CN109219501B - 孔诱导剂和使用其制备的多孔磨料体 - Google Patents

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Abstract

本发明所公开的各种实施方案涉及孔诱导剂和使用其制备的多孔磨料体。在各种实施方案中，本发明提供一种形成多孔磨料体的方法，所述方法包括加热包含孔诱导剂的磨料组合物以形成多孔磨料体。在加热期间，多孔磨料体中的孔诱导剂体积减小以在多孔磨料体中形成诱导孔。

Description

孔诱导剂和使用其制备的多孔磨料体
背景技术
在玻璃化砂轮中形成孔隙的典型方法是将无规成形的萘颗粒共混成磨料、玻璃料、临时粘结剂和水的混合物。将混合物在钢模中压制成期望的形状。然后将磨轮或体置于低温烘箱中以使萘升华并硬化临时粘结剂。然后将磨轮或体放入炉中以使粘合体玻璃化(例如，700℃至1100℃)。所得的磨轮具有用于某些磨削应用所需的非常多孔的结构。在磨削操作期间，孔有助于碎片和切屑的移除以及有助于将冷却剂传送到磨削区。然而，萘是有毒的并且须遵守环境条例。
发明内容
在各种实施方案中，本发明提供了一种形成多孔磨料体的方法。该方法包括加热包含孔诱导剂的磨料组合物以形成多孔磨料体。在加热期间，多孔磨料体中的孔诱导剂体积减小以在多孔磨料体中形成诱导孔。
在各种实施方案中，本发明提供一种形成多孔玻璃状磨料体的方法。该方法包括加热磨料组合物，该磨料组合物包括孔诱导剂(包括中空玻璃填料)，以形成多孔玻璃状磨料体。在加热期间，多孔玻璃状磨料体中的孔诱导剂体积减小以在多孔玻璃状磨料体中形成诱导孔。
在各种实施方案中，本发明提供了一种多孔磨料体。多孔磨料体包含减小体积以在多孔磨料体中形成诱导孔的孔诱导剂。
在各种实施方案中，本发明提供了一种孔诱导剂。在介质内加热时，孔诱导剂在介质中减小体积以在介质中形成诱导孔。
在各种实施方案中，本发明可提供孔诱导剂的优于其它多孔磨料体的某些优点，以及使用该孔诱导剂的方法，其中至少一些是意料之外的。在各种实施方案中，本发明的孔诱导剂可由具有较少萘或不使用萘的磨料组合物形成多孔磨料体。在各种实施方案中，与包括使用萘的其它方法相比，本发明的孔诱导剂可在孔形成期间释放较少的有毒物质或者不释放有毒物质。在各种实施方案中，与其它形成孔的方法相比(诸如包括使用萘的方法)，本发明的孔诱导剂可对诱导孔的尺寸、诱导孔的形状或它们的组合提供更好的控制。在各种实施方案中，本发明的孔诱导剂可提供受控形状和尺寸的孔，而不是使用得自模具的孔形成材料所固有的典型分布。在一些实施方案中，本发明的多孔磨料体具有比其它多孔磨料体更好的特性，诸如更好的研磨能力、更好的冷却剂流、更加可定制的磨料能力、较长的使用寿命或它们的组合。
附图说明
附图通常以举例的方式示出，但不受限于本文档中讨论的各种实施方案。
图1A至图1B示出了根据各种实施方案的各种放大倍数下的成形孔诱导剂的图像。
图2A至图2B示出由萘孔诱导剂形成的孔的扫描电子显微镜(SEM)图像。
图3A至图3C示出了根据各种实施方案的由成形孔诱导剂产生的玻璃化测试棒中的SEM显微照片孔。
图4A至图4B示出了根据各种实施方案的使用成形孔诱导剂形成的玻璃化测试棒的显微照片。
具体实施方式
现在详细参照所公开的主题的一些实施方案，其示例在附图中部分示出。虽然所公开的主题将结合所列举的权利要求来描述，但应当理解，示例性主题不旨在将权利要求限制于所公开的主题。
在本文件中，以一个范围格式表达的值应当以灵活的方式解释为不仅包括明确叙述的数值作为范围的界限，而且还包括该范围内所含的全部单个数值或子范围，就像单个数值或子范围被明确叙述一样。例如，“约0.1％至约5％”或“约0.1％至5％”的范围应当解释为不仅包括约0.1％至约5％，而且还包括所指示的范围内的各个值(例如，1％、2％、3％和4％)和子范围(例如，0.1％至0.5％、1.1％至2.2％、3.3％至4.4％)。除非另外指明，否则表述“约X至Y”具有与“约X至约Y”相同的含义。同样，除非另外指明，否则表述“约X、Y或约Z”具有与“约X、约Y或约Z”相同的含义。
在本文件中，术语“一”“一个”或“该”用于包括一个或多于一个，除非上下文清楚地规定不是这样。除非另外指出，否则术语“或”用于指代一个非独占“或”。表述“A和B中的至少一个”具有与“A、B或者A和B”相同的含义。此外，应当理解，本文所用的而未另外进行定义的措辞或术语仅用于描述而非限制目的。章节标题的任何使用旨在有助于文件的阅读不应解释为限制性；与章节标题有关的信息可以存在于该特定章节之内或之外。
在本文所描述的方法中，在不脱离本发明的原理的前提下，除了在明确列举了临时序列或操作序列的情况之外，可根据任何顺序执行所述行为。此外，指定的行为可以同时进行，除非明确的权利要求语言列出它们单独进行。例如，在单个操作中同时进行做X的受权利要求书保护的行为和做Y的受权利要求书保护的行为，并且所得的方法将落在受权利要求书保护的过程的字面范围内。
如本文所用，术语“约”可以允许数值或范围内的可变性程度，例如，在所述值或所述范围限制的10％以内、5％以内或1％以内，并且包括确切的所述值或范围。
如本文所用，术语“基本上”是指大部分或主要地，如至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％，或至少约99.999％或更多，或者100％。
如本文所用，术语“树脂”是指可固化材料，诸如可以在固化期间交联的聚合物，或能够在固化期间聚合的单体。树脂可以是天然树脂、合成树脂或化学改性的天然树脂。树脂可为热塑性材料或热固性材料。
如本文所用，术语“固化”是指暴露到任何形式的辐照，加热，或允许发生导致硬化或粘度增大的物理或化学反应。可流动的热塑性材料可通过使其冷却使得材料硬化而固化。可流动的热固性材料可通过加热或以其它方式暴露于辐照使得材料硬化而固化。
形成多孔磨料体的方法
本发明的各种实施方案提供一种形成多孔磨料体的方法。该方法可以包括加热包含孔诱导剂的磨料组合物。在加热期间，孔诱导剂可以减小体积以在多孔磨料体中形成诱导孔。虽然在加热期间孔诱导剂中的一种或多种组分可以挥发(例如，经由升华或沸腾转化为气体)，但是孔隙诱导剂中的这些一种或多种组分不再在多孔磨料体中，并且在确定多孔磨料体中的孔诱导剂的体积减小时不予考虑。为了确定介质中的孔诱导剂的体积减小，将磨料组合物中的孔诱导剂的起始体积与多孔磨料体中剩余的孔诱导剂的最终体积进行比较。
该方法可以包括形成磨料组合物；在一些实施方案中，在执行该方法之前，已经形成磨料组合物。形成磨料组合物可以包括将磨料组合物中的一种或多种组分组合以形成磨料组合物。磨料组合物可以为基本上均匀的组合物。形成磨料组合物可以包括将孔诱导剂加入到磨料组合物。孔诱导剂可以基本上均匀地分布在磨料组合物中。
该方法可以包括形成孔诱导剂；在一些实施方案中，在执行该方法之前，已经形成孔诱导剂。形成孔诱导剂可以包括固化孔诱导剂起始材料以提供孔诱导剂。形成孔诱导剂可以包括在固化(例如，加热，辐照，光或它们的组合)之前将孔诱导剂起始材料组合物放置在模具中。当孔诱导剂起始材料组成物在模具中时，可以执行固化。该方法可以还包括在固化之后从模具中移除孔诱导剂。
加热的磨料组合物可为压制的磨料组合物。该方法可以包括在加热之前压制磨料组合物。在一些实施方案中，磨料组合物已经在该方法开始之前被压制。该压制可以是压缩该磨料组合物的任何合适的压制，例如在模具中压制。压制可以包括向磨料组合物施加任何合适量的压力持续任何合适的时间，使得磨料组合物被压缩到较高的密度，诸如约0.001kg/mm2至约1,000kg/mm2、约0.1kg/mm2至约10kg/mm2、约0.001kg/mm2或更少，或约0.001kg/mm2或更少，或者少于、等于或大于约0.005kg/mm2、0.01kg/mm2、0.05kg/mm2、0.1kg/mm2、0.2kg/mm2、0.4kg/mm2、0.6kg/mm2、0.8kg/mm2、1kg/mm2、1.2kg/mm2、1.4kg/mm2、1.6kg/mm2、1.8kg/mm2、2kg/mm2、2.5kg/mm2、3kg/mm2、4kg/mm2、5kg/mm2、6kg/mm2、7kg/mm2、8kg/mm2、9kg/mm2、10kg/mm2、50kg/mm2、100kg/mm2、500kg/mm2，或约1,000kg/mm2或更多。
加热(例如，“焙烧”)可以为任何合适的加热，使得多孔磨料体由磨料组合物生成。所述加热导致孔诱导剂中的体积减小以形成孔。此外，加热可以导致磨料组合物中的一种或多种其它组分发生物理变化或化学变化，诸如磨料组合物的各种组分的粘合或粘结。加热可导致磨料组合物中的一种或多种组分玻璃化，使得所得多孔磨料体为多孔玻璃化磨料体，其中玻璃化包括形成多孔磨料体中的“玻璃化粘合体”、“玻璃状粘合体”、“陶瓷粘合体”、“玻璃粘合体”。该加热可导致磨料组合物中的一种或多种树脂组分的固化，使得所述多孔磨料体包含固化的树脂；如果与可玻璃化组分相比树脂是磨料组合物的主要组分，则加热可以形成多孔树脂磨料体。加热可以包括熔化或软化磨料组合物中的金属组分。加热可以包括加热至约200℃至约5000℃、约700℃至约1500℃、约750℃至约1350℃、约800℃至约1000℃、或约200℃或更小或者小于、等于或大于约250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃、1,000℃、1,100℃、1,200℃、1,500℃、1,750℃、2,000℃、2,500℃、3,000℃、3,500℃、4,000℃或约5,000℃或更高的温度。
加热该磨料组合物可以包括在任选地保持在一个或多个中间温度(例如，约1小时至约20小时)的情况下在长时间的时间段内(例如，约10小时至约130小时)将温度从室温升高至最大温度，保持在最大温度下(例如，持续约1小时至约20小时)，然后在任选地保持在一个或多个中间温度下(例如，约1小时至约20小时)的情况下在延长的时间段内(例如，约10小时至约140小时)将焙烧的制品冷却至室温。选择用于加热的温度和磨料组合物的组分应被选择为以便不对包含在磨料组合物或多孔磨料体中的磨料颗粒的物理特性和/或组分有不利影响。
磨料组合物
本发明的各种实施方案提供磨料组合物。磨料组合物包括孔诱导剂。磨料组合物的加热导致孔诱导剂体积减小，从而在形成的多孔磨料体中生成孔。
在加热期间，磨料组合物可经历体积的总体变化，使得多孔磨料体的体积可大于或小于磨料组合物的体积。体积的总体变化可与孔诱导剂体积的变化无关，使得当受到加热时不含孔诱导剂的对应的磨料组合物发生与在使包含孔诱导剂的磨料组合物受到相同的加热条件时发生的体积变化基本上相同的体积变化。该磨料组合物的体积可以比多孔磨料体的体积大约1％至约50％，或者比多孔磨料体的体积大约10％至约25％，或约0％，或约1％或更小，或者小于、等于或大于约2％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、28％、30％、32％、34％、36％、38％、40％、45％，或约50％或更多。
磨料组合物可以包括一种类型的孔诱导剂(其中孔诱导剂可因其成分、尺寸、形状或它们的组合而不同)或多于一种类型的孔诱导剂。一种或多种孔诱导剂可以形成任何合适的重量比例的磨料组合物。该一种或多种孔诱导剂可以为磨料组合物的约0.001wt％至约50wt％、磨料组合物的约5wt％至约20wt％或约0.001wt％或更少，或者小于、等于或大于约0.01wt％、0.1wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、22wt％、24wt％、26wt％、28wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％或约50wt％、或更多。该一种或多种孔诱导剂可形成磨料组合物的任何合适的体积比例，诸如磨料组合物的约0.001vol％至约50vol％，、磨料组合物的约5vol％至约20vol％，或约0.001vol％或更小，或者小于、等于或大于约0.01vol％、0.1vol％、1vol％、2vol％、3vol％、4vol％、5vol％、6vol％、7vol％、8vol％、9vol％、10vol％、11vol％、12vol％、13vol％、14vol％、15vol％、16vol％、17vol％、18vol％、19vol％、20vol％、22vol％、24vol％、26vol％、28vol％、30vol％、35vol％、40vol％、45vol％或约50vol％、或更多。
磨料组合物可以包括磨料颗粒。该磨料组合物可以包括一种类型的磨料颗粒或多于一种类型的磨料颗粒。该一种或多种磨料颗粒可以形成磨料组合物的任何合适的比例，诸如磨料组合物的约1wt％至约99wt％、约50wt％至约95wt％或约1wt％或更少，或者小于、等于或大于约2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、82wt％、84wt％、86wt％、88wt％、90wt％、91wt％、92wt％、93wt％、94wt％、95wt％、96wt％、97wt％、98wt％或约99wt％或更多。磨料颗粒可以包括碳化物、氧化物(例如，氧化铝，诸如熔融氧化铝)、氮化物、硼化物、金刚石、陶瓷、金属、玻璃或它们的组合。磨料颗粒可以为或者可以包括由硬质材料形成的磨粒(例如，至少约7的Mohs硬度)。磨料颗粒可以包括磨料附聚物、未附聚磨料颗粒以及它们的组合。在一些实施方案中，磨料颗粒可包括或由无机材料诸如碳化物、氧化物、氮化物、硼化物以及它们的组合制成。在一些实施方案中，磨料颗粒可以是或包括超磨料颗粒材料，诸如金刚石或立方氮化硼。在一些实施方案中，磨料颗粒可包括或包含陶瓷颗粒，其包括例如α氧化铝、镁铝尖晶石和使用溶胶-凝胶前体α氧化铝颗粒制备的稀土六方晶型铝酸盐的微晶。其它磨料颗粒可以包括熔融氧化铝、经热处理的氧化铝、白色熔融氧化铝、陶瓷氧化铝材料(诸如可以商品名3M CERAMICABRASIVE GRAIN(从美国明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota))商购获得的那些)、黑色碳化硅、绿色碳化硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、石榴石、熔融氧化铝氧化锆、溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒、氧化铁、氧化铬(chromia)、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、硅酸盐、氧化锡、二氧化硅(诸如石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)、硅酸盐(诸如滑石、粘土(例如，蒙脱石)、长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、铝硅酸钠、硅酸钠)、燧石、金刚砂和它们的组合。磨料颗粒可以是或可以包括压碎的颗粒和/或成形的颗粒(例如，陶瓷成形磨料颗粒)。磨料颗粒可为经涂覆的(例如涂覆有偶联剂)，或者可以不含涂层。
磨料组合物可以包含粘结剂。磨料组合物可以包含一种粘结剂或多于一种粘结剂。粘结剂可以将磨料组合物粘合在一起。在一些实施方案中，粘结剂可以在加热之前将磨料组合物粘结在一起，但在多孔磨料体(例如，临时粘结剂，其可以在加热期间分解或热解)中可以更少地粘结或者没有粘结作用。在一些实施方案中，粘结剂可以在加热期间发生物理变化(例如，凝固和硬化之后熔化或软化)或化学变化(例如，在固化期间交联或形成化学键)，使得粘结剂将多孔磨料体粘结在一起。该一种或多种粘结剂可以形成磨料组合物的任何合适的比例，诸如磨料组合物的约1wt％至约80wt％，磨料组合物的约5wt％至约20wt％，或约1wt％或更少，或约2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、22wt％、24wt％、26wt％、28wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％或约80wt％或更多。
临时粘结剂可以包括糊精(例如，马铃薯淀粉)、多糖、聚乙二醇、聚丙烯酸酯、粘合剂、有机树脂(例如，尿素/甲醛树脂)、蜡或它们的组合。
在多孔磨料体中具有粘结效果的粘结剂可以是任何合适的粘结剂。该粘结剂可以是玻璃态(例如，玻璃状)无机材料(例如，用于多孔的玻璃化磨料体)、金属氧化物、非金属氧化物、硅酸盐、矿物、金属、可固化组分(例如，用于多孔树脂磨料体)或它们的组合。粘结剂可以是玻璃状粘结剂(例如，玻璃材料，诸如玻璃料，或在加热时形成玻璃的材料)、有机树脂或它们的组合。
金属氧化物玻璃状粘结剂可以包括氧化硅、氧化镁、氧化钙、氧化钡、氧化锂、氧化钠、氧化钾、氧化铁、氧化钛、氧化锰、氧化锌，以及可表征为颜料的金属氧化物，诸如氧化钴、氧化铬、或氧化铁、以及它们的组合。
非金属氧化物可以包括氧化硼、磷氧化物以及它们的组合。非金属化合物的合适的示例包含硼酸。
硅酸盐可以包括硅酸铝、硼硅酸盐、硅酸钙、硅酸镁、硅酸钠、硅酸锂以及它们的组合。
矿物质可以包括粘土、长石、高岭土、硅灰石、硼砂、石英、苏打灰、石灰石、白云石、白垩以及它们的组合。
可固化组分可以是任何合适的可固化组分，诸如本文描述的任何可固化的组分，诸如虫胶、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、氨基甲酸乙酯、天然树脂、环氧基树脂、呋喃基树脂、酚醛基树脂、尿素/聚醛树脂、丙烯酸类树脂或它们的组合。
制造多孔玻璃化磨料体期间，粉末形式的玻璃状粘结剂可以与临时粘结剂(通常为有机粘结剂)混合。玻璃化粘结剂还可以由玻璃料(例如从约1％至100％的任何数量的玻璃料，但通常是20％至100％的玻璃料)形成。玻璃料为在其用于玻璃状粘结前体组合物之前已被预焙烧以用于形成多孔玻璃化磨料体的玻璃状粘结相的组合物。如本文所用，术语“玻璃料”是一种材料，该材料通过充分共混包括一种或多种玻璃料形成组分的混合物，然后加热(也称为预焙烧)混合物至至少足以使其熔化的温度；冷却玻璃并且将其磨碎而形成。玻璃料粘结剂中使用的常见材料的一些示例包括长石、硼砂、石英、苏打灰、氧化锌、白垩粉、三氧化锑、二氧化钛、氟硅酸钠、燧石、冰晶石、硼酸以及它们的组合。这些材料通常作为粉末混合在一起，焙烧以熔融该混合物，并且然后可以冷却熔融混合物。冷却的混合物被粉碎并筛分至非常细的粉末，并且然后用作第一粘结剂。
磨料组合物可以包括任何其它合适的组分，诸如二级孔诱导剂，溶剂(例如，水、有机溶剂、油或它们的组合)、润滑剂、加工助剂、填料、着色剂(例如，染料或颜料)、粘合剂或它们的组合。
孔诱导剂和由其形成的孔。
在各种实施方案中，本发明提供了一种孔诱导剂。该孔诱导剂可以是可以用于执行本文所述方法的实施方案的任何合适的孔诱导剂。在介质内(诸如在磨料组合物内)加热时，介质中的孔诱导剂体积减小以在介质中形成诱导孔。虽然在加热期间，孔诱导剂的一种或多种组分可以挥发(例如，经由升华或沸腾转变成气体)，但这些一种或多种孔诱导剂的组分不再在介质中，并且在确定介质中的孔诱导剂的体积减小时不被考虑。为确定介质中的孔诱导剂的体积减小，将介质中的孔诱导剂的起始体积与介质中剩余的孔诱导剂的最终体积进行比较。
多孔磨料体中的诱导孔是多孔磨料体的非固有的孔隙率的方面。相比之下，多孔磨料体的固有的孔隙率能够独立于非固有的孔隙率，并且可以包括由多孔磨料体的各种组分的自然填充效率低下、焙烧期间玻璃粘结脱气或多孔磨料体形成自然的其它事件引起的孔。在各个实施方案中，可以操纵多孔磨料体中的固有孔隙率，诸如通过调整磨料组合物中磨料颗粒的长宽比。
多孔磨料体中的诱导孔可以在形状和位置上基本对应于加热之前磨料组合物中的孔诱导剂的形状和位置。诱导孔可以在尺寸上大约对应于加热之前磨料组合物中孔诱导剂的尺寸。在加热之前，每个诱导孔的体积可独立地为在加热对应于诱导孔的孔诱导剂之前磨料组合物中的孔诱导剂体积的约50％至约100％或约70％至约95％，或约50％或更少，或少于、等于或多于约55％、60％、65％、70％、72％、74％、76％、78％、80％、82％、84％、86％、88％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或约100％。
本发明不限于在加热磨料组合物以形成多孔磨料体期间孔诱导剂的体积减小的任何特定机制。在一些实施方案中，在加热期间，孔诱导剂的一种或多种组分可以熔化或变成可流动的，诸如中空组分。当中空组分熔化或变得可流动时，该组分可以从包含开放空间的中空壳体转变为体积显著减小的非中空形状或分布。在一些实施方案中，在加热期间，孔诱导剂的一种或多种组分蒸发、升华、分解、热解或进行它们的组合。
孔诱导剂可具有无规形状。孔诱导剂可为成形的孔诱导剂，使得孔诱导剂为三维几何形状，诸如相同形状或不同形状，诸如四面体、正方棱锥、六方棱锥、正方体、长方体、三棱柱、八面体、五棱柱、六棱柱、十二面体、球体、椭圆体、二十面体、圆锥体、圆柱体、它们中的任何一个的部分、或它们的任何组合。
孔诱导剂可以具有任何合适的尺寸。孔诱导剂的尺寸可相等，或者孔诱导剂可包括多于一个的尺寸。孔诱导剂的粒径(例如，最大尺寸)可以为约0.1微米至约10,000微米，或约200微米至约1,500微米，或约0.1微米或更小，或小于、等于或大于约1微米、2微米、4微米、6微米、10微米、15微米、20微米、25微米、50微米、100微米、150微米、200微米、250微米、300微米、350微米、400微米、450微米、500微米、550微米、600微米、650微米、700微米、750微米、800微米、850微米、900微米、950微米、1,000微米、1,050微米、1,100微米、1,150微米、1,200微米、1,250微米、1,300微米、1,350微米、1,400微米、1,450微米、1,500微米、1,600微米、1,700微米、1,800微米、1,900微米、2,000微米、2,250微米、2,500微米、2,750微米、3,000微米、3,500微米、4,000微米、4,500微米、5,000微米、6,000微米、7,000微米、8,000微米、9,000微米或约10,000微米或更多。
孔诱导剂可以包括中空玻璃填料。中空玻璃填料可以具有任何合适的形状，使得中空空间存在于中空玻璃填料颗粒内。中空空间可以是封闭的(例如，基本上与外部环境密封)或开放的(例如，不完全与环境密封，但仍包括中空区域并且足以从中空区域排除周围材料)。当中空玻璃填料熔化或变得可流动时，中空玻璃填料可以从包含开放空间的中空壳体转变为体积显著减小的非中空形状或分布。中空玻璃填料可以是玻璃泡或玻璃球体。中空玻璃填料可以包括任何合适类型的玻璃，诸如碱石灰玻璃、熔融石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、铅氧化物玻璃、硅铝酸盐玻璃、氧化物玻璃、具有高氧化锆含量的玻璃或它们的组合。中空玻璃填料可以包括硼硅酸盐玻璃。孔诱导剂可以包括一种类型的中空玻璃填料或多于一种类型的中空玻璃填料。一种或多种中空玻璃填料可以形成孔诱导剂的任何合适比例，诸如孔诱导剂的约0.001wt％至约100wt％、约1wt％到约30wt％，或约0.001wt％或更少，或少于、等于、或大于约0.01wt％、0.1wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、8wt％、10wt％、12wt％、14wt％、16wt％、18wt％、20wt％、22wt％、24wt％、26wt％、28wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％、95wt％、96wt％、97wt％、98wt％、99wt％或更多，或约100wt％。中空玻璃填料可具有任何合适的粒径(例如，最大尺寸)，诸如约0.1微米至约1,000微米、约50微米至约100微米、约0.1微米或更小，或小于、等于或大于约1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、8微米、10微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米、50微米、55微米、60微米、65微米、70微米、75微米、80微米、85微米、90微米、95微米、100微米、105微米、110微米、115微米、120微米、125微米、130微米、135微米、140微米、145微米、150微米、160微米、170微米、180微米、190微米、200微米、225微米、250微米、275微米、300微米、350微米、400微米、500微米、600微米、800微米或约1,000微米或更多。
孔诱导剂可以包括固化组分。固化组分可以为任何合适的固化材料。固化组分可以为固化树脂、固化胶乳或它们的组合。孔诱导剂可以包括一种固化组分或多于一种固化组分。多种固化组分中的一种可以形成孔诱导剂的任何合适的比例，诸如孔诱导剂的约1wt％至约99wt％，孔诱导剂的约70wt％至约90wt％，或约1wt％或更少，或者小于、等于或大于约2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、8wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、62wt％、64wt％、66wt％、68wt％、70wt％、72wt％、74wt％、76wt％、78wt％、80wt％、82wt％、84wt％、86wt％、88wt％、90wt％、92wt％、94wt％、95wt％、96wt％、97wt％、98wt％、99wt％或约100wt％。孔诱导剂的固化组分可以是虫胶、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、氨基甲酸乙酯、天然树脂、环氧基树脂、呋喃基树脂、酚醛基树脂、尿素/聚醛树脂、丙烯酸类树脂或它们的组合的固化产物。孔诱导剂的固化组分可以是双酚A二缩水甘油醚树脂、丁氧基甲基丁基缩水甘油醚树脂、双酚A环氧氯丙烷树脂、双酚F树脂或它们的组合的固化产物。孔诱导剂的固化组分可以是丙烯酸类聚合物、丙烯酸酯聚合物、丙烯酸均聚物、丙烯酸酯均聚物、聚(丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸丁酯)、聚(丙烯酸2-乙基己酯)、丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸衍生物聚合物、甲基丙烯酸均聚物、甲基丙烯酸酯均聚物、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸2-乙基己酯)、丙烯酰胺甲基丙烷磺酸酯聚合物或其共聚物或衍生物、丙烯酸/丙烯酸酰胺甲基丙烷磺酸酯共聚物或它们的组合的固化产物。孔诱导剂的固化组分可以是三聚体酸、脂肪酸、脂肪酸衍生物、马来酸酐、丙烯酸、聚酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、醛、甲醛、二醛、戊二醛、半缩醛、释放醛的化合物、二酸卤化物、二卤化物、二氯化物、二溴化物、多元酸酸酐、柠檬酸、环氧化物、糠醛、醛缩合物、甲硅烷基改性的聚酰胺、多酸和多胺的缩合反应产物或它们的组合的固化产物。孔诱导剂的固化组分可以是丙烯酸酯和丙烯酸类树脂中的至少一种的固化产物。孔诱导剂的固化组分可以是三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸类树脂或它们的组合的固化产物。
孔诱导剂可以包含植物材料，诸如一种类型的植物材料或多于一种类型的植物材料。一种或多种植物材料可以形成孔诱导剂的任何合适的比例，诸如孔诱导剂的约0.001wt％至约100wt％、约1wt％至约30wt％，或约0.001wt％或更少，或小于、等于或大于约0.01wt％、0.1wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、8wt％、10wt％、12wt％、14wt％、16wt％、18wt％、20wt％、22wt％、24wt％、26wt％、28wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％、95wt％、96wt％、97wt％、98wt％、99wt％或更大或约100wt％。植物材料可以是来自壳、种子、木材或它们的组合的产物。植物材料可以是核桃壳、核桃壳粉、椰子壳、椰子壳粉或它们的组合。
孔诱导剂可以包含热挥发性、可热分解或可热解组分，诸如一种此类组分或多于一种此类组分。一种或多种热挥发性、可热分解或可热解组分可以形成孔诱导剂的任何合适的比例，诸如孔诱导剂的约0.001wt％至约100wt％、约1wt％至约30wt％，或约0.001wt％或更少，或者小于、等于或大于约0.01wt％、0.1wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、8wt％、10wt％、12wt％、14wt％、16wt％、18wt％、20wt％、22wt％、24wt％、26wt％、28wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％、95wt％、96wt％、97wt％、98wt％、99wt％或更多，或约100wt％。热挥发性、可热分解或可热解组分可以为凝胶、萘、γ吡喃酮(例如，乙基麦芽酚、甲基麦芽酚等等)、尿素、聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、糊精、多糖、聚丙烯酸酯、粘合剂、树脂或它们的组合。热挥发性、可热分解或可热解材料可以为乙基麦芽酚。
多孔磨料体。
在各种实施方案中，本发明提供了一种多孔磨料体。多孔磨料体可以为任何合适的多孔磨料体，该多孔磨料体可以使用本文所述的形成多孔磨料体的方法的实施方案制成。多孔磨料体可以包括已减小体积以在多孔磨料体中形成诱导孔的孔诱导剂。在多孔磨料体中，来自体积减小的孔诱导剂的残余材料可存在于其中的孔的内表面之上或附近。残余材料可以包括在加热期间熔化、热解或降解的孔诱导剂中的材料，并且可基本上不含在加热期间升华或蒸发的孔诱导剂中的材料。
多孔磨料体可以为适于磨削或研磨基底的任何合适的形式。例如，多孔磨料体可以为磨料砂轮、切割轮、磨刀石、磨石或它们的组合。在一些实施方案中，多孔磨料体可以为多孔玻璃化磨料体。在一些实施方案中，多孔磨料体可以是多孔类树脂磨料体，或另一种类型的多孔磨料体。
诱导孔、其它孔或它们的组合可以形成多孔磨料体的任何合适的体积比例，诸如多孔磨料体的约0.001vol％至约50vol％、多孔磨料体的约5vol％至约20vol％，或约0.001vol％或更少，或者小于、等于或大于约0.01vol％、0.1vol％、1vol％、2vol％、3vol％、4vol％、5vol％、6vol％、7vol％、8vol％、9vol％、10vol％、11vol％、12vol％、13vol％、14vol％、15vol％、16vol％、17vol％、18vol％、19vol％、20vol％、22vol％、24vol％、26vol％、28vol％、30vol％、35vol％、40vol％、45vol％，或约50vol％或更多。
多孔磨料体可以具有任何合适的密度，诸如约1.3g/cm3至约2.7g/cm3，约1.7g/cm3至约2.0g/cm3，或约1.3g/cm3或者更少，或少于、等于或大于约1.4g/cm3、1.5g/cm3、1.55g/cm3、1.6g/cm3、1.65g/cm3、1.7g/cm3、1.75g/cm3、1.8g/cm3、1.85g/cm3、1.9g/cm3、1.95g/cm3、2g/cm3、2.1g/cm3、2.2g/cm3、2.3g/cm3、2.4g/cm3、2.5g/cm3、2.6g/cm3、2.7g/cm3或更多。
实施例
通过参考以举例说明的方式提供的以下实施例可以更好地理解本发明的各种实施方案。本发明不限于本文给出的实施例。
除非另有说明，否则实施例及本说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比等均以重量计。除非另外说明，否则所有其它试剂均得自或购自精细化学品供应商诸如密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Company,St.Louis,Missouri)，或者可通过已知的方法合成。
在实施例中使用的材料的缩写和描述列于表1中。
表1
Figure BDA0001872213230000141
Figure BDA0001872213230000151
实施例1成形孔诱导剂。
将99wt％的TMPTA和1wt％的PI的混合物(10克)与2克GB组合，并且用刮刀彻底混合。将PT1用PO涂覆并使其风干。用刮刀将TMPTA/PI/GB混合物(填充组合物)铺展到工具腔体中。填充的工具随后被置于(填充侧向上)铝支撑板上，将聚乙烯释放膜层(得自耐恒集团公司，卡里，北卡罗来纳州(Loparex Inc.,Cary,North Carolina))施加到填充的工具腔的顶部，并且将石英板置于释放膜上。将该组件暴露于用于固化TMPTA的UV光源。然后使包含固化组合物的工具在超声变幅杆下通过，以移去固化的成形孔诱导剂。成形孔诱导剂的显微照片在图1A至图1B中示出。图1A示出了20X放大倍数下的成形孔诱导剂。图1B示出了在50X放大倍数下的成形孔诱导剂。成形孔诱导剂具有720微米的最大尺寸。
实施例2成形孔诱导剂。
与实施例1相同地进行实施例2，不同的是填充组合物包含12克TMPTA/PI混合物、2克GB和2克EM。
实施例3成形孔诱导剂。
与实施例1相同地制备实施例3，不同的是：1)包含10克AC3和2克GB的可热固化的填充组合物取代可UV固化的填充组合物；以及2)将填充的工具在100华氏度(38摄氏度)下固化2小时(无UV固化)。
实施例4比较例NAP孔诱导剂。
提供了NAP孔诱导剂，其为无规形状的，并且具有大约700微米至1400微米的尺寸。
实施例5玻璃化测试棒。
使用以下过程制备具有比较例4NAP孔诱导剂的玻璃化测试棒：将18.35克API、45.87克AP2、27.52克AP3、8.26克V601、0.95克TB1、3.55克TB2和10克NAP的组合物彻底混合。将二分之一(56克)混合物置于矩形空腔尺寸为120mm×12mm×50mm高度的钢筋模具的顶部中并使其平整，其中底部冲头在填充约13mm至15mm时延伸进入模具底部。通过插入顶部冲头关闭模具并在3000磅(1361千克)的载荷下进行压制。从模具中取出棒，并且重复该过程以产生第二根棒。然后将每根棒置于松散的AP4上并且放进烘箱以用于根据如表2所示的时间表进行烧制。
表2
Figure BDA0001872213230000161
Figure BDA0001872213230000171
玻璃化测试棒中所得孔的扫描电子显微镜(SEM)显微照片在图2A至图2B中示出。玻璃化测试棒的密度为1.77g/cm3。
下面按照相同的过程制备玻璃化测试棒，不同的是使用10克实施例1的成形孔诱导剂代替NAP孔诱导剂。所得的玻璃化棒具有均匀地分布在整个棒上的均匀的成形孔。玻璃化测试棒中所得孔的SEM显微照片在图3A至图3C中示出。图4A至图4B示出了该玻璃化测试棒的显微照片，其中图4A为2X放大倍数，并且图4B为20X放大倍数。玻璃化测试棒的物理特性在表3中示出。
表3玻璃化测试棒的物理特性。
焙烧前 焙烧后
重量 56.0g 49.5g
高度 18.25mm 18.25mm
厚度 12mm 12mm
长度 120mm 120mm
密度 2.131g/mm3 1.884g/cm3
尽管将已采用的术语和表达用作描述而非限制术语，并且非旨在使用此类术语和表达而排除所示和所描述的特征或其部分的任何等同物，但是应认识到，在本发明的实施方案的范围内的各种修改是可能的。因此，应当理解，尽管本发明已通过特定的实施方案和任选的特征而具体公开，但是本领域的技术人员可推出本文所公开的概念的修改和变型，并且此类修改和变型被视为在本发明的实施方案的范围内。
附加的实施方案
提供了以下示例性实施方案，其编号不应被解释为指定重要性水平：
实施方案1提供一种形成多孔磨料体的方法，所述方法包括：加热包含孔诱导剂的磨料组合物，以形成所述多孔磨料体，其中在加热期间所述多孔磨料体中的所述孔诱导剂体积减小以在所述多孔磨料体中形成诱导孔。
实施方案2提供根据实施方案1所述的方法，其中所述多孔磨料体为磨料砂轮、切割轮、磨刀石、磨石或它们的组合。
实施方案3提供根据实施方案1至2中任一项所述的方法，还包括形成所述磨料组合物。
实施方案4提供根据实施方案1至3中任一项所述的方法，还包括形成所述孔诱导剂。
实施方案5提供根据实施方案4所述的方法，其中形成所述孔诱导剂包括使孔诱导剂起始材料组合物固化，以提供所述孔诱导剂。
实施方案6提供根据实施方案5所述的方法，其中形成所述孔诱导剂还包括在所述固化之前将所述孔诱导剂起始材料组合物置于模具中，其中在所述孔诱导剂起始材料组合物处于所述模具中时，执行所述固化，还包括在所述固化之后从所述模具移除所述孔诱导剂。
实施方案7提供根据实施方案1至6中任一项所述的方法，其中所述磨料组合物为压制的磨料组合物。
实施方案8提供根据实施方案1至7中任一项所述的方法，还包括在所述加热之前压制所述磨料组合物。
实施方案9提供根据实施方案8所述的方法，其中所述压制包括约0.001kg/mm2至约1,000kg/mm2的压力。
实施方案10提供根据实施方案8至9中任一项所述的方法，其中所述压制包括约0.1kg/mm2至约10kg/mm2的压力。
实施方案11提供根据实施方案1至10的任一项所述方法，其中所述诱导孔在形状和位置上基本对应于所述加热之前所述磨料组合物中的所述孔诱导剂的形状和位置。
实施方案12提供根据实施方案1至11中任一项所述的方法，其中所述诱导孔在尺寸上大约对应于所述加热之前所述磨料组合物中的所述孔诱导剂的尺寸。
实施方案13提供根据实施方案12所述的方法，其中所述诱导孔的体积为所述加热之前所述磨料组合物中的所述孔诱导剂的体积的约50％至约100％。
实施方案14提供根据实施方案12至13中任一项所述的方法，其中所述诱导孔的体积为所述加热之前所述磨料组合物中的所述孔诱导剂的体积的约70％至约95％。
实施方案15提供根据实施方案1至14中任一项所述的方法，其中在所述加热期间所述孔诱导剂的一种或多种组分熔化或变成可流动的。
实施方案16提供根据实施方案1至15中任一项所述的方法，其中在所述加热期间所述孔诱导剂的一种或多种组分蒸发、升华、分解、热解或进行它们的组合。
实施方案17提供根据实施方案1至16中任一项所述的方法，其中所述磨料组成物在所述加热期间经历体积收缩以形成所述多孔磨料体。
实施方案18提供根据实施方案17所述的方法，其中所述磨料组合物的体积比所述多孔磨料体的所述体积大约1％至约50％。
实施方案19提供根据实施方案17至18中任一项所述的方法，其中所述磨料组合物的体积比所述多孔磨料体的所述体积大约10％至约25％。
实施方案20提供根据实施方案1至19中任一项所述的方法，其中所述加热包括玻璃化，其中所述多孔磨料体包括多孔玻璃化磨料体。
实施方案21提供根据实施方案1至20中任一项所述的方法，其中所述加热包括约200℃至约5000℃的温度。
实施方案22提供根据实施方案1至21中任一项所述的方法，其中所述加热包括约800℃至约1000℃的温度。
实施方案23提供根据实施方案1至22中任一项所述的方法，其中所述孔诱导剂为所述磨料组合物的约0.001wt％至约50wt％。
实施方案24提供根据实施方案1至23中任一项所述的方法，其中所述孔诱导剂为所述磨料组合物的约5wt％至约20wt％。
实施方案25提供根据实施方案1至24中任一项所述的方法，其中所述孔诱导剂为成形孔诱导剂。
实施方案26提供根据实施方案1至25中任一项所述的方法，其中所述孔诱导剂为三维几何形状。
实施方案27提供根据实施方案1至26中任一项所述的方法，其中所述孔诱导剂为四面体、正方棱锥、六方棱锥、立方体、长方体、三棱柱、八面体、五棱柱、六棱柱、十二面体、球体、椭圆体、二十面体、圆锥体、圆柱体、它们中的任何一个的部分、或它们的任何组合。
实施方案28提供根据实施方案1至27中任一项所述的方法，其中所述孔诱导剂的粒径为约0.1微米至约10,000微米。
实施方案29提供根据实施方案1至28中任一项所述的方法，其中所述孔诱导剂的粒径为约200微米至约1,500微米。
实施方案30提供根据实施方案1至29中任一项所述的方法，其中所述孔诱导剂包括中空玻璃填料。
实施方案31提供根据实施方案30所述的方法，其中所述中空玻璃填料为所述孔诱导剂的约0.001wt％至约100wt％。
实施方案32提供根据实施方案30至31中任一项所述的方法，其中所述中空玻璃填料为所述孔诱导剂的约1wt％至约30wt％。
实施方案33提供根据实施方案30至32中任一项所述的方法，其中所述中空玻璃填料为中空玻璃球体。
实施方案34提供根据实施方案30至33中任一项所述的方法，其中所述中空玻璃填料的粒径为约0.1微米至约1,000微米。
实施方案35提供根据实施方案30至34中任一项所述的方法，其中所述中空玻璃填料的粒径为约50微米至约100微米。
实施方案36提供根据实施方案30至35中任一项所述的方法，其中所述中空玻璃填料包括碱石灰玻璃、熔融石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、铅氧化物玻璃、硅铝酸盐玻璃、氧化物玻璃、具有高氧化锆含量的玻璃或它们的组合。
实施方案37提供根据实施方案30至36中任一项所述的方法，其中所述中空玻璃填料包括硼硅酸盐玻璃。
实施方案38提供根据实施方案1至37中任一项所述的方法，其中所述孔诱导剂包括固化组分。
实施方案39提供根据实施方案38所述的方法，其中所述孔诱导剂的所述固化组分为固化树脂、固化胶乳或它们的组合。
实施方案40提供根据实施方案1至39中任一项所述的方法，其中所述孔诱导剂的所述固化组分为所述孔诱导剂的约1wt％至约99wt％。
实施方案41提供根据实施方案1至40中任一项所述的方法，其中所述孔诱导剂的所述固化组分为所述孔诱导剂的约70wt％至约90wt％。
实施方案42提供根据实施方案38至41中的任一项所述的方法，其中所述孔诱导剂的所述固化组分是虫胶、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、氨基甲酸乙酯、天然树脂、环氧基树脂、呋喃基树脂、酚醛基树脂、尿素/聚醛树脂、丙烯酸类树脂或它们的组合的固化产物。
实施方案43提供根据实施方案38至42中任一项所述的方法，其中所述孔诱导剂的所述固化组分为丙烯酸酯和丙烯酸类树脂中的至少一种的固化产物。
实施方案44提供根据实施方案38至43中任一项所述的方法，其中所述孔诱导剂的所述固化组分为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸类树脂或它们的组合的固化产物。
实施方案45提供根据实施方案1至44中任一项所述的方法，其中所述孔诱导剂包含植物材料。
实施方案46提供根据实施方案45所述的方法，其中所述植物材料为所述孔诱导剂的约0.001wt％至约100wt％。
实施方案47提供根据实施方案45至46中任一项所述的方法，其中所述植物材料为所述孔诱导剂的约1wt％至约30wt％。
实施方案48提供根据实施方案45至47中任一项所述的方法，其中所述植物材料包括来自壳、种子、木材或它们的组合的产物。
实施方案49提供根据实施方案45至48中任一项所述的方法，其中所述植物材料包括核桃壳、核桃壳粉、椰子壳、椰子壳粉或它们的组合。
实施方案50提供根据实施方案1至49中任一项所述的方法，其中所述孔诱导剂包含热挥发、可热分解或可热解组分。
实施方案51提供根据实施方案50所述的方法，其中所述热挥发性、可热分解或可热解组分为所述孔诱导剂的约0.001wt％至约100wt％。
实施方案52提供根据实施方案50至51中任一项所述的方法，其中所述热挥发性、可热分解或可热解组分为所述孔诱导剂的约1wt％至约30wt％。
实施方案53提供根据实施方案50至52中任一项所述的方法，其中所述热挥发性、可热分解或可热解组分为凝胶、萘、γ吡喃酮、尿素、聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、糊精、多糖、聚丙烯酸酯、粘合剂、树脂或它们的组合。
实施方案54提供根据实施方案50至53中任一项所述的方法，其中所述热挥发性、可热分解或可热解材料为乙基麦芽酚。
实施方案55提供根据实施方案1至54中任一项所述的方法，其中所述磨料组合物还包含磨料颗粒。
实施方案56提供根据实施方案55所述的方法，其中所述磨料颗粒为所述磨料组合物的约1wt％至约99wt％。
实施方案57提供根据实施方案55至56中的任一项所述的方法，其中所述磨料颗粒为所述磨料组合物的约50wt％至约95wt％。
实施方案58提供根据实施方案55至57中任一项所述的方法，其中所述磨料颗粒包括碳化物、氧化物、氮化物、硼化物、金刚石、陶瓷、金属、玻璃或它们的组合。
实施方案59提供根据实施方案55至58中任一项所述的方法，其中所述磨料颗粒包括熔融氧化铝。
实施方案60提供根据实施方案1至59中任一项所述的方法，其中所述磨料组合物还包含粘结剂。
实施方案61提供根据实施方案60所述的方法，其中所述粘结剂为所述磨料组合物的约1wt％至约80wt％。
实施方案62提供根据实施方案60至61中的任一项所述的方法，其中所述粘结剂为所述磨料组合物的约5wt％至约20wt％。
实施方案63提供根据实施方案60至62中的任一项所述的方法，其中所述粘结剂是玻璃态的无机材料、金属氧化物、非金属氧化物、硅酸盐、矿物、金属、可固化组分或它们的组合。
实施方案64提供根据实施方案60至63中任一项所述的方法，其中所述粘结剂为玻璃状粘结剂、有机树脂或它们的组合。
实施方案65提供根据实施方案1至64中任一项所述的方法，其中所述磨料组合物还包括二级孔诱导剂。
实施方案66提供根据实施方案1至65中任一项所述的方法，其中所述多孔磨料体的密度为约1.3g/cm3至约2.7g/cm3。
实施方案67提供根据实施方案1至66中任一项所述的方法，其中所述多孔磨料体的密度为约1.7g/cm3至约2.0g/cm 3。
实施方案68提供通过实施方案1至67中任一项所述的方法制备的多孔玻璃化磨料体。
实施方案69提供一种形成多孔玻璃状磨料体的方法，所述方法包括：
加热包含孔诱导剂(所述孔诱导剂包含中空玻璃填料)的磨料组合物，以形成所述多孔玻璃状磨料体，其中在所述加热期间所述多孔玻璃状磨料体中的所述孔诱导剂体积减小以在所述多孔玻璃状磨料体中形成诱导孔。
实施方案70提供一种多孔磨料体，所述多孔磨料体包括：孔诱导剂，所述孔诱导剂体积减小以在多孔磨料体中形成诱导孔。
实施方案71提供孔诱导剂，其中在介质内加热时，所述介质中的所述孔诱导剂体积减小以在所述介质中形成诱导孔。
实施方案72提供根据实施方案1至71中任一项或任何组合所述的方法、多孔磨料体或孔诱导剂，并且任选地被构造成使得所列举的所有元素或选项可供使用或选择。

Claims (63)

1.一种孔诱导剂，其在介质内加热时，所述介质中的所述孔诱导剂体积减小以在所述介质中形成诱导孔，其中所述孔诱导剂具有由孔诱导剂起始材料组合物在模具中固化而形成的三维几何形状，并且所述孔诱导剂包括中空玻璃填料和30-99wt％的固化组分，其中在所述加热的过程中，所述中空玻璃填料熔化或变得能流动，由中空壳体转变为体积减小的非中空形状。
2.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述孔诱导剂为四面体、正方棱锥、六方棱锥、立方体、长方体、三棱柱、八面体、五棱柱、六棱柱、十二面体、球体、椭圆体、二十面体、圆锥体、圆柱体、它们中任何一个的部分、或它们的任何组合。
3.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述孔诱导剂的粒径为0.1微米至10,000微米。
4.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述孔诱导剂的粒径为200微米至1,500微米。
5.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述中空玻璃填料为所述孔诱导剂的0.001wt％至70wt％。
6.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述中空玻璃填料为所述孔诱导剂的1wt％至30wt％。
7.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述中空玻璃填料为中空玻璃球体。
8.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述中空玻璃填料的粒径为0.1微米至1,000微米。
9.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述中空玻璃填料的粒径为50微米至100微米。
10.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述中空玻璃填料包括碱石灰玻璃、熔融石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、铅氧化物玻璃、硅铝酸盐玻璃、氧化物玻璃、具有高氧化锆含量的玻璃或它们的组合。
11.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述中空玻璃填料包括硼硅酸盐玻璃。
12.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述孔诱导剂的所述固化组分为固化树脂、固化胶乳或它们的组合。
13.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述孔诱导剂的所述固化组分为所述孔诱导剂的35wt％至99wt％。
14.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述孔诱导剂的所述固化组分为所述孔诱导剂的70wt％至90wt％。
15.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述孔诱导剂的所述固化组分为虫胶、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、氨基甲酸乙酯、天然树脂、环氧基树脂、呋喃基树脂、酚醛基树脂、尿素/聚醛树脂、丙烯酸类树脂或它们的组合的固化产物。
16.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述孔诱导剂的所述固化组分为丙烯酸酯和丙烯酸类树脂中的至少一种的固化产物。
17.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述孔诱导剂的所述固化组分为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸类树脂或它们的组合的固化产物。
18.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述孔诱导剂包含植物材料。
19.根据权利要求18所述的孔诱导剂，其中所述植物材料为所述孔诱导剂的大于等于0.001wt％且小于70wt％。
20.根据权利要求18所述的孔诱导剂，其中所述植物材料为所述孔诱导剂的1wt％至30wt％。
21.根据权利要求18所述的孔诱导剂，其中所述植物材料包括来自壳、种子、木材或它们的组合的产物。
22.根据权利要求18所述的孔诱导剂，其中所述植物材料包括核桃壳、核桃壳粉、椰子壳、椰子壳粉或它们的组合。
23.根据权利要求1所述的孔诱导剂，其中所述孔诱导剂包含热挥发性、可热分解或可热解组分。
24.根据权利要求23所述的孔诱导剂，其中所述热挥发性、可热分解或可热解组分为所述孔诱导剂的大于等于0.001wt％且小于70wt％。
25.根据权利要求23所述的孔诱导剂，其中所述热挥发性、可热分解或可热解组分为所述孔诱导剂的1wt％至30wt％。
26.根据权利要求23所述的孔诱导剂，其中所述热挥发性、可热分解或可热解组分为凝胶、萘、γ吡喃酮、尿素、聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、糊精、多糖、聚丙烯酸酯、粘合剂、树脂或它们的组合。
27.根据权利要求23所述的孔诱导剂，其中所述热挥发性、可热分解或可热解材料为乙基麦芽酚。
28.一种形成多孔磨料体的方法，所述方法包括：
形成磨料组合物，所述磨料组合物包含磨料颗粒、玻璃状粘结剂前体和根据权利要求1-27中任一项所述的孔诱导剂，其中各孔诱导剂具有第一体积；
将所述磨料组合物加热至在多孔磨料体内形成玻璃状粘结的温度；
其中，在加热期间所述多孔磨料体中的所述孔诱导剂的体积从所述第一体积减小到第二体积，以在所述多孔磨料体中形成具有所述第二体积的诱导孔。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述多孔磨料体为磨料砂轮、切割轮、磨刀石、磨石或它们的组合。
30.根据权利要求28所述的方法，还包括形成所述孔诱导剂。
31.根据权利要求30所述的方法，其中形成所述孔诱导剂包括使孔诱导剂起始材料组合物固化，以提供所述孔诱导剂。
32.根据权利要求31所述的方法，其中形成所述孔诱导剂还包括在所述固化之前将所述孔诱导剂起始材料组合物置于模具中，其中在所述孔诱导剂起始材料组合物处于所述模具中时，执行所述固化，该方法还包括在所述固化之后从所述模具中移除所述孔诱导剂。
33.根据权利要求28所述的方法，其中所述磨料组合物为压制的磨料组合物。
34.根据权利要求28所述的方法，还包括在所述加热之前压制所述磨料组合物。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述压制包括0.001kg/mm2至1,000kg/mm2的压力。
36.根据权利要求34所述的方法，其中所述压制包括0.1kg/mm2至10kg/mm2的压力。
37.根据权利要求28所述的方法，其中所述诱导孔在形状和位置上基本对应于所述加热之前所述磨料组合物中的所述孔诱导剂的形状和位置。
38.根据权利要求28所述的方法，其中所述诱导孔在尺寸上对应于所述加热之前所述磨料组合物中的所述孔诱导剂的尺寸。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述诱导孔的体积为所述加热之前所述磨料组合物中的所述孔诱导剂的体积的50％至100％。
40.根据权利要求38所述的方法，其中所述诱导孔的体积为所述加热之前所述磨料组合物中的所述孔诱导剂的体积的70％至95％。
41.根据权利要求28所述的方法，其中在所述加热期间，所述孔诱导剂的一种或多种组分熔化或变成可流动的。
42.根据权利要求28所述的方法，其中在所述加热期间，所述孔诱导剂的一种或多种组分蒸发、升华、分解、热解或进行它们的组合。
43.根据权利要求28所述的方法，其中所述磨料组合物在所述加热期间经历体积收缩以形成所述多孔磨料体。
44.根据权利要求43所述的方法，其中所述磨料组合物的体积比所述多孔磨料体的体积大1％至50％。
45.根据权利要求43所述的方法，其中所述磨料组合物的体积比所述多孔磨料体的体积大10％至25％。
46.根据权利要求28所述的方法，其中所述加热包括玻璃化，其中所述多孔磨料体包括多孔玻璃化磨料体。
47.根据权利要求28所述的方法，其中所述加热包括200℃至5000℃的温度。
48.根据权利要求28所述的方法，其中所述加热包括800℃至1000℃的温度。
49.根据权利要求28所述的方法，其中所述孔诱导剂为所述磨料组合物的0.001wt％至50wt％。
50.根据权利要求28所述的方法，其中所述孔诱导剂为所述磨料组合物的5wt％至20wt％。
51.根据权利要求28所述的方法，其中所述磨料颗粒为所述磨料组合物的1wt％至99wt％。
52.根据权利要求28所述的方法，其中所述磨料颗粒为所述磨料组合物的50wt％至95wt％。
53.根据权利要求28所述的方法，其中所述磨料颗粒包括碳化物、氧化物、氮化物、硼化物、金刚石、陶瓷、金属、玻璃或它们的组合。
54.根据权利要求28所述的方法，其中所述磨料颗粒包括熔融氧化铝。
55.根据权利要求28所述的方法，其中所述粘结剂前体为所述磨料组合物的1wt％至80wt％。
56.根据权利要求28所述的方法，其中所述粘结剂前体为所述磨料组合物的5wt％至20wt％。
57.根据权利要求28所述的方法，其中所述粘结剂为玻璃态的无机材料、金属氧化物、非金属氧化物、硅酸盐、矿物、金属、可固化组分或它们的组合。
58.根据权利要求28所述的方法，其中所述磨料组合物还包含二级孔诱导剂。
59.根据权利要求28所述的方法，其中所述多孔磨料体的密度为1.3g/cm3至2.7g/cm3。
60.根据权利要求28所述的方法，其中所述多孔磨料体的密度为1.7g/cm3至2.0g/cm3。
61.一种通过根据权利要求28所述的方法制备的多孔玻璃化磨料体。
62.一种形成多孔玻璃状磨料体的方法，所述方法包括：
加热包含根据权利要求1-27中任一项所述的孔诱导剂的磨料组合物，以形成所述多孔玻璃状磨料体，其中在所述加热期间所述多孔玻璃状磨料体中的所述孔诱导剂体积减小以在所述多孔玻璃状磨料体中形成诱导孔。
63.一种多孔磨料体，所述多孔磨料体包括：根据权利要求1-27中任一项所述的孔诱导剂，所述孔诱导剂的体积已从初始体积减小到诱导孔体积，以在所述多孔磨料体中形成诱导孔。
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