CN108453637A - 一种改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具及其制备方法 - Google Patents

一种改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108453637A
CN108453637A CN201810011896.1A CN201810011896A CN108453637A CN 108453637 A CN108453637 A CN 108453637A CN 201810011896 A CN201810011896 A CN 201810011896A CN 108453637 A CN108453637 A CN 108453637A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phenolic resin
nano material
modified
grinding tool
parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810011896.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108453637B (zh
Inventor
段曦东
王剑
李晓丰
肖勇俊
赵涛楠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Na Lu Nano Science And Technology Co Ltd
Original Assignee
Guangdong Na Lu Nano Science And Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Na Lu Nano Science And Technology Co Ltd filed Critical Guangdong Na Lu Nano Science And Technology Co Ltd
Priority to CN201810011896.1A priority Critical patent/CN108453637B/zh
Publication of CN108453637A publication Critical patent/CN108453637A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108453637B publication Critical patent/CN108453637B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/28—Resins or natural or synthetic macromolecular compounds
    • B24D3/285—Reaction products obtained from aldehydes or ketones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0009—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for using moulds or presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/28—Resins or natural or synthetic macromolecular compounds
    • B24D3/32—Resins or natural or synthetic macromolecular compounds for porous or cellular structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/34—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties
    • B24D3/342—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties incorporated in the bonding agent
    • B24D3/344—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties incorporated in the bonding agent the bonding agent being organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K13/00—Use of mixtures of ingredients not covered by one single of the preceding main groups, each of these compounds being essential
    • C08K13/06—Pretreated ingredients and ingredients covered by the main groups C08K3/00 - C08K7/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/10—Encapsulated ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C08K2003/085—Copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C08K2003/0862—Nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2217—Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
    • C08K2003/222—Magnesia, i.e. magnesium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2244—Oxides; Hydroxides of metals of zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C08K2003/382—Boron-containing compounds and nitrogen
    • C08K2003/385—Binary compounds of nitrogen with boron

Abstract

本发明涉及磨具技术领域，具体涉及改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具及其制备方法，所述磨具由磨料、辅助填料和改性结合剂组成；所述改性结合剂包括酚醛树脂粉和改性纳米添加剂；各原料重量份数组成为：3～30份磨料，5～60份辅助填料，30～80份酚醛树脂粉，0.01～10份改性纳米添加剂；所述改性纳米添加剂为纳米材料先经表面亲油性处理后，再经原位聚合得到聚合物包覆修饰的纳米材料。本发明制备的产品具备良好的自润滑性，极大提高了磨具在磨削加工时耐磨寿命，同时不影响磨削效率，又可以替代磨料，优化了配方和工艺，彻底改善了行业内磨具耐磨时间和磨削效率不能兼顾的弊端，具有很大的市场前景。

Description

一种改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具及其制备方法
技术领域
本发明涉及磨具技术领域，具体涉及一种改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具及其制备方法。
背景技术
酚醛树脂是最早工业化的合成树脂，因原料易得、合成工艺简单、原料价格和生产成本很低、及固化后性能能够满足许多使用要求，在工业上得到了广泛应用。以酚醛树脂作结合剂的制成的树脂磨具，被广泛应用于汽车、机床、仪表、量具刃具等方面的磨削加工，特别在精磨、抛光加工领域具有很强优越性。
但未改性的酚醛树脂脆性较大，且耐热性能难以满足特定的磨削加工要求，温度超过200℃时，酚醛树脂发生氧化甚至降解现象，失去使用价值。对于金刚石、立方氮化硼等高耐磨的磨料，由于酚醛树脂结合剂耐热性较低，脆性较大，在磨削过程中，会使部分磨料由于酚醛树脂的分解，在没有完全磨钝时就发生脱落、掉块，严重影响磨具的磨削效率和耐用时间。
国内外研究者采用对酚醛树脂进行改性，提高酚醛树脂耐热性；也采用其它的树脂结合剂如双马来酰亚胺、聚酰亚胺、环氧树脂来作为高耐磨磨具的结合剂。经改性的酚醛树脂耐热性虽然增强，耐磨时间也得到提高，但磨块锋利度降低，使得磨块出现打滑现象，造成陶瓷砖出现刮花、光亮度太低等缺陷。难以满足超耐磨抛削加工需求。可见目前国内多数厂家采用的方法，在提高酚醛树脂磨块的耐磨时间时，势必造成磨削效率的下降，耐磨时间和磨削效率之间的平衡难以突破。
发明内容
有鉴于此，有必要针对现有导热填料的缺点，提供一种改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：
本发明的改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具，由磨料、辅助填料和改性结合剂组成；
所述改性结合剂包括酚醛树脂粉和改性纳米添加剂；
各原料重量份数组成为：3～30份磨料，5～60份辅助填料，30～80份酚醛树脂粉，0.01～10份改性纳米添加剂；
所述改性纳米添加剂为纳米材料先经表面亲油性处理后，再经原位聚合得到聚合物包覆修饰的纳米材料。经表面包覆修饰的纳米材料与结合剂间的亲和力增强，结合剂与磨粒间的界面性能提高。
作为优选的，所述磨料为5～25份，辅助填料为10～40份，酚醛树脂粉为30～60份，纳米添加剂为0.1～5份。
进一步的，所述酚醛树脂粉包括普通酚醛树脂粉、硼酸改性酚醛树脂粉、有机硅改性酚醛树脂粉、双马来酰亚胺改性酚醛树脂粉中的至少一种；且所述酚醛树脂粉含有乌洛托品固化剂。
进一步的，所述磨料为金刚石、立方氮化硼或金刚石与立方氮化硼复合物；
所述辅助填料为金粉、铜粉、铁粉、铝粉、锡粉、镍粉、氧化铝、氧化镁、氧化铁、氧化锆等中的至少一种。
进一步的，所述纳米材料为：白石墨烯、氧化铈、二氧化硅、碳化硅、氧化石墨烯中的至少一种。
由于白石墨烯、氧化铈、二氧化硅、碳化硅、氧化石墨烯等一维或二维纳米材料独特的结构及表面能，对于大多数油性单体如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，聚合反应时难以在这些纳米材料表面顺利进行，因此，必须对其进行表面亲油化处理，可使单体在其表面发生原位聚合形成包覆层。
具体地，所述改性纳米添加剂的制备过程，包括以下步骤：
S1、对纳米材料进行表面处理
将1～20份重量的纳米材料分散在100份重量的分散溶液中，分散后加入0.1～5份重量的稳定剂进行表面处理；
S2、单体在纳米材料表面聚合
将经S1表面处理后的纳米材料分散液升温至60℃～120℃，加入1～5份重量的引发剂，搅拌使溶液均匀，然后滴加0.1～10份重量的聚合物单体，0.5～3h滴完；滴加完毕后，继续保温30min～2h反应后，调节pH值至7～8，然后迅速冷却至20～30℃
S3、后处理
将由S2获得的冷却产物，经洗涤、过滤、干燥及研磨得高聚物包覆的纳米材料。
本发明改性纳米材料制备方法简单，条件温和，选用适量的引发剂，制备的高聚物包覆的纳米材料包覆层厚度可控，缓慢滴加单体，使包覆过程有序进行，达到包覆层厚度均匀，优化反应完毕后的酸碱度及温度条件，有效终止反应，获得最佳包覆效果。本发明方法为对纳米材料表面进行简单的处理后，让单体在其表面聚合形成包覆层。高聚物的包覆层可避免纳米材料之间直接接触，防止其团聚、可增强与酚醛树脂形成良好的相容性、提高酚醛树脂的耐热性，同时会与酚醛树脂结合剂、金刚石、立方氮化硼磨料形成良好的界面结构，将磨具在磨削加工时产生局部的高温及时排走，提高了结合剂对磨料的把持能力，使得磨料脱落的同时结合剂也同时脱落。
最优选的纳米材料为2～10层白石墨烯。2～10层白石墨烯，有着类似石墨的蜂窝状六边层状结构，具有非常高的机械强度和导热系数，同时耐高温、耐磨性也非常强，柔韧性非常优异。由于白石墨烯本身具有的高硬度、高耐磨性和良好的柔韧性，与酚醛树脂结合时有效保证了磨具的锋利度，以此不影响磨具的磨削效率；又可以完全替代或部分替代金刚石、立方氮化硼等磨料，使得配方和工艺得以优化，可以节约成本。
进一步的，S1中对纳米材料表面改性为：将10～15份重量的纳米材料分散在100份重量的分散溶液中，分散后加入1～2份重量的稳定剂进行表面处理。
进一步的，S1所述表面处理方式为研磨或浸泡。
进一步的，S1中所述分散溶液包括：水、乙醇、丙三醇或乙二醇等中的一种或几种混合；所述稳定剂包括：聚乙烯吡咯烷酮、烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠、油胺或油酸等中一种或多种。
作为优选的，S1中所述分散溶液为乙醇；所述稳定剂为油胺或油酸。
进一步的，S2中所述单体在纳米材料表面聚合为：将10～20份重量的表面改性后的纳米材料分散液升温至80℃～90℃，加入3～5份重量的引发剂，搅拌10～30min使溶液均匀，逐滴滴加0.5～1份重量的聚合物单体，0.5～1h滴完；滴加完毕后，继续保温1～2h反应完后，调节pH值至7～8，然后迅速冷却至20～25℃。
进一步的，S2中所述聚合单体为：苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯等单体中的一种或多种。所述聚合单体使用前都经减压蒸馏处理。
进一步的，S2中所述引发剂为过硫酸铵或偶氮二异丁腈。
进一步的，S3中所述洗涤、干燥过程，具体为采用酒精洗涤，在60～80℃下进行干燥。
一种改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具的制备方法，具体步骤为：按重量份数分别称取酚醛树脂粉和纳米添加剂，经研磨分散后，得到经纳米材料改性的酚醛树脂结合剂；
按比例称取磨料、辅助填料，然后与所述改性的酚醛树脂结合剂充分混合后，经热压预固化成型后，再取出、干燥固化，得到纳米材料复合酚醛树脂磨具。
进一步的，所述的酚醛树脂粉和纳米添加剂，经球磨机公转0-320r/min、自传0-640r/min、研磨分散30-90min后，得到纳米材料改性的酚醛树脂结合剂。可以理解的是，其中球磨机公转、自转速度不同时为零。
进一步的，所述改性的酚醛树脂结合剂、磨料和辅助填料的混合是经高速混合机、真空捏合机、球磨机、开炼机或密炼机混合分散30-120min后，装入模具中经热压成型机于温度160-210℃、压力5-20MPa下压制30-90min进行预固化，再取出经干燥箱固化得到含纳米材料复合酚醛树脂的磨具。干燥箱固化工艺天条件具体为先140-170℃固化45-90min，再160-210℃固化30-150min。
所述的改性纳米酚醛树脂磨具为弹性磨块、砂轮、软磨片中的任意一种加工成品。
本发明的有益效果为：
本发明选用的改性白石墨烯、氧化铈、二氧化硅、碳化硅及氧化石墨烯等纳米一维、二维材料与对酚醛树脂进行组合，使产品具备良好的自润滑性，极大提高了磨具在磨削加工时耐磨寿命，同时不影响磨削效率，又可以替代磨料，优化了配方和工艺，彻底改善了行业内磨具耐磨时间和磨削效率不能兼顾的弊端，具有很大的市场前景。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，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
改性白石墨烯的制备
取10份2-10层的白石墨烯粉末加入至圆底烧瓶中，并向圆底烧瓶中加入100ml蒸馏水，然后超声分散，向圆底烧瓶中加入0.2份十二烷基硫酸钠，超声高速搅拌，得到亲油改性白石墨烯；
将10份亲油改性的白石墨烯分散液加热至85℃后，加入1份过硫酸铵引发剂，搅拌10min后开始滴加1份苯乙烯，0.5h滴完。滴加完毕后，保温30min待反应完成。反应完毕后用氨水调节pH值为7，迅速冷却至常温，减压过滤，用蒸馏水洗涤滤饼3～4次后用酒精洗涤一次，并在60℃真空干燥，研磨即得到苯乙烯包覆修饰的白石墨烯。
制备改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具
称取35份酚醛树脂粉和1份改性白石墨烯，经球磨机公转150r/min、自传200r/min、研磨分散90min后，得到改性酚醛树脂结合剂；
称取36份改性酚醛树脂结合剂，10份金刚石磨料和30份铜粉、15份氧化铝辅助填料经高速混合机混合分散60min后，装入模具中经热压成型机温度175℃、压力8MPa压制45min进行预固化后，再取出经干燥箱160℃固化90min，再190℃固化120min后，得到改性纳米复合酚醛树脂弹性磨块。
实施例2
改性白石墨烯的制备
取10份2～10层的白石墨烯粉末加入至圆底烧瓶中，并向圆底烧瓶中加入100ml乙醇，然后超声分散，向圆底烧瓶中加入0.5份油酸，超声高速搅拌，得到亲油改性白石墨烯；
将10份亲油改性的白石墨烯分散液加热至85℃后，加入1份过硫酸铵引发剂，搅拌10min后开始滴加1份丙烯酸甲酯，0.5h滴完。滴加完毕后，保温45min待反应完成。反应完毕后用氨水调节pH值为7，迅速冷却至常温，减压过滤，用蒸馏水洗涤滤饼3～4次后用酒精洗涤一次，并在70℃真空干燥研磨即得到聚丙烯酸甲酯包覆修饰的白石墨烯。
制备改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具
称取40份酚醛树脂粉和3份改性白石墨烯，经球磨机公转250r/min、自传400r/min、研磨分散60min后，得到改性酚醛树脂结合剂；
称取43份改性酚醛树脂结合剂，15份金刚石磨料和32份铜粉、20份氧化锆辅助填料经真空捏合机混合分散75min后，装入模具中经热压成型机温度180℃、压力12MPa压制60min进行预固化后，再取出经干燥箱170℃固化90min，再200℃固化150min后，得到改性纳米复合酚醛树脂弹性磨块。
实施例3
改性白石墨烯/二氧化硅的制备
取6份2～20层的白石墨烯粉末、4份二氧化硅加入至圆底烧瓶中，并向圆底烧瓶中加入100ml丙三醇，然后超声分散，向圆底烧瓶中加入0.5份油胺，超声高速搅拌，得到亲油改性白石墨烯；
将10份亲油改性的白石墨烯/二氧化硅分散液加热至90℃后，加入1份偶氮二异丁腈引发剂，搅拌10min后开始滴加1份丙烯酸乙酯，1h滴完。滴加完毕后，保温30min待反应完成。反应完毕后用氨水调节pH值为7，迅速冷却至常温，减压过滤，用蒸馏水洗涤滤饼3～4次后用酒精洗涤一次，并在80℃真空干燥，研磨即得到丙烯酸乙酯包覆修饰的白石墨烯。
制备改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具
称取50份酚醛树脂粉和5份所述改性白石墨烯/二氧化硅复合物，经球磨机公转320r/min、自传600r/min、研磨分散60min后，得到改性酚醛树脂结合剂；
称取55份改性酚醛树脂粉，5份立方氮化硼磨料和25份镍粉、15份氧化镁辅助填料经密炼机混合分散60min后，装入模具中经热压成型机温度185℃、压力15MPa压制45min进行预固化后，再取出经干燥箱180℃固化75min，再210℃固化120min后，得到改性纳米复合酚醛树脂弹性磨块。
对比例1
酚醛树脂弹性磨块制备：称取40份耐热级酚醛树脂粉，10份金刚石磨料和30份铜粉、15份氧化铝辅助填料经高速混合机混合分散60min后，装入模具中经热压成型机温度175℃、压力8MPa压制45min进行预固化后，再取出经干燥箱160℃固化90min，再190℃固化120min后固化，得到酚醛树脂弹性磨块。
对比例2
制备纳米材料复合酚醛树脂的磨具
称取35份酚醛树脂粉和1份未改性白石墨烯，经球磨机公转150r/min、自传200r/min、研磨分散90min后，得到改性酚醛树脂结合剂；
称取36份改性酚醛树脂结合剂，10份金刚石磨料和30份铜粉、15份氧化铝辅助填料经高速混合机混合分散60min后，装入模具中经热压成型机温度175℃、压力8MPa压制45min进行预固化后，再取出经干燥箱160℃固化90min，再190℃固化120min后，得到改性纳米复合酚醛树脂弹性磨块。
与未添加改性纳米添加剂的普通酚醛树脂弹性磨块相比，本发明制备的改性纳米复合酚醛树脂弹性磨块的冲击强度提高了110％，磨削效率提高了86％，同时耐用度提高了1.8倍；与添加未改性纳米添加剂的复合酚醛树脂弹性磨块相比，本发明制备的改性纳米复合酚醛树脂弹性磨块的冲击强度提高了65％，磨削效率提高了42％，同时耐用度提高了1.2倍，具有很大的市场前景。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅在于反应完成后PH值为5，自然冷却至常温。
对比例4
本对比例与实施例1的区别仅在于过硫酸铵引发剂的加入量为6份。
实施例1-3所得的高聚物包覆二维纳米片材料分散在酒精中，10天不发生团聚；相同条件下对比例3-4在1天左右发生团聚而无法在产品中应用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具，其特征在于，由磨料、辅助填料和改性结合剂组成；
所述改性结合剂包括酚醛树脂粉和改性纳米添加剂；
各原料重量份数组成为：3～30份磨料，5～60份辅助填料，30～80份酚醛树脂粉，0.01～10份改性纳米添加剂；
所述改性纳米添加剂为纳米材料先经表面亲油性处理后，再经原位聚合得到聚合物包覆修饰的纳米材料。
2.根据权利要求1所述的改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具，其特征在于，所述酚醛树脂粉包括普通酚醛树脂粉、硼酸改性酚醛树脂粉、有机硅改性酚醛树脂粉、双马来酰亚胺改性酚醛树脂粉中的至少一种；且所述酚醛树脂粉含有乌洛托品固化剂。
3.根据权利要求1所述的改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具，其特征在于，所述磨料为金刚石、立方氮化硼或金刚石与立方氮化硼复合物；
所述辅助填料为金粉、铜粉、铁粉、铝粉、锡粉、镍粉、氧化铝、氧化镁、氧化铁、氧化锆中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具，其特征在于，所述纳米材料为：白石墨烯、氧化铈、二氧化硅、碳化硅、氧化石墨烯中的至少一种。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具，其特征在于，所述改性纳米添加剂的制备过程，包括以下步骤：
S1、对纳米材料进行表面处理
将1～20份重量的纳米材料分散在100份重量的分散溶液中，分散后加入0.1～5份重量的稳定剂进行表面处理；
S2、单体在纳米材料表面聚合
将经S1表面处理后的纳米材料分散液升温至60℃～120℃，加入1～5份重量的引发剂，搅拌使溶液均匀，然后滴加0.1～10份重量的聚合物单体，0.5～3h滴完；滴加完毕后，继续保温30min～2h反应后，调节pH值至7～8，然后迅速冷却至20～30℃；
S3、后处理
将由S2获得的冷却产物，经洗涤、过滤、干燥及研磨得高聚物包覆的纳米材料。
6.根据权利要求5所述的改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具，其特征在于，S1中所述分散溶液包括：水、乙醇、丙三醇或乙二醇中的一种或几种混合；所述稳定剂包括：聚乙烯吡咯烷酮、烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠、油胺或油酸中一种或多种。
7.根据权利要求5所述的改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具，其特征在于，S2中所述单体在纳米材料表面聚合为：将10～20份重量的表面改性后的纳米材料分散液升温至80℃～90℃，加入3～5份重量的引发剂，搅拌10～30min使溶液均匀，逐滴滴加0.5～1份重量的聚合物单体，0.5～1h滴完；滴加完毕后，继续保温1～2h反应完后，调节pH值至7～8，然后迅速冷却至20-25℃。
8.根据权利要求5所述的改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具，其特征在于，S2中所述聚合单体为：苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯单体中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具，其特征在于，S2中所述引发剂为过硫酸铵或偶氮二异丁腈。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具的制备方法，其特征在于，按重量份数分别称取酚醛树脂粉和纳米添加剂，经研磨分散后，得到经纳米材料改性的酚醛树脂结合剂；
按比例称取磨料、辅助填料，然后与所述改性的酚醛树脂结合剂充分混合后，经热压预固化成型后，再取出、干燥固化，得到纳米材料复合酚醛树脂磨具。
CN201810011896.1A 2018-01-05 2018-01-05 一种改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具及其制备方法 Active CN108453637B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810011896.1A CN108453637B (zh) 2018-01-05 2018-01-05 一种改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810011896.1A CN108453637B (zh) 2018-01-05 2018-01-05 一种改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108453637A true CN108453637A (zh) 2018-08-28
CN108453637B CN108453637B (zh) 2019-08-13

Family

ID=63221309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810011896.1A Active CN108453637B (zh) 2018-01-05 2018-01-05 一种改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108453637B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110842800A (zh) * 2019-11-26 2020-02-28 惠安宇信金刚石工具有限公司 一种金刚石树脂结合剂磨片及其制备方法和应用
CN112266768A (zh) * 2020-09-30 2021-01-26 湖州华通研磨制造有限公司 石墨烯改性高铝瓷磨料及其制备方法
CN113977468A (zh) * 2021-11-09 2022-01-28 绵阳中研磨具有限责任公司 一种高强度被动磨轮制备方法及其设备
CN114773777A (zh) * 2022-05-26 2022-07-22 江西华伍制动器股份有限公司 一种添加稀土氧化物及纳米二氧化硅的树脂基复合材料制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6291070B1 (en) * 1997-05-13 2001-09-18 Institut für Neue Materialien Gemeinnützige GmbH Nanostructured moulded bodies and layers and method for producing same
CN101107099A (zh) * 2005-01-28 2008-01-16 圣戈本磨料股份有限公司 研磨制品及其制造方法
CN101602191A (zh) * 2009-06-29 2009-12-16 云南光电辅料有限公司 一种利用碳纳米管提高树脂磨具性能的方法
CN101966693A (zh) * 2009-07-28 2011-02-09 山东鲁信高新技术产业股份有限公司 纤维增强树脂耐热高速切割砂轮及其加工方法
CN102153718A (zh) * 2011-01-10 2011-08-17 河南工业大学 耐热酚醛树脂及其在超硬材料树脂磨具中的应用
CN104350025A (zh) * 2012-06-13 2015-02-11 3M创新有限公司 磨料颗粒、磨料制品及其制备和使用方法
CN105111673A (zh) * 2015-09-10 2015-12-02 广东新劲刚新材料科技股份有限公司 一种酚醛树脂金刚石磨具材料及磨具的制备方法
CN107263341A (zh) * 2017-08-09 2017-10-20 安徽昌悌进出口贸易有限公司 一种改性碳化硅砂轮

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6291070B1 (en) * 1997-05-13 2001-09-18 Institut für Neue Materialien Gemeinnützige GmbH Nanostructured moulded bodies and layers and method for producing same
CN101107099A (zh) * 2005-01-28 2008-01-16 圣戈本磨料股份有限公司 研磨制品及其制造方法
CN101602191A (zh) * 2009-06-29 2009-12-16 云南光电辅料有限公司 一种利用碳纳米管提高树脂磨具性能的方法
CN101966693A (zh) * 2009-07-28 2011-02-09 山东鲁信高新技术产业股份有限公司 纤维增强树脂耐热高速切割砂轮及其加工方法
CN102153718A (zh) * 2011-01-10 2011-08-17 河南工业大学 耐热酚醛树脂及其在超硬材料树脂磨具中的应用
CN104350025A (zh) * 2012-06-13 2015-02-11 3M创新有限公司 磨料颗粒、磨料制品及其制备和使用方法
CN105111673A (zh) * 2015-09-10 2015-12-02 广东新劲刚新材料科技股份有限公司 一种酚醛树脂金刚石磨具材料及磨具的制备方法
CN107263341A (zh) * 2017-08-09 2017-10-20 安徽昌悌进出口贸易有限公司 一种改性碳化硅砂轮

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李伯民等: "《磨料、磨具与磨削技术》", 31 January 2016, 化学工业出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110842800A (zh) * 2019-11-26 2020-02-28 惠安宇信金刚石工具有限公司 一种金刚石树脂结合剂磨片及其制备方法和应用
CN110842800B (zh) * 2019-11-26 2021-02-05 惠安宇信金刚石工具有限公司 一种金刚石树脂结合剂磨片及其制备方法和应用
CN112266768A (zh) * 2020-09-30 2021-01-26 湖州华通研磨制造有限公司 石墨烯改性高铝瓷磨料及其制备方法
CN113977468A (zh) * 2021-11-09 2022-01-28 绵阳中研磨具有限责任公司 一种高强度被动磨轮制备方法及其设备
CN114773777A (zh) * 2022-05-26 2022-07-22 江西华伍制动器股份有限公司 一种添加稀土氧化物及纳米二氧化硅的树脂基复合材料制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108453637B (zh) 2019-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108326762B (zh) 改性纳米材料复合三聚氰胺甲醛树脂的磨具及其制备方法
CN108453637B (zh) 一种改性纳米材料复合酚醛树脂的磨具及其制备方法
CN101913121B (zh) 一种高耐磨的不织布抛光磨具的制备方法
CN106112831B (zh) 一种石墨烯改性陶瓷磨具材料及其制备方法
CN105252427A (zh) 一种硬质砂轮以及其制备方法
CN104017364A (zh) 一种类石墨型氮化碳/聚酰亚胺复合材料及其制备方法
CN105733506A (zh) 高速低载中摩擦系数玄武岩纤维增强摩擦材料及制备方法
CN101085854A (zh) 无机纳米材料改性酚醛树脂的制备方法
CN112405377B (zh) 一种新型砂轮配方及砂轮的生产方法
CN104402306A (zh) 人造石英石板及其制备方法
CN105598860A (zh) 一种有色金属磨削用抗堵塞磨具及其制造方法
CN102814762B (zh) 一种聚氨基双马来酰亚胺树脂砂轮及其制备方法
CN113354919A (zh) 一种软金属友好型树脂基摩擦材料及制备方法
CN103481211B (zh) 一种高精密磨削固结柔性砂轮及其制造方法
CN109880483A (zh) 一种双组分环氧树脂复合耐磨涂料
CN107127688B (zh) 一种浇注干磨片材料
CN113547459A (zh) 一种改性pa-66复合树脂金刚石磨具及其制备方法
CN107932348A (zh) 一种硅橡胶为基体的粘弹性磁性磨具及其制备方法
CN115260419B (zh) 一种用于磨具磨料的酚醛树脂的合成方法
CN103551984B (zh) 含天然纤维、磨料、热膨胀树脂空心微球抛磨一体轮的制备方法
CN109015423A (zh) 一种用于轻量化材料加工的砂轮及其制备方法
CN1727423A (zh) 纳米二氧化硅改性树脂粘结剂及其制备方法
CN108972386A (zh) 一种改性氧化锆硅橡胶酚醛树脂砂轮及其制备方法
CN107538361A (zh) 一种背绒研磨盘及其制备工艺
CN103551970A (zh) 含天然纤维和磨料以及发泡剂的抛磨一体轮

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant