨料粒子的树脂组合物制成，其中所述树脂基料包含重量比为95:5-45:55的聚酰胺和聚乙烯。本发明的磨料丝即使在高速干式研磨条件下使用，也依然表现出优异的防工件沾污性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种磨料丝，更具体而言，涉及一种由包含树脂基料和磨料粒子的树脂组合物制成的磨料丝。本发明还涉及该磨料丝的制造方法。
背景技术
磨料丝在工业上的应用非常广泛，主要用于金属等被研磨工件表面的防尘、抛光、清洗或研磨等处理。这类磨料丝一般是以热塑性树脂和磨料粒子等为主要原料，通过熔体纺丝法制造的。工业上主要使用磨料丝来进行金属工件的精整、抛光、研磨、去毛刺和倒角等。
JP59224268A公开了一种磨料丝，其是通过在聚酯与聚酰胺（重量比为70-95:30-5）的混合物中添加磨料粒子，然后将所获得的树脂组合物进行熔体纺丝而获得的。
JP53005490A公开了一种磨料丝，其是通过对包含聚酰胺、离子共聚物和磨料粒子的树脂组合物进行熔体纺丝而制造的。
本发明的发明人发现，这些现有技术的磨料丝在研磨速度较高（比如被研磨工件的旋转速度为10000rpm以上）的条件下使用时，尤其是在这种高研磨速度下进行干式研磨或抛光操作时，有时会在被研磨工件表面上产生沾污（比如粘着状污迹），由此导致被研磨工件的成品率显著降低。
因此，现有技术仍然需要一种磨料丝，即使在高速干式研磨条件下使用，也依然表现出优异的防工件沾污性能，由此提高被研磨工件的成品率。
发明内容
本发明的发明人经过刻苦的研究进一步发现，通过使用一种特定的树脂组合物来制造磨料丝，就可以解决现有技术中存在的该问题，并由此完成了本发明。
具体而言，本发明涉及以下方面的内容。
1. 一种磨料丝，其特征在于，由包含树脂基料和磨料粒子的树脂组合物制成，其中所述树脂基料包含聚酰胺和聚乙烯（优选由聚酰胺和聚乙烯构成），所述聚酰胺与所述聚乙烯的重量比为95:5-45:55，优选92:8-60:40，更优选92:8-80:20，并且相对于所述树脂基料100重量份，所述磨料粒子的量为5-100重量份，优选11-66重量份，更优选18-53重量份。
2. 前述任一方面所述的磨料丝，其中所述磨料粒子选自二氧化硅、氧化铝、碳化硅和人造金刚石中的一种或多种，优选碳化硅。
3. 前述任一方面所述的磨料丝，其中所述聚酰胺包含全脂肪族聚酰胺重复结构单元，并且所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元选自下式（I）和下式（II）中的一种或多种，优选下式（I），更优选衍生自己二酰己二胺（66）和癸二酰己二胺（610）中的一种或多种，
(I)
(II)
其中，R2选自具有4至12个碳原子的脂肪族亚烃基，优选亚己基，R1选自具有4至10个碳原子的脂肪族亚烃基，优选选自亚丁基和亚辛基中的一种或多种，R3选自具有5至11个碳原子的脂肪族亚烃基，优选选自亚戊基、亚壬基、亚癸基和亚十一烷基中的一种或多种。
4. 前述任一方面所述的磨料丝，其中所述聚乙烯选自超低密度聚乙烯（ULDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和超高分子量聚乙烯（UHMWPE）中的一种或多种，优选线性低密度聚乙烯（LLDPE）。
5. 前述任一方面所述的磨料丝，其中所述树脂组合物还包括所述聚酰胺与所述聚乙烯的相容剂。
6. 前述任一方面所述的磨料丝，其中所述相容剂选自乙烯共聚物以及经烯属不饱和羧酸和/或烯属不饱和羧酸衍生物改性的聚烯烃中的一种或多种。
7. 一种磨料丝的制造方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）制造包含树脂基料和磨料粒子的树脂组合物，和
（2）将所述树脂组合物熔体纺丝，由此制造磨料丝，
其中，所述树脂基料包含聚酰胺和聚乙烯（优选由聚酰胺和聚乙烯构成），所述聚酰胺与所述聚乙烯的重量比为95:5-45:55，优选92:8-60:40，更优选92:8-80:20，并且相对于所述树脂基料100重量份，所述磨料粒子的量为5-100重量份，优选11-66重量份，更优选18-53重量份。
8. 前述任一方面所述的制造方法，其中所述聚乙烯选自超低密度聚乙烯（ULDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和超高分子量聚乙烯（UHMWPE）中的一种或多种，优选线性低密度聚乙烯（LLDPE）。
9. 前述任一方面所述的制造方法，其中所述树脂组合物还包括所述聚酰胺与所述聚乙烯的相容剂。
10. 前述任一方面所述的制造方法，其中所述相容剂选自乙烯共聚物以及经烯属不饱和羧酸和/或烯属不饱和羧酸衍生物改性的聚烯烃中的一种或多种。
技术效果
本发明的磨料丝即使在高速干式研磨条件下使用，也依然表现出优异的防工件沾污性能，由此提高被研磨工件的成品率。
附图说明
图1用实物照片的方式图示了本发明磨料丝防沾污性能评价的四个判定基准A至D，分别作为图A至D给出。由于是实物照片，因此受拍摄角度或拍摄光线等的影响，各图中不锈钢板或污迹的颜色或亮度等有可能存在不同，甚至可能存在亮度不均匀、阴影和背景等拍摄缺陷，但本申请提供这些图的唯一目的是让本领域技术人员更直观地了解四个判定基准A至D在污迹附着量上的相对差异，而这些图已经明确地体现了该相对差异。因此，本领域技术人员在阅读这些图时，仅需要关注各图（相应于各判定基准A至D）在污迹附着量上的相对差异。
具体实施方式
下面对本发明的具体方式进行详细说明，但是需要指出的是，本发明的保护范围并不受这些具体方式的限制，而是由附录的权利要求书来确定。
本说明书提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献全都引于此供参考。除非另有定义，本说明书所用的所有技术和科学术语都具有本领域技术人员常规理解的含义。在有冲突的情况下，以本说明书的定义为准。
当本说明书以词头“本领域技术人员公知”、“现有技术”或其类似用语来导出材料、物质、方法、步骤、装置或部件等时，该词头导出的对象涵盖本申请提出时本领域常规使用的那些，但也包括目前还不常用，却将变成本领域公认为适用于类似目的的那些。
在本说明书的上下文中，除了明确说明的内容之外，未提到的任何事宜或事项均直接适用本领域已知的那些而无需进行任何改变。而且，本文描述的任何实施方式均可以与本文描述的一种或多种其他实施方式自由结合，由此而形成的技术方案或技术思想均视为本发明原始公开或原始记载的一部分，而不应被视为是本文未曾披露或预期过的新内容，除非本领域技术人员认为该结合是明显不合理的。
在本说明书的上下文中，术语“脂肪族亚烃基”指的是任选具有取代基的脂肪族的亚烃基。所述亚烃基可以是直链状的、支链状的或者环状的，比如可以举出（直链状、支链状或环状的）亚烷基、（直链状、支链状或环状的）亚烯基和（直链状、支链状或环状的）亚炔基，比如可以进一步举出亚正丁基、亚异丁基、亚仲丁基、亚叔丁基、亚正己基、亚异己基、2-乙基亚己基、亚正辛基、亚正癸基、亚正十二烷基、亚环己基；亚正丁烯基、亚异丁烯基、亚正己烯基、亚异己烯基、2-乙基亚己烯基、亚正辛烯基、亚正癸烯基、亚正十二烯基、亚环己烯基；亚正丁炔基、亚异丁炔基、亚正己炔基、2-乙基亚己炔基、亚正辛炔基、亚正癸炔基、亚正十二炔基、亚环己炔基等。如其定义，所述亚烃基还可以任选被选自卤素（比如氟、氯、溴和碘等）、C1-6脂肪族烃基（比如C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基等）、C1-6脂肪族烃氧基（比如C1-6烷氧基、C2-6烯氧基、C2-6炔氧基等）、C6-14芳基（比如苯基、萘基、芴基、联苯基等）、C7-20芳烷基（比如苄基、苯乙基等）和硝基的至少一种取代基取代，比如可以举出2-氯代亚正丁基、2,3-二C1-6烷基亚正己基、2-苯基亚正辛基、2-苄基亚正癸基、5-C1-6烷氧基亚正十二烷基、2,3-二C1-6烷基亚环己基和3-硝基亚正己基等。
在没有明确指明的情况下，本说明书内所提到的所有百分数、份数、比率等都是以重量为基准的，除非以重量为基准时不符合本领域技术人员的常规认识。
本发明涉及一种磨料丝，该磨料丝由包含树脂基料和磨料粒子的树脂组合物（比如通过熔体纺丝法）制成。
根据本发明，所述树脂基料包含聚酰胺和聚乙烯，并且优选仅由聚酰胺和聚乙烯构成。
根据本发明，为了兼顾磨料丝的防沾污性能改善效果和树脂组合物的纺丝稳定性，在所述树脂基料中，所述聚酰胺与所述聚乙烯的重量比一般为约95:5-45:55，优选约92:8-60:40，更优选约92:8-80:20。
根据本发明，作为所述聚酰胺，比如可以举出本领域在制造磨料丝时常规使用的各种聚酰胺，其中优选脂肪族聚酰胺。作为所述脂肪族聚酰胺，比如可以举出主要由下式（I）的全脂肪族聚酰胺重复结构单元、下式（II）的全脂肪族聚酰胺重复结构单元或其组合构成的聚酰胺。
(I)
(II)
其中，R2选自具有4至12个碳原子的脂肪族亚烃基，R1选自具有4至10个碳原子的脂肪族亚烃基，R3选自具有5至11个碳原子的脂肪族亚烃基。
根据本发明，R1优选具有4至10个碳原子的亚烷基，更优选选自亚丁基（进一步优选1,4-亚丁基）、亚辛基（进一步优选1,8-亚辛基）和亚癸基（进一步优选1,10-亚癸基）中的一种或多种，更优选亚丁基、亚辛基或其组合。
根据本发明，R2优选具有4至12个碳原子的亚烷基，更优选亚己基（进一步优选1,6-亚己基）和亚癸基（进一步优选1,10-亚癸基），最优选1,6-亚己基。
根据本发明，R3优选具有5至11个碳原子的亚烷基，更优选选自亚戊基（进一步优选1,5-亚戊基）、亚壬基（进一步优选1,9-亚壬基）、亚癸基（进一步优选1,10-亚癸基）和亚十一烷基（进一步优选1,11-亚十一烷基）中的一种或多种。
根据本发明，作为所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元，更优选式（I），进一步优选衍生自己二酰己二胺（66）、癸二酰己二胺（610）或其组合。
根据本发明，优选使用的聚酰胺主要由前述的全脂肪族聚酰胺重复结构单元构成。所谓“主要”，指的是除了必要的聚合物端基和不可避免的杂质（比如引发剂残基等）外，所述聚酰胺仅由前述的全脂肪族聚酰胺重复结构单元构成；虽然其他类型的重复结构单元（比如其他类型的聚酰胺重复结构单元，比如全芳香族聚酰胺重复结构单元或半芳香族聚酰胺重复结构单元）也可能引入该聚酰胺中，但优选仅占所述聚酰胺总重量的5%以下，更优选2%以下，进一步优选0.5%以下，最优选不引入。
根据本发明，所述聚酰胺可以仅使用一种，也可以两种或多种组合使用。
根据本发明，所述聚酰胺可以容易地从市售途径获得，或者可以按照本领域公知的任何方法制造。作为其制造方法，比如可以举出使用相应的酰基氯和二胺作为原料的溶液聚合法或界面聚合法，或者使用相应的二元羧酸和二胺作为原料的熔体聚合法、固相聚合法或熔体挤出聚合法等。根据需要，在其制造方法中还可以使用催化剂等。
根据本发明，对所述聚酰胺的相对粘度（表征其分子量）和熔点（或熔融温度）等没有任何的限定，只要其使得最终获得的树脂组合物能够通过纺丝法（优选熔体纺丝法）成丝即可。本领域技术人员可以根据实际的纺丝情况，从现有技术中选择任何适当的聚酰胺。比如，在以96质量%浓硫酸为溶剂，在温度25℃、浓度1g/dl的条件下测定时，所述聚酰胺的相对粘度一般为约2.2-4.0，优选约2.5-3.8 ，但有时并不限于此，可以根据实际的熔体纺丝需要或情况适当变化，只要能够确保所述树脂组合物能够熔体纺丝即可。或者，所述聚酰胺的熔点（或熔融温度）一般为约100-270℃，优选约200-270℃，但有时并不限于此，可以根据实际的熔体纺丝需要或情况适当变化，只要能够确保所述树脂组合物能够熔体纺丝即可。
根据本发明的一个优选方式，所述聚酰胺是聚癸二酰己二胺（聚酰胺610）或者己二酰己二胺-共聚-癸二酰己二胺（聚酰胺610/66）。
根据本发明，作为所述聚乙烯，比如可以举出超低密度聚乙烯（ULDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和超高分子量聚乙烯（UHMWPE），其中优选线性低密度聚乙烯（LLDPE）。
根据本发明，所述聚乙烯可以仅使用一种，也可以两种或多种组合使用。
根据本发明，对所述聚乙烯的分子量等没有任何的限定，只要其使得最终获得的树脂组合物能够通过纺丝法（优选熔体纺丝法）成丝即可。本领域技术人员可以根据实际的纺丝情况，从现有技术中选择任何适当的聚乙烯。比如，所述聚乙烯的分子量Mw（GPC法）可以为约30000-1000000，优选约50000-200000，熔融指数MI（190℃，2.16kg）比如可以是约0.1-100g/10min，优选约1-10g/10min，但有时并不限于此。
根据本发明，这类聚乙烯也可以市售获得，例如埃克森美孚公司生产的商品名为LLDPE LL
1002YB、 LLDPE LL
6201XR和LDPE LD
654的聚乙烯，中海壳牌石油化工有限公司生产的商品名为LDPE
2420H的聚乙烯等。
根据本发明，所述树脂组合物还包含磨料粒子，其中相对于所述树脂基料100重量份，所述磨料粒子的量为5-100重量份，优选11-66重量份，更优选18-53重量份。
作为所述磨料粒子，比如可以举出本领域中制造磨料丝时常规使用的那些，比如二氧化硅、氧化铝、碳化硅或人造金刚石等，其中优选碳化硅。
根据本发明，所述磨料粒子可以仅使用一种，也可以两种或多种组合使用。
根据本发明，所述磨料粒子的粒度一般为约30目至3000目，优选约40目至2000目，进一步优选约40目至1000目，但有时并不限于此。根据本发明，对所述磨料粒子的形状也没有任何的限定，可以是球状、多角形或不规则块状等，只要其粒度满足本发明的规定即可。根据需要，所述磨料粒子可以按照本领域公知的方法进行表面处理（比如硅烷偶联剂处理），以提高其与树脂基料的结合力或相容性。这些技术对于本领域技术人员而言是显然的，在此不再赘述。
根据本发明，所述树脂组合物中除了前述的树脂基料和磨料粒子之外，还可以以本领域常规使用的量包含本领域在制造磨料丝时常规使用的各种添加剂，比如抗氧剂、酸吸收剂、水解稳定剂、着色剂（比如颜料和染料等）、加工助剂和润滑剂（比如石墨、聚四氟乙烯）等，其中优选着色剂、加工助剂和润滑剂，只要这些添加剂的引入或其具体用量对本发明预期效果的取得没有不利影响即可。
根据本发明一个优选的实施方式，所述树脂组合物中除了这些常规添加剂之外，还可以包括聚酰胺与聚乙烯的相容剂作为添加剂。作为所述相容剂，比如可以举出乙烯共聚物，或者经烯属不饱和羧酸和/或烯属不饱和羧酸衍生物改性的聚烯烃（以下也称为改性聚烯烃）。
根据本发明，所述相容剂可以仅使用一种，也可以两种或多种组合使用。
根据本发明，作为所述乙烯共聚物，比如可以举出乙烯与烯属不饱和羧酸和/或烯属不饱和羧酸衍生物的共聚物或离聚物。
根据本发明，所述乙烯共聚物可以仅使用一种，也可以两种或多种组合使用。
根据本发明，作为所述烯属不饱和羧酸，比如可以举出马来酸、富马酸、衣康酸、丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种或多种。作为所述烯属不饱和羧酸衍生物，比如可以举出所述不饱和羧酸的酸酐、酯、酰胺、酰亚胺和金属（比如钠、钾、锌、钙等）盐等，进一步具体可以举出马来酸酐、衣康酸酐、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸2-羟乙基酯、马来酸单乙酯、马来酸二乙酯、富马酸单甲酯、富马酸二甲酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、马来酸的单酰胺、马来酸的二酰胺、富马酸的单酰胺、马来酰亚胺、N-丁基马来酰亚胺和甲基丙烯酸钠中的一种或多种。作为所述烯属不饱和羧酸或衍生物，优选丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯比如丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐和甲基丙烯酸2-羟乙基酯中的一种或多种。
根据本发明，基于所述乙烯共聚物的总质量，所述烯属不饱和羧酸和/或烯属不饱和羧酸衍生物在所述乙烯共聚物中的量一般为0.01-30wt%，优选0.1-15wt%, 但有时并不限于此。
根据本发明，作为所述乙烯共聚物的制造方法，比如可以举出使乙烯与预定量的所述烯属不饱和羧酸和/或烯属不饱和羧酸衍生物（作为共聚单体）共聚而获得共聚物的方法，以及使该获得的共聚物进一步被金属离子（比如钠、钾、锌、钙等金属离子）部分或全部中和（比如通过使用相应的金属氧化物等）而获得离聚物的方法。作为这些制造方法的具体实例，比如可以举出JP
2004-292581A、JP 2004-217753A和JP 2004-217754A等，在此不再赘述。
根据本发明，作为所述改性聚烯烃，比如可以举出经烯属不饱和羧酸和/或烯属不饱和羧酸衍生物接枝改性的聚烯烃。
根据本发明，所述改性聚烯烃可以仅使用一种，也可以两种或多种组合使用。
根据本发明，作为所述烯属不饱和羧酸，比如可以举出马来酸、富马酸、衣康酸、丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种或多种。作为所述烯属不饱和羧酸衍生物，比如可以举出所述不饱和羧酸的酸酐、酯、酰胺、酰亚胺和金属（比如钠、钾、锌、钙等）盐等，进一步具体可以举出马来酸酐、衣康酸酐、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸2-羟乙基酯、马来酸单乙酯、马来酸二乙酯、富马酸单甲酯、富马酸二甲酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、马来酸的单酰胺、马来酸的二酰胺、富马酸的单酰胺、马来酰亚胺、N-丁基马来酰亚胺和甲基丙烯酸钠中的一种或多种。作为所述烯属不饱和羧酸或衍生物，优选丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯比如丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐和甲基丙烯酸2-羟乙基酯中的一种或多种。
作为所述聚烯烃，比如可以举出聚乙烯、聚丙烯或者乙烯与alpha-烯烃的共聚物（比如乙烯丙烯无规共聚物、三元乙丙共聚物等）等。作为所述聚乙烯，比如可以举出超低密度聚乙烯（ULDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和超高分子量聚乙烯（UHMWPE）中的一种或多种。
根据本发明，基于所述改性聚烯烃的总质量，所述烯属不饱和羧酸和/或烯属不饱和羧酸衍生物在所述改性聚烯烃中的量一般为0.01-10wt%，优选0.1-5wt%, 但有时并不限于此。
根据本发明，作为所述改性聚烯烃的制造方法，比如可以举出使预定量的所述烯属不饱和羧酸和/或烯属不饱和羧酸衍生物通过聚合物领域已知的方法（比如熔融捏合法或溶液接枝法）化学接枝到所述聚烯烃（优选前述的聚乙烯）上的方法。作为这些改性方法的具体实例，比如可以举出JP
2004-292581A、JP 2004-217753A和JP 2004-217754A等，在此不再赘述。
根据本发明，前述的乙烯共聚物和改性聚烯烃也可以市售获得。作为其实例，比如可以举出美国E.I.内穆尔杜邦公司以商品名Surlyn®9320、Surlyn®1652、Nucrel®0903或Elvaloy®PTW市售的乙烯共聚物，杜邦公司以商品名Fusabond®TRX-301、Fusabond®E226或Fusabond®P613市售的改性聚烯烃。作为其实例，还可以举出瑞士Schulman市售的商品名为POLYFORT EVA 00607 ME Schwarz和Silon EVA TAB BOND
3042的乙烯共聚物或改性聚烯烃、日本旭化成市售的商品名为RF7830的乙烯共聚物或改性聚烯烃、日本优尼卡市售的商品名为WSVA3020的乙烯共聚物或改性聚烯烃、日本住友化学市售的商品名为SWA230的乙烯共聚物或改性聚烯烃、日本东洋纺市售的商品名为L-3388的乙烯共聚物或改性聚烯烃、美国陶氏化学市售的商品名为DOW3004和DOW4608的乙烯共聚物或改性聚烯烃以及埃克森-美孚市售的高流动性的商品名为EAA 5200的乙烯共聚物或改性聚烯烃等。
根据本发明，作为所述相容剂的用量，比如相对于所述树脂基料100重量份，一般为约0.01-10重量份，优选约0.05-5重量份，更优选约0.1-2重量份。
根据本发明，所述磨料丝的平均直径一般为约0.2-5mm，优选约0.4-3mm，但根据实际需要，有时并不限于此。
根据本发明，所述磨料丝可以以（长、短）单丝或（长、短）丝束的形式存在，此时各磨料丝之间是彼此独立的。或者，各磨料丝之间还可以存在局部粘结或缠结等键合部位，此时磨料丝一般呈现为纤维缠结网或非织造布的形式。
根据本发明，所述磨料丝比如可以通过包含如下步骤的制造方法进行制造，
（1）比如通过混合的方法，制造包含前述树脂基料和前述磨料粒子（以及根据需要使用的前述添加剂）的树脂组合物，和
（2）将所述树脂组合物熔体纺丝，由此制造磨料丝。
根据本发明，对步骤（1）的具体实施方式没有特别的限定，本领域中任何可以将树脂基料（包括聚酰胺和聚乙烯，以下有时也称为聚合物原料）和磨料粒子（以及根据需要使用的添加剂）按照本文之前规定的用量比混合至均匀的技术都可以使用。其中，优选使用了螺杆挤出机的技术，比如可举出但不限于，向螺杆挤出机的一个或多个喂料口中按照本发明前述规定的用量同时和/或先后加入所述聚合物原料和所述磨料粒子（以及根据需要使用的所述添加剂），（优选在熔融状态下）混合至均匀即可。或者，也可以先按照本发明规定的用量比混合所述聚合物原料和所述添加剂（在使用时）至均匀，然后再向所获得的混合物料中加入本发明规定用量的所述磨料粒子，并混合至均匀。所述聚合物原料也可以通过预先混合聚酰胺和聚乙烯至均匀来获得。或者，也可以先按照本发明规定的用量比混合聚酰胺和聚乙烯至均匀，接着使所获得的混合物料与所述添加剂（在使用时）混合至均匀，然后再向所获得的混合物料中加入本发明规定用量的所述磨料粒子，并混合至均匀。
根据本发明，对步骤（2）的具体实施方式没有特别的限定，本领域中任何可以将步骤（1）获得的树脂组合物熔体纺丝的技术都可以使用。其中，优选使用了螺杆挤出机的技术，比如可以举出但不限于，使用螺杆挤出机将所述树脂组合物在一定的熔融温度下熔融，然后使熔体通过喷丝孔挤出而成丝。根据需要，所述丝在挤出之后或在挤出的过程中，按照本领域常规已知的任何方式，经过进一步的牵伸（根据需要，再加热后）而达到预定的平均直径。
根据本发明，步骤（1）和步骤（2）可以在同一个步骤中完成，也可以作为彼此独立的步骤分别进行。作为在同一个步骤中完成的例子，比如可以举出，向螺杆挤出机的一个或多个喂料口中按照本发明前述规定的用量同时和/或先后加入所述聚合物原料和所述磨料粒子（以及根据需要使用的所述添加剂），熔融混合至均匀，然后使所获得的熔体通过喷丝孔挤出而成丝。作为分别进行的例子，比如可以举出，先制备出所述树脂组合物，然后再使用该树脂组合物作为原料进行熔体纺丝。根据本发明，优选使步骤（1）和步骤（2）在同一个步骤中完成。
根据本发明，为了进行所述步骤（1）和（2），优选使用螺杆挤出机（尤其是双螺杆挤出机）。使用螺杆挤出机（尤其是双螺杆挤出机）的（熔融）混合/熔体纺丝技术在本领域中是广泛已知的，在此不再赘述。
根据本发明，在进行所述步骤（2）的熔体纺丝时，所述树脂组合物的熔融温度（如果使用螺杆挤出机，指的是料筒温度）一般为约230-290℃，优选约240-275℃，但根据熔体纺丝的实际情况以及所述树脂组合物所表现的具体熔点或熔融温度，有时可以相应设定，而并不限于此处规定的范围。
实施例
以下采用实施例进一步详细地说明本发明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例和比较例中使用的材料的明细如下所述。
聚酰胺610：聚癸二酰己二胺，熔点223℃，相对粘度2.7，由杜邦兴达（无锡）单丝有限公司提供；
聚酰胺610/66：癸二酰己二胺与己二酰己二胺的32/68（重量/重量）共聚物，熔点210℃，相对粘度2.5，由无锡欣翔尼龙有限公司提供；
加工助剂-1：以商品名CrodamideTM 212购自英国Croda公司的硬脂基芥酰胺；
加工助剂-2：以商品名LicowaxTM PED 521购自瑞士克莱恩公司的低密度聚乙烯蜡；
加工助剂-3：硬脂酸钙；
润滑剂-1：粒度为200-300目的石墨；
润滑剂-2：以商品名Tefzel®207购自杜邦公司的乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）；
润滑剂-3：以商品名Zonyl® PTFE MP 1600购自杜邦公司的聚四氟乙烯粉末；
相容剂-1：以商品名Surlyn®9320购自杜邦公司的离聚物，即乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸酯共聚物，其中甲基丙烯酸被锌离子部分中和；
相容剂-2：以商品名Surlyn® 1652购自杜邦公司的离聚物，即乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸酯共聚物，其中甲基丙烯酸被锌离子部分中和；
相容剂-3：以商品名Fusabond® E226购自杜邦公司的马来酸酐改性聚乙烯；
相容剂-4：以商品名Nucrel® 0903购自杜邦公司的乙烯-甲基丙烯酸共聚物；
相容剂-5：以商品名Elvaloy® PTW购自杜邦公司的乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物；
相容剂-6：以商品名Fusabond®
TRX301购自杜邦公司的马来酸酐改性EPDM；
相容剂-7：以商品名Fusabond® P613购自杜邦公司的马来酸酐改性聚丙烯；
聚乙烯-1：以商品名LLDPE LL 1002YB购自埃克森美孚公司的线性低密度聚乙烯，MI为2.0g/10min；
聚乙烯-2：以商品名LLDPE LL 6201XR购自埃克森美孚公司的线性低密度聚乙烯，MI为50.0g/10min；
聚乙烯-3：以商品名LDPE 2420H购自中海壳牌石油化工有限公司的低密度聚乙烯，MI为2.0g/10min；
聚乙烯-4：以商品名LDPE LD 654购自埃克森美孚公司的低密度聚乙烯，MI为70.0g/10min；
聚丙烯-1：以商品名PP3365购自法国阿托菲纳公司的聚丙烯，MI为3.8g/10min；
磨料粒子-1：市售的碳化硅粒子（40目）；
磨料粒子-2：市售的碳化硅粒子（240目）。
实施例1至18和比较例1至8
按照表1至表5所示的种类和用量，混合聚合物原料（包括聚酰胺以及聚乙烯或聚丙烯）和添加剂（包括相容剂、润滑剂和加工助剂）至均匀。然后，将所获得的混合物料与磨料粒子（SiC）一起，按照表1至表5所示的用量比，以12kg/h的喂料速度加入双螺杆挤出机（南京瑞亚挤出机械制造有限公司，螺杆直径35mm，长径比40，螺杆旋转速度120-140RPM，排气口真空度为-0.045至-0.085MPa）的主喂料口中，并通过该挤出机的4孔喷丝孔熔融挤出，其中该挤出机的料筒各段温度分布如下表A所示。挤出物立即进入10℃水中冷却成初生丝。初生丝依次通过慢辊（8.1MPM）、热水浴（75℃）、第一快辊（20.3MPM）、退火炉（250℃）和第二快辊（19.9MPM），由此获得实施例1至17和比较例1至8的平均直径为1.5 mm的磨料丝，以及实施例18的平均直径为0.56mm的磨料丝。
表A
| 料筒段 | 1 | 2 | 3至10 | 连接段 | 11 |
| 设定温度，℃ | 100 | 150 | 250 | 250 | 255 |
按照如下方法进行防沾污性能评价和可牵伸性评价，评价结果汇总在表1至表5中。
【可牵伸性】
在实施例1至18和比较例1至8中，若初生丝能连续地通过热水浴并被牵伸至表1至表5中相应规定的平均直径，则判定可牵伸性良好（表示为“Y”）；若初生丝在热水浴牵伸过程中被拉断或者在纺丝过程中频繁断丝，则判定可牵伸性差（表示为“N”）。
【防沾污性能】
取每组6根实施例或比较例中制造的磨料丝，将其裁剪为长度11mm，每组丝样分别穿过定型模板的四个孔并固定制成杯形刷。以抛光不锈钢板（304不锈钢板，表面光洁度为7级（Ra1.6））作为被研磨工件，使用该制造的杯形刷，在高速（11000rpm）干式研磨条件下对该不锈钢板的表面进行研磨操作15秒，然后肉眼观察研磨后的不锈钢板的表面。按照以下判定基准A至D评价磨料丝的防沾污性能。更为直观的判定基准A至D，可以参考图1中的图A至D。
A：不锈钢板上没有污迹或者局部出现轻微污迹；
B：不锈钢板上局部出现明显的斑驳状污迹；
C：不锈钢板上局部出现明显的长条状污迹；
D：不锈钢板上出现明显的大面积污迹。
表1
基于前述试验结果可知，单独使用聚酰胺来制造刷丝（比较例2）时，防沾污性能取得了D的评价结果，而当加入了磨料粒子时（比较例1以及比较例3、5和6）时，所得刷丝（即磨料丝）的防沾污性能取得了C的评价结果。这一结果表明，磨料粒子对磨料丝防沾污性能的改善是有利的。
比较例4所示，当在聚酰胺中加入少量聚乙烯时（聚酰胺/聚乙烯=98/2（重量比）），所得磨料丝的防沾污性并未得到提高，而如实施例11所示，当在聚酰胺中加入适量的聚乙烯时（聚酰胺/聚乙烯=83/17（重量比）），所得磨料丝的防沾污性可提高至A。进一步的，如比较例7所示，当在聚酰胺中加入过量的聚乙烯时（聚酰胺/聚乙烯=40/60（重量比）），所得磨料丝的防沾污性虽然提高到了A，但其可牵伸性则降至N。而另一方面，当在聚酰胺中加入一定量的聚丙烯时（比较例8，聚酰胺/聚丙烯=77/23（重量比）），所得磨料丝的防沾污性得到一定提高，但还是不能达到A。
最后，如实施例1-12及实施例13-18所示，当在聚酰胺和聚乙烯的树脂基料中（聚酰胺/聚乙烯=91/9-50/50（重量比））加入相容剂时，所得磨料丝的防沾污性保持在A级，且其可牵伸性也保持良好。
Claims (10)
1.一种磨料丝，其特征在于，由包含树脂基料和磨料粒子的树脂组合物制成，其中所述树脂基料包含聚酰胺和聚乙烯（优选由聚酰胺和聚乙烯构成），所述聚酰胺与所述聚乙烯的重量比为95:5-45:55，优选92:8-60:40，更优选92:8-80:20，并且相对于所述树脂基料100重量份，所述磨料粒子的量为5-100重量份，优选11-66重量份，更优选18-53重量份。
2.权利要求1所述的磨料丝，其中所述磨料粒子选自二氧化硅、氧化铝、碳化硅和人造金刚石中的一种或多种，优选碳化硅。
3.权利要求1或2所述的磨料丝，其中所述聚酰胺包含全脂肪族聚酰胺重复结构单元，并且所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元选自下式（I）和下式（II）中的一种或多种，优选下式（I），更优选衍生自己二酰己二胺（66）和癸二酰己二胺（610）中的一种或多种，
(I)
(II)
其中，R2选自具有4至12个碳原子的脂肪族亚烃基，优选亚己基，R1选自具有4至10个碳原子的脂肪族亚烃基，优选选自亚丁基和亚辛基中的一种或多种，R3选自具有5至11个碳原子的脂肪族亚烃基，优选选自亚戊基、亚壬基、亚癸基和亚十一烷基中的一种或多种。
4.权利要求1或2所述的磨料丝，其中所述聚乙烯选自超低密度聚乙烯（ULDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和超高分子量聚乙烯（UHMWPE）中的一种或多种，优选线性低密度聚乙烯（LLDPE）。
5.权利要求1或2所述的磨料丝，其中所述树脂组合物还包括所述聚酰胺与所述聚乙烯的相容剂。
6.权利要求5所述的磨料丝，其中所述相容剂选自乙烯共聚物以及经烯属不饱和羧酸和/或烯属不饱和羧酸衍生物改性的聚烯烃中的一种或多种。
7.一种磨料丝的制造方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）制造包含树脂基料和磨料粒子的树脂组合物，和
（2）将所述树脂组合物熔体纺丝，由此制造磨料丝，
其中，所述树脂基料包含聚酰胺和聚乙烯（优选由聚酰胺和聚乙烯构成），所述聚酰胺与所述聚乙烯的重量比为95:5-45:55，优选92:8-60:40，更优选92:8-80:20，并且相对于所述树脂基料100重量份，所述磨料粒子的量为5-100重量份，优选11-66重量份，更优选18-53重量份。
8.权利要求7所述的制造方法，其中所述聚乙烯选自超低密度聚乙烯（ULDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和超高分子量聚乙烯（UHMWPE）中的一种或多种，优选线性低密度聚乙烯（LLDPE）。
9.权利要求7或8所述的制造方法，其中所述树脂组合物还包括所述聚酰胺与所述聚乙烯的相容剂。
10.权利要求7所述的制造方法，其中所述相容剂选自乙烯共聚物以及经烯属不饱和羧酸和/或烯属不饱和羧酸衍生物改性的聚烯烃中的一种或多种。
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| CN104562286B (zh) | 2017-08-04 |
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