CN107877403A - 一种树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂，该润湿剂主要由下述体积百分比的组分组成：石蜡10～90%、高密度聚乙烯5～20%、邻苯二甲酸二辛酯1～50%、硬脂酸0.5～30%；A试剂0.1～10%；所述A试剂为甲酚和/或氮氮二甲基甲酰胺。相对于常规磨具混料用润湿剂，本发明润湿剂能够改善粉末流变性，提高生坯强度，降低脱脂难度，减少制品尺寸偏差。可以使磨料在结合剂均匀分散，无磨料聚集现象。

Description

一种树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂及其制备方法

技术领域

本发明属于超硬磨料磨具应用技术领域，具体涉及一种树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂及其制备、使用方法。

背景技术

近年来，树脂/金属结合剂砂轮常用于玻璃、电子元器件、陶瓷等脆性材料的表面或端面的磨削和/或研磨、硬质合金的开槽和/或端面或表面的磨削。铜锡合金因其具有高的机械强度和硬度、良好的铸造性能、加工性能、抗腐蚀性能及很好的承载性能，而被广泛用于金属结合剂磨料磨具制造。含铜锡合金的结合剂磨具因具有结合力强、耐磨性好、砂轮面型精度高、寿命长、可以承受大负荷等优点，常被用来加工硬质合金、高速钢等难加工硬脆性材料。

目前，关于树脂/金属结合剂砂轮的结合剂体系在国内外已有很多研究，然而关于该结合剂砂轮润湿剂的研究开发与改性未见报道。砂轮常用的润湿剂种类有水玻璃、糊精、聚乙烯醇、石蜡等，但是它们均有各自的缺点：水玻璃黏度过大，故流动性差，在空气中易与二氧化碳发生反应而变质；糊精作用单一，价格昂贵，流动性差；低醇解度聚乙烯醇成本太高，不适用于工业生产，高醇解度聚乙烯醇不溶于水，粘度不稳定，使混合料松散流动性降低；石蜡相溶性差，用量过多时制品易发粘。因此，亟待开发新型的润湿剂，以使磨料在结合剂中的分散均匀性好，没有磨料聚集现象。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂，该润湿剂可以使磨料在结合剂均匀分散，无磨料聚集现象。

本发明还提供了上述树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂的制备、使用方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂，该润湿剂主要由下述体积百分比的组分组成：石蜡10～90%、高密度聚乙烯（HDPE）5～20%、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）1～50%、硬脂酸（SA，密度0.847g/ml）0.5～30%；A试剂0.1～10%；所述A试剂为甲酚和/或氮氮二甲基甲酰胺。

具体的，所述石蜡优选为液态石蜡，占润湿剂总体积的50～90%。液态石蜡在复合结合剂砂轮混料时起润湿磨料表面的作用，当将磨料和结合剂混合时，磨料表面能够被结合剂均匀包覆，以提高混料的均匀性。

具体的，所述高密度聚乙烯为粉状，粒度在600～1500目，占润湿剂总体积的5～15%。HDPE在复合结合剂砂轮混料时，一方面与石蜡一起可以润湿磨料表面，另一方面能够降低石蜡-HDPE的熔点。HDPE使用前要先在一定温度下融于石蜡中。不同比例的HDPE融于石蜡的温度范围约为80～250℃。本发明中，优选的熔融温度约为100～120℃。

具体的，所述邻苯二甲酸二辛酯为液态，占润湿剂总体积的1～35%。DOP在复合结合剂砂轮中起增塑剂的作用，增加砂轮成型时粉末的塑性流动，以提高砂轮致密性。

具体的，所述硬脂酸为片状结晶体，占润湿剂总体积的0.5～20%。SA在复合结合剂砂轮中起表面活性剂的作用，可降低砂轮混合料与润湿剂的表面张力，改善润湿剂的润滑性，提高混料均匀性和混合料的成型性。

A试剂是一种或两种液态有机物的混合物，对高分子的润湿性较好。本发明优选的A试剂为甲酚、氮氮二甲基甲酰胺中的至少一种。A试剂在复合结合剂砂轮中起润湿的作用，它对磨料和树脂的润湿性都较好。

本发明中，所述的石蜡、高密度聚乙烯、邻苯二甲酸二辛酯和硬脂酸的熔点分别为61℃、144℃、-40℃和60℃。

本发明中，所述砂轮中的磨料主要指金刚石或立方氮化硼，磨料粒度对润湿剂润湿性无明显影响。需要说明的是本发明涉及的润湿剂是为了提高混料的均匀性和生坯压制的成型性，在砂轮烧结成型的过程中润湿剂需要脱除，树脂/金属结合剂砂轮的成型温度范围在200～900℃，超过上述润湿剂组合物的熔点，从而可以保证成型过程中润湿剂组成物的挥发脱除。

一种上述树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂的制备方法，具体为：按比例称取各原料，分类包装或混匀后包装均可。

本发明还公开了一种上述树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂的使用方法，其具体包括以下步骤：

1）按比例取各原料组分，将石蜡倒入烧杯中，放在电阻炉上加热至沸腾，然后将高密度聚乙烯和硬脂酸倒入煮沸的石蜡中，不断搅拌至两者完全形成熔融物；

2）按混料需求称取磨料并放在陶瓷研钵中，将石蜡与高密度聚乙烯以及硬脂酸的熔融物倒入磨料中，然后将邻苯二甲酸二辛酯和A试剂加入磨料中，用研磨棒不断研磨以使润湿剂和磨料研匀，使得磨料表面均匀粘覆一层润湿剂；或者按比例将五种原料组分混合制成润湿剂混合物，然后按混料需求量加入到磨料中研磨均匀；需要说明的是，润湿剂的使用不算在混合料的总体积中，润湿剂的用量为混合料总体积的0.5～2vol%；

3）将步骤2）研磨后的磨料倒入混合好的树脂/金属结合剂中，用研磨棒将树脂/金属结合剂和磨料研匀，然后经不同目数的筛网过筛3～5遍，至此，砂轮混合料制备完成。

其中，所述润湿剂流动性好，对磨料（本发明中主要指金刚石或立方氮化硼）的润湿性好，将润湿剂加到磨料中研磨后，能够使磨料表面均匀粘覆一层结合剂。润湿剂可以依次按需求量加入磨料中，也可以制成混合试剂一次性加入磨料中。

另外的，上述树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂的使用方法还可包括以下步骤：1）通过加热将石蜡熔化，然后将其它润湿剂组分按比例加入到石蜡中，搅拌，待固体熔融形成润湿剂混合物时，按需求量取润湿剂混合物并加入磨料中；2）在研钵中将磨料和润湿剂研磨均匀；3）将研磨好的磨料倒入混合好的复合结合剂中，用研磨棒研磨均匀，再过筛3～5遍即可。

本发明中，根据湿润剂的使用方式，其制备方法主要有两种。以100ml润湿剂为例，本发明所述的树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂优选的制备方法之一可以为：

a）用量筒量取50～88ml的石蜡（液态）倒入烧杯中，用分析天平称取5.3～16g的HDPE（密度0.941~0.960g/ml）和0.6～23g的SA（密度0.874g/ml）倒入同一个烧杯中。加热烧杯，至HDPE和SA在石蜡中完全熔融后停止加热获得石蜡-HDPE-SA的混合熔融物，优选的加热温度为100～120℃；

b）剩下的润湿剂组合物（包括3～34ml的DOP以及0.1～8ml的A试剂）单独包装即可。使用时，在混料时，将石蜡-HDPE-SA的混合熔融物、DOP和A试剂依次加入磨料中，然后研匀即可。

以100ml润湿剂为例，本发明所述的树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂优选的制备方法之二为：

（a）用量筒量取50～88ml的石蜡（液态）倒入烧杯中，用分析天平称取5.3～16g的HDPE（密度0.941~0.960g/ml）和0.6～23g的SA（密度0.874g/ml）倒入同一个烧杯中。加热烧杯，至固态组分在液态石蜡中完全熔融后停止加热。优选的加热温度为100～120℃；

（b）用量筒量取3～34ml的DOP倒入步骤（a）所得的熔融物中，边加入边搅拌至混合均匀；

（c）用带刻度的胶头滴管量取0.1～8ml的A试剂滴入步骤（c）所得混合液中，边加入边搅拌至混合均匀，即得润湿剂混合液。

本发明中，根据湿润剂的制备方法，润湿剂的使用方法也有两种。以1000g混合料为例，本发明所述的树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂的使用方法之一为：

a）按混料要求称取定量磨料倒入研钵中。润湿剂的体积份数不算在混合料的总体积中，用量为混合料总体积的0.5～2vol%；

b）用胶头滴管依次量取石蜡-HDPE-SA的混合熔融物、DOP及A试剂滴入磨料中，用研磨棒将磨料和润湿剂研匀；

c）将步骤b）研匀的磨料倒入称好的树脂/金属结合剂中，再用研磨棒将磨料和结合剂研匀，然后过筛3～5遍即可。

以1000g混合料为例，本发明所述的树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂的使用方法之二为：

（a）按混料要求称取定量磨料倒入研钵中。润湿剂的体积份数不算在混合料的总体积中，用量为混合料总体积的0.5～2vol%；

（b）用胶头滴管量取一定量树脂/金属结合剂砂轮润湿剂的制备方法之二中的润湿剂混合液滴入磨料中，并用研磨棒将润湿剂和磨料研匀；

（c）将步骤（b）研匀的磨料倒入称好的树脂/金属结合剂中，再用研磨棒将磨料和结合剂研匀，然后过筛3～5遍即可。

本发明克服了传统润湿剂的缺点，提供了一种新型树脂/金属结合剂砂轮润湿剂，所制备的润湿剂对磨料和树脂/金属结合剂的润湿性好，同时具有适当的黏度，较低的熔点，较宽的热解温度区间以及较好的松散流动性，不仅能够改善粉末的流变性，提高生坯强度，而且降低脱脂难度，减少制品尺寸偏差，所得混合料能长期保存。使用本发明的润湿剂进行混料、成型制备的砂轮，磨料在结合剂中的分散均匀性好，没有磨料聚集现象。

附图说明：

图1为本发明所制备的润湿剂混合液，图中可以看出：本发明润湿剂为半透明的无色液体；

图2为使用本发明的润湿剂通过混料、成型后制备的砂轮的断面形貌，图中可以看出：使用本发明的润湿剂混料并成型后的砂轮断面上金刚石均匀分散，无团聚现象。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。

原材料为：制备润湿剂用液态石蜡，高密度聚乙烯（HDPE），邻苯而甲醇二辛脂（DOP），硬脂酸（SA），A试剂（甲酚、氮氮二甲基甲酰胺），制备砂轮用磨料。本发明中所使用的原料液态石蜡、高密度聚乙烯、邻苯二甲酸二辛酯、硬脂酸以及A试剂均可直接购买普通市售产品。

下述实施例中，润滑剂使用时用到的树脂/金属结合剂（青铜系复合结合剂、树脂）的各原料重量百分比范围如下：铜50～90%、锡10～60%、石墨2～30%，酚醛树脂10～40%。因该结合剂为本领域的常规配方，其主要是为了辅助说明本发明润滑剂的使用效果，故实施例中并未给出具体百分配比数值。

实施例1

一种树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂的制备方法如下（以100ml润湿剂为例）：

（a）用量筒量取71ml的液态石蜡倒入烧杯中，用分析天平称取9.5g的HDPE（密度0.941~0.960g/ml）和8.74g的SA（密度0.874g/ml）倒入同一个烧杯中。加热烧杯至HDPE在液态石蜡中完全熔融后停止加热获得液态石蜡-HDPE-SA的混合熔融物，优选的加热温度为110℃；

（b）剩下的润湿剂组分（包括7ml的DOP以及2ml的甲酚）分别单独包装。在混料时依次加入磨料中，然后研匀即可。

通过此法制备的润湿剂对磨料和树脂/金属结合剂的润湿性好，混合料能长期保存，能够改善粉末流变性，松散流动性好，提高生坯强度，降低脱脂难度，减少制品尺寸偏差。

使用例1、实施例1制备的树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂的使用方法如下（以1000g混合料为例，其中金刚石或者立方氮化硼按25份计算）：

（a）按混料要求称取250g金刚石倒入研钵中。润湿剂的体积份数不算在混合料的总体积中，用量为混合料总体积的0.5～2vol%；

（b）用胶头滴管依次量取1.82ml的液态石蜡-HDPE-SA的混合熔融物、0.14ml的DOP溶液，0.04ml的甲酚试剂滴入磨料中，用研磨棒将磨料和润湿剂研匀；

（c）将研磨好的磨料倒入称好的750g树脂/金属结合剂中，再用研磨棒将磨料和树脂/金属结合剂研匀，然后过筛3～5遍即可。

通过此法得到的混合料成型性好，磨料在结合剂中的分散均匀性好，没有磨料聚集现象。

使用本发明润湿剂混料后，混合料经过成型后制备的树脂/金属结合剂砂轮的断面形貌见图2。图中可以看出：砂轮的断面上金刚石均匀分散，无团聚现象。

实施例2

一种树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂的制备方法如下（以100ml润湿剂为例）：

（a）用量筒量取60.3ml的液态石蜡倒入烧杯中，用分析天平称取8g的HDPE（密度0.941~0.960g/ml）和15g的SA（密度0.874g/ml）倒入同一个烧杯中。加热烧杯至HDPE在液态石蜡中完全熔融后停止加热获得熔融物。优选的加热温度为120℃；

（b）用量筒量取9ml的DOP倒入步骤（a）所得熔融物中，边加入边搅拌至混合均匀；

（c）用带刻度的胶头滴管量取5ml的氮氮二甲基甲酰胺滴入步骤（c）所得混合液中，边加入边搅拌至混合均匀，最后得到润湿剂混合液，如图1所示。

通过此法制备的润湿剂对磨料和树脂/金属结合剂的润湿性好，混合料能长期保存，能够改善粉末流变性，松散流动性好，提高生坯强度，降低脱脂难度，减少制品尺寸偏差。

使用例2、实施例2制备的树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂的使用方法如下（以1000g混合料为例）：

（a）按混料要求称取250g立方氮化硼倒入研钵中。润湿剂的体积份数不算在混合料的总体积中，用量为混合料总体积的0.5～2vol%；

（b）用胶头滴管量取1.5ml的实施例2制备润湿剂混合液滴入磨料中，并用研磨棒将润湿剂和磨料研匀；

（c）将研磨好的磨料倒入称好的750g树脂/金属结合剂中，再用研磨棒将磨料和结合剂研匀，然后过筛3～5遍即可。

通过此法得到的混合料成型性好，磨料在结合剂中的分散均匀性好，没有磨料聚集现象。

实施例3

一种树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂的制备方法如下（以100ml润湿剂为例）：

（a）用量筒量取90ml的液态石蜡倒入烧杯中，用分析天平称取5.7g的HDPE（密度0.941~0.960g/ml）和2.5g的SA（密度0.874g/ml）倒入同一个烧杯中。加热烧杯至HDPE在液态石蜡中完全熔融后停止加热获得熔融物。优选的加热温度为100℃；

（b）用量筒量取1ml的DOP倒入步骤（a）所得熔融物中，边加入边搅拌至混合均匀；

（c）用带刻度的胶头滴管量取0.1ml的氮氮二甲基甲酰胺滴入步骤（c）所得混合液中，边加入边搅拌至混合均匀，最后得到润湿剂混合液，如图1所示。

通过此法制备的润湿剂对磨料和树脂/金属结合剂的润湿性好，混合料能长期保存，能够改善粉末流变性，松散流动性好，提高生坯强度，降低脱脂难度，减少制品尺寸偏差。

实施例4

一种树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂的制备方法如下（以100ml润湿剂为例）：

（a）用量筒量取40ml的液态石蜡倒入烧杯中，用分析天平称取4.75g的HDPE（密度0.941~0.960g/ml）和14.86g的SA（密度0.874g/ml）倒入同一个烧杯中。加热烧杯至HDPE在液态石蜡中完全熔融后停止加热获得熔融物。优选的加热温度为110℃；

（b）用量筒量取30ml的DOP倒入步骤（a）所得熔融物中，边加入边搅拌至混合均匀；

（c）用带刻度的胶头滴管量取4ml氮氮二甲基甲酰胺、4ml甲酚滴入步骤（c）所得混合液中，边加入边搅拌至混合均匀，最后得到润湿剂混合液，如图1所示。

通过此法制备的润湿剂对磨料和树脂/金属结合剂的润湿性好，混合料能长期保存，能够改善粉末流变性，松散流动性好，提高生坯强度，降低脱脂难度，减少制品尺寸偏差。

Claims (7)

1.一种树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂，其特征在于，该润湿剂主要由下述体积百分比的组分组成：石蜡10～90%、高密度聚乙烯5～20%、邻苯二甲酸二辛酯1～50%、硬脂酸0.5～30%；A试剂0.1～10%；所述A试剂为甲酚和/或氮氮二甲基甲酰胺。

2.如权利要求1所述的树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂，其特征在于，所述石蜡为液态石蜡，占润湿剂总体积的50～90%。

3.如权利要求1所述的树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂，其特征在于，所述高密度聚乙烯为粉状，粒度在600～1500目，占润湿剂总体积的5～15%。

4.如权利要求1所述的树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂，其特征在于，所述邻苯二甲酸二辛酯为液态，占润湿剂总体积的1～35%。

5.如权利要求1所述的树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂，其特征在于，所述硬脂酸占润湿剂总体积的0.5～20%。

6.一种权利要求1至5任一所述树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂的制备方法，其特征在于，按比例称取各原料组分，分类包装或混匀后包装均可。

7.一种权利要求1至5任一所述树脂/金属结合剂砂轮用润湿剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按比例取各原料组分，将石蜡加热至沸腾，然后将高密度聚乙烯和硬脂酸倒入煮沸的石蜡中，不断搅拌至完全形成熔融物；

2）按混料需求称取磨料，将石蜡、高密度聚乙烯以及硬脂酸的熔融物倒入磨料中，然后将邻苯二甲酸二辛酯和A试剂加入磨料中，不断研磨将润湿剂和磨料研匀，以使得磨料表面均匀粘覆一层润湿剂；或者按比例将五种原料组分混合制成润湿剂混合物，然后按混料需求量加入到磨料中研磨均匀；

3）将步骤2）研磨后的磨料倒入混合好的树脂/金属结合剂中，将树脂/金属结合剂和磨料研匀，然后经不同目数的筛网过筛，至此，砂轮混合料制备完成。