CN105965406A - 一种纳米陶瓷改性硅烷树脂砂轮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米陶瓷改性硅烷树脂砂轮及其制备方法，由六甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、二氧化硅、氧化锆、硼酸、氮化硼、苯胺、硫酸钡、甲醛溶液、羧甲基纤维素钠、纳米陶瓷粉、海泡石粉和聚四氟乙烯树脂制备而成，本发明采用纳米陶瓷、硅烷树脂以及氧化锆等进行改性，硬度高，致密性好，回转强度高，耐高温，耐烧蚀，可以有效减少磨料与氧气的接触，提高成品的抗氧化性能，还可以降低在烧结过程中产生的气体量，降低成品砂轮内部的气孔率。

Description

一种纳米陶瓷改性硅烷树脂砂轮及其制备方法
技术领域
本发明涉及砂轮，具体是一种纳米陶瓷改性硅烷树脂砂轮及其制备方法。
背景技术
随着汽车、飞机等速度的不断提高，对传动、制动等摩擦材料的要求更加严格，而基体作为摩擦材料的重要组成部分一直是开发与研究的重点。酚醛树脂、环氧树脂、丁苯橡胶和聚四氟乙烯均可被用作摩擦材料的基体，但是环氧树脂、丁苯橡胶和聚四氟乙烯由于较差的耐磨性能、耐热性能和黏结性能限制了其在摩擦材料方面的应用。酚醛树脂在耐热性能、黏结性能、力学性能、成型加工性能和成本等方面的优势，使其成为复合摩擦材料最常用黏结剂基体材料。然而，纯酚醛树脂存在脆性大、韧性差、硬度高、耐热性不足、强度低及使用时噪音大等缺陷，极大影响摩擦材料性能，因此，需要对现有的树脂材料砂轮进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米陶瓷改性硅烷树脂砂轮及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种纳米陶瓷改性硅烷树脂砂轮，由以下重量份的原料制备而成：六甲基硅氧烷24～26份，硅烷偶联剂18～20份，二氧化硅24～28份，氧化锆9～11份，硼酸11～13份，氮化硼8～10份，苯胺16～18份，硫酸钡14～16份，甲醛溶液40～48份，羧甲基纤维素钠24～26份，纳米陶瓷粉28～32份，海泡石粉24～26份，聚四氟乙烯树脂20～22份。
作为本发明进一步的方案：由以下重量份的原料制备而成：六甲基硅氧烷25份，硅烷偶联剂19份，二氧化硅26份，氧化锆10份，硼酸12份，氮化硼9份，苯胺17份，硫酸钡15份，甲醛溶液44份，羧甲基纤维素钠25份，纳米陶瓷粉30份，海泡石粉25份，聚四氟乙烯树脂21份。
一种所述的纳米陶瓷改性硅烷树脂砂轮的制备方法，具体步骤如下：
(1)将纳米陶瓷粉、海泡石粉分别在700～800℃下锻烧2～3h，冷却，磨成细粉；
(2)将羧甲基纤维素钠加入到180～200倍水中，搅拌均匀，加入二氧化硅、氧化锆，在50～60℃下搅拌10～15min，得到乳液A；
(3)将氮化硼、硫酸钡加入到甲醛溶液中，搅拌均匀，缓慢加入苯胺，升高温度至70～75℃，保温搅拌1.5～2h，然后缓慢滴加硼酸，升高温度为110～120℃，减压脱水50～60min，加入混合体系重量8～10％的无水乙醇，搅拌均匀，先在80～90℃下加热8～10h，得乳液B；
(4)将六甲基硅氧烷、硅烷偶联剂混合，搅拌均匀，加入煅烧后的纳米陶瓷粉、海泡石粉，搅拌混合60～70min，烘干，磨成细粉，过160～200目筛，得改性粉末；
(5)将乳液B缓慢加入乳液A中，搅拌均匀，加入改性粉末，在48～52℃下保温反应4～6h，然后加入聚四氟乙烯树脂，在76～80℃下混合搅拌1.6～2h，在120～140℃下真空干燥2.4～3h，浓缩，在下述升温体系下进行固化，升温体系为：80～90℃,50～60min；100～110℃，100～120min；130～140℃，40～50min，得到混合树脂；
(9)将得到的混合树脂根据需求进行加工成型，用薄铁皮板隔开，放入预设好的硬化炉中硬化，硬化的升温体系为:100～120℃，4～5h；125～140℃，7～8h；150～170℃，1～2h；180～185℃，8～9h；停止加热，自然冷却，即得树脂砂轮。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用纳米陶瓷、硅烷树脂以及氧化锆等进行改性，硬度高，致密性好，回转强度高，耐高温，耐烧蚀，可以有效减少磨料与氧气的接触，提高成品的抗氧化性能，还可以降低在烧结过程中产生的气体量，降低成品砂轮内部的气孔率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
纳米陶瓷改性硅烷树脂砂轮，由以下重量份的原料制备而成：六甲基硅氧烷24份，硅烷偶联剂20份，二氧化硅24份，氧化锆11份，硼酸11份，氮化硼10份，苯胺16份，硫酸钡16份，甲醛溶液40份，羧甲基纤维素钠26份，纳米陶瓷粉28份，海泡石粉26份，聚四氟乙烯树脂20份。
上述的纳米陶瓷改性硅烷树脂砂轮的制备步骤如下：
(1)将纳米陶瓷粉、海泡石粉分别在700℃下锻烧3h，冷却，磨成细粉；
(2)将羧甲基纤维素钠加入到180倍水中，搅拌均匀，加入二氧化硅、氧化锆，在50℃下搅拌15min，得到乳液A；
(3)将氮化硼、硫酸钡加入到甲醛溶液中，搅拌均匀，缓慢加入苯胺，升高温度至70℃，保温搅拌2h，然后缓慢滴加硼酸，升高温度为110℃，减压脱水60min，加入混合体系重量8％的无水乙醇，搅拌均匀，先在80℃下加热10h，得乳液B；
(4)将六甲基硅氧烷、硅烷偶联剂混合，搅拌均匀，加入煅烧后的纳米陶瓷粉、海泡石粉，搅拌混合60min，烘干，磨成细粉，过160目筛，得改性粉末；
(5)将乳液B缓慢加入乳液A中，搅拌均匀，加入改性粉末，在48℃下保温反应6h，然后加入聚四氟乙烯树脂，在76℃下混合搅拌2h，在120℃下真空干燥3h，浓缩，在下述升温体系下进行固化，升温体系为：80℃,60min；100℃，120min；130℃，50min，得到混合树脂；
(9)将得到的混合树脂根据需求进行加工成型，用薄铁皮板隔开，放入预设好的硬化炉中硬化，硬化的升温体系为:100℃，5h；125℃，8h；150℃，2h；180℃，9h；停止加热，自然冷却，即得树脂砂轮。
性能测试：
热分解温度≥438℃；
回转强度140m/s
耗实验：用相同重量、相同规格的市售的酚醛树脂砂轮和本发明的砂轮，重量均为1kg，分别以同样的方式连续切割槽钢，市售的酚醛树脂砂轮切割后的砂轮重量为972g，本发明的砂轮切割后的重量为982g，磨耗小，耐用度高。
实施例2
纳米陶瓷改性硅烷树脂砂轮，由以下重量份的原料制备而成：六甲基硅氧烷25份，硅烷偶联剂19份，二氧化硅26份，氧化锆10份，硼酸12份，氮化硼9份，苯胺17份，硫酸钡15份，甲醛溶液44份，羧甲基纤维素钠25份，纳米陶瓷粉30份，海泡石粉25份，聚四氟乙烯树脂21份。
上述的纳米陶瓷改性硅烷树脂砂轮的制备步骤如下：
(1)将纳米陶瓷粉、海泡石粉分别在750℃下锻烧2.5h，冷却，磨成细粉；
(2)将羧甲基纤维素钠加入到190倍水中，搅拌均匀，加入二氧化硅、氧化锆，在55℃下搅拌12.5min，得到乳液A；
(3)将氮化硼、硫酸钡加入到甲醛溶液中，搅拌均匀，缓慢加入苯胺，升高温度至72.5℃，保温搅拌1.8h，然后缓慢滴加硼酸，升高温度为115℃，减压脱水55min，加入混合体系重量9％的无水乙醇，搅拌均匀，先在85℃下加热9h，得乳液B；
(4)将六甲基硅氧烷、硅烷偶联剂混合，搅拌均匀，加入煅烧后的纳米陶瓷粉、海泡石粉，搅拌混合65min，烘干，磨成细粉，过180目筛，得改性粉末；
(5)将乳液B缓慢加入乳液A中，搅拌均匀，加入改性粉末，在50℃下保温反应5h，然后加入聚四氟乙烯树脂，在78℃下混合搅拌1.8h，在130℃下真空干燥2.7h，浓缩，在下述升温体系下进行固化，升温体系为：85℃，55min；105℃，110min；135℃，45min，得到混合树脂；
(9)将得到的混合树脂根据需求进行加工成型，用薄铁皮板隔开，放入预设好的硬化炉中硬化，硬化的升温体系为:110℃，4.5h；132℃，7.5h；160℃，1.5h；182℃，8.5h；停止加热，自然冷却，即得树脂砂轮。
性能测试：
热分解温度≥445℃；
回转强度153m/s
耗实验：用相同重量、相同规格的市售的酚醛树脂砂轮和本发明的砂轮，重量均为1kg，分别以同样的方式连续切割槽钢，市售的酚醛树脂砂轮切割后的砂轮重量为972g，本发明的砂轮切割后的重量为988g，磨耗小，耐用度高。
实施例3
纳米陶瓷改性硅烷树脂砂轮，由以下重量份的原料制备而成：六甲基硅氧烷26份，硅烷偶联剂18份，二氧化硅28份，氧化锆9份，硼酸13份，氮化硼8份，苯胺18份，硫酸钡14份，甲醛溶液48份，羧甲基纤维素钠24份，纳米陶瓷粉32份，海泡石粉24份，聚四氟乙烯树脂22份。
上述的纳米陶瓷改性硅烷树脂砂轮的制备步骤如下：
(1)将纳米陶瓷粉、海泡石粉分别在800℃下锻烧2h，冷却，磨成细粉；
(2)将羧甲基纤维素钠加入到200倍水中，搅拌均匀，加入二氧化硅、氧化锆，在60℃下搅拌10min，得到乳液A；
(3)将氮化硼、硫酸钡加入到甲醛溶液中，搅拌均匀，缓慢加入苯胺，升高温度至75℃，保温搅拌1.5h，然后缓慢滴加硼酸，升高温度为120℃，减压脱水50min，加入混合体系重量10％的无水乙醇，搅拌均匀，先在90℃下加热8h，得乳液B；
(4)将六甲基硅氧烷、硅烷偶联剂混合，搅拌均匀，加入煅烧后的纳米陶瓷粉、海泡石粉，搅拌混合70min，烘干，磨成细粉，过200目筛，得改性粉末；
(5)将乳液B缓慢加入乳液A中，搅拌均匀，加入改性粉末，在52℃下保温反应4h，然后加入聚四氟乙烯树脂，在80℃下混合搅拌1.6h，在140℃下真空干燥2.4h，浓缩，在下述升温体系下进行固化，升温体系为：90℃,50min；110℃，100min；140℃，40min，得到混合树脂；
(9)将得到的混合树脂根据需求进行加工成型，用薄铁皮板隔开，放入预设好的硬化炉中硬化，硬化的升温体系为:120℃，4h；140℃，7h；170℃，1h；185℃，8h；停止加热，自然冷却，即得树脂砂轮。
性能测试：
热分解温度≥440℃；
回转强度150m/s
耗实验：用相同重量、相同规格的市售的酚醛树脂砂轮和本发明的砂轮，重量均为1kg，分别以同样的方式连续切割槽钢，市售的酚醛树脂砂轮切割后的砂轮重量为972g，本发明的砂轮切割后的重量为985g，磨耗小，耐用度高。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (3)

1.一种纳米陶瓷改性硅烷树脂砂轮，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：六甲基硅氧烷24～26份，硅烷偶联剂18～20份，二氧化硅24～28份，氧化锆9～11份，硼酸11～13份，氮化硼8～10份，苯胺16～18份，硫酸钡14～16份，甲醛溶液40～48份，羧甲基纤维素钠24～26份，纳米陶瓷粉28～32份，海泡石粉24～26份，聚四氟乙烯树脂20～22份。
2.根据权利要求1所述的纳米陶瓷改性硅烷树脂砂轮，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：六甲基硅氧烷25份，硅烷偶联剂19份，二氧化硅26份，氧化锆10份，硼酸12份，氮化硼9份，苯胺17份，硫酸钡15份，甲醛溶液44份，羧甲基纤维素钠25份，纳米陶瓷粉30份，海泡石粉25份，聚四氟乙烯树脂21份。
3.一种如权利要求1或2所述的纳米陶瓷改性硅烷树脂砂轮的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将纳米陶瓷粉、海泡石粉分别在700～800℃下锻烧2～3h，冷却，磨成细粉；
(2)将羧甲基纤维素钠加入到180～200倍水中，搅拌均匀，加入二氧化硅、氧化锆，在50～60℃下搅拌10～15min，得到乳液A；
(3)将氮化硼、硫酸钡加入到甲醛溶液中，搅拌均匀，缓慢加入苯胺，升高温度至70～75℃，保温搅拌1.5～2h，然后缓慢滴加硼酸，升高温度为110～120℃，减压脱水50～60min，加入混合体系重量8～10％的无水乙醇，搅拌均匀，先在80～90℃下加热8～10h，得乳液B；
(4)将六甲基硅氧烷、硅烷偶联剂混合，搅拌均匀，加入煅烧后的纳米陶瓷粉、海泡石粉，搅拌混合60～70min，烘干，磨成细粉，过160～200目筛，得改性粉末；
(5)将乳液B缓慢加入乳液A中，搅拌均匀，加入改性粉末，在48～52℃下保温反应4～6h，然后加入聚四氟乙烯树脂，在76～80℃下混合搅拌1.6～2h，在120～140℃下真空干燥2.4～3h，浓缩，在下述升温体系下进行固化，升温体系为：80～90℃,50～60min；100～110℃，100～120min；130～140℃，40～50min，得到混合树脂；
(9)将得到的混合树脂根据需求进行加工成型，用薄铁皮板隔开，放入预设好的硬化炉中硬化，硬化的升温体系为:100～120℃，4～5h；125～140℃，7～8h；150～170℃，1～2h；180～185℃，8～9h；停止加热，自然冷却，即得树脂砂轮。
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