CN109776922A

CN109776922A - 一种蜡/弹性树脂复粒、其制法及在制作抛光轮中的应用

Info

Publication number: CN109776922A
Application number: CN201910084811.7A
Authority: CN
Inventors: 李珮豪; 彭波
Original assignee: TIANJIN BAIENWEI NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Tianjin zoyuan New Material Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2019-05-21
Anticipated expiration: 2039-01-29
Also published as: CN109776922B

Abstract

本发明涉及一种蜡/弹性树脂复粒、其制法及在制作抛光轮中的应用。所述抛光轮主要包括不饱和聚酯树脂、磨料、填料和蜡/弹性树脂复粒，其中所述蜡/弹性树脂复粒由体积百分比为30～70vol％的蜡和70～30vol％的弹性树脂组成，复粒颗粒尺寸为200～1500μm。将蜡/弹性树脂复粒应用于树脂抛光轮的制备中，得到的树脂抛光轮兼具抛光和上蜡的双重效果，在提高抛光轮的加工效率同时，亦实现了高抛光品质。

Description

一种蜡/弹性树脂复粒、其制法及在制作抛光轮中的应用

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种蜡/弹性树脂复粒、其制法及在制作抛光轮中的应用。

背景技术

对于材料的抛光面而言，在抛光面上涂覆一层蜡质材料是符合要求的。蜡质材料因质地软而容易附着、渗入到材料的孔隙或凹陷，可隔离空气、水及粉尘对抛光表面的附着和损伤，对表面起到保护性作用，同时表面上存在蜡质材料，提高了材料的表面光泽度，且触感良好，对于装饰性材料显得更为重要。因此，在材料的装饰性面上，“打蜡”是一种常规工艺。

当前对石材、玻璃、陶瓷、金属等材料的磨削/抛光，广泛采用不饱和聚酯树脂结合剂抛光轮，所述抛光轮包括作为结合剂的不饱和聚酯树脂、作为磨料的碳化硅或氧化铝等硬质磨料以及各种惰性/助磨性填料。由于原料组成中不饱和聚酯树脂是液体树脂，采用树脂浇铸成型工艺，因此，也称作为浇铸型树脂抛光轮。

在常规抛光轮中，一致希望加入蜡类材料。从原理上讲，与不饱和聚酯树脂呈非反应性的蜡是可以加入抛光轮中作为上光填料。但在不饱和聚酯树脂抛光轮的制作过程中，当液体树脂固化时，抛光轮的表面峰值温度达到120℃以上，内部温度则超过150℃，在这样的温度下，粉末状的蜡将溶化并聚集在一起，由于蜡质材料密度(一般为0.90～1.00g/cm³)低于不饱和聚酯树脂(一般为1.15～1.20g/cm³)，所以蜡类材料将从抛光轮内部由下至上的浮出，产生出蜡的表层，故由此制作的抛光轮内部组织中，几乎只存在很少量的蜡，在抛光期间起到提高光泽度的效果极其有限。

在树脂体系中合并入蜡质材料的另一种方式，可采用固化热峰值低于蜡类材料熔点的树脂，但若如此选择，不仅树脂原材料的成本将大幅度提高，且机械性能亦很难满足抛光轮的需求，在综合性价比上远低于不饱和聚酯树脂。

为解决这一问题，提出了先制作出多孔砂轮，随后对多孔砂轮进行蜡类材料的浸渍的方法，由此使抛光轮分布蜡类材料，实现抛光和打蜡工艺的合并，但是该方案延长了抛光轮的制作工艺路线，由此提高了成本。

因此，在不饱和聚酯树脂作为结合剂制备抛光轮的体系下，还缺乏蜡类材料有效实用的方法。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种蜡/弹性树脂复粒、其制法及及在制作抛光轮中的应用。采用所述蜡/弹性树脂复粒替代纯蜡类材料，用在以不饱和聚酯树脂为结合剂制备的抛光轮中，能有效解决现有树脂抛光轮中易出现的蜡类材料熔融迁移至表层的问题，使得蜡在抛光轮中分布更加均匀，得到的树脂抛光轮兼具抛光和上蜡的双重效果，在提高抛光轮的加工效率同时，亦实现了高抛光品质。

本发明的方案为，提供一种蜡/弹性树脂复粒，由如下体积百分比的组分组成：30～70vol％的蜡和70～30vol％的弹性树脂。

其中，本发明所述的蜡，是一类呈油质、在常温下呈固态、具有可塑性、易熔化、不溶于水的任意蜡或类蜡材料，其熔点为55～120℃、粒度为1～20μm、密度0.90～1.00g/cm³。是对石材等装饰材料表面起到保护作用的，提高表面光泽度的，能提高装饰性效果的任意蜡或蜡的衍生物，或具有同等性质的类蜡质材料。

经发明人反复验证，当蜡在复粒中的体积比低于30vol％时，蜡的总量不够，打蜡效果不明显；当蜡在复粒中的体积比高于70vol％，则会使复粒表面的蜡露出量过高；当蜡的体积比例处于30～70vol％的范围内时，复粒中弹性树脂能将其包埋并隔离。后续将蜡/弹性树脂复粒作为制备抛光轮的混料时，由于弹性树脂的热固性特征，使得复粒在受热状态下不会出现类似热塑性树脂容易出现的塑性变形和二次熔化的现象，避免了在制备抛光轮过程中，当不饱和聚酯树脂出现约110～130℃的热峰温度时，蜡类材料熔融聚集及析出的情况。即在上述范围内，蜡在抛光轮中能均匀分布，抛光打蜡效果佳。

本发明再提供一种蜡/弹性树脂复粒的制备方法，包括如下步骤：

(1)将蜡与弹性树脂预聚体均质混合，得混合物a；

(2)将步骤(1)所得混合物a进行浇铸固化，完毕后得蜡/弹性树脂复合材料；

(3)将步骤(2)所得蜡/弹性树脂复合材料粉碎，得蜡/弹性树脂复粒。

优选地，步骤(1)中，所述蜡的粒度为1～20μm。

优选地，步骤(1)中，所述蜡为植物蜡、矿物蜡或石油蜡。

优选地，步骤(1)中，所述弹性树脂为热固性树脂。在常温下未固化弹性树脂呈液态，其包括液态弹性聚氨酯、液态弹性环氧树脂等，且可在常温条件下固化。

优选地，步骤(2)中，所述固化的温度为25～60℃；固化时间为0.5～10h。

优选地，步骤(2)中，所述固化完毕后弹性树脂邵氏硬度为40～80HD。

优选地，步骤(3)中，所述粉碎至粒度为200～1500μm。其中，需要强调的是所述石墨/弹性复粒的尺寸粒度为200～1500μm是指复粒截面最大尺寸为200～1500μm，颗粒可以呈柱状、条状、三棱锥、六面体或各种不规则形状，亦可以是单一形状或混合形状。

经发明人反复验证，当复粒粒度低于200μm时，一方面将增加复粒的加工难度，另一方面则由于比表面积增加使得蜡在复粒表面露出占比增高，将导致蜡的损耗；当复粒粒度高于1500μm时，则复粒在抛光轮上的分散点过少，削弱打蜡的效能，降低抛光和打蜡的品质。

本发明还提供一种蜡/弹性树脂复粒在制作抛光轮中的应用。

本发明继续提供一种抛光轮的制备方法，包括如下步骤：

(i)将蜡/弹性树脂复粒、磨料、填料和不饱和聚酯树脂混合进行均质，得混合物A；

(ii)向步骤(i)所得混合物A中加入固化剂和促进剂再次混合，进行浇铸固化成型，即得抛光轮。

其中，发明抛光轮所使用的不饱和聚酯树脂结合剂可以是常规使用的任意类型。众所周知不饱和聚酯树脂是一种粘滞状的液体混合物，通过对聚酯交联的不饱和单体溶化不饱和聚酯获得，例如苯乙烯。通过在不饱和聚酯树脂中呈现已知的过氧化物引发剂或过氧化物引发剂与固化促进剂的组合固化，可制作出固化不饱和聚酯树脂。所生产的固化树脂已开拓了极广的用途。不饱和聚酯一般通过α,β-不饱和二元酸例如马来酸酐、富马酸、衣康酸等，与二醇例如乙二醇、二甘醇、丙二醇、新戊二醇等的缩合反应制备，冷凝物的分子量优选为1000～3000。当使用不饱和单体对不饱和聚酯交联时，合用的一般是乙烯型单体，例如苯乙烯、乙烯基甲苯、二乙烯基苯、乙酸乙烯酯、丙烯酸酯等，尤其优选的是苯乙烯。对于交联的不饱和聚酯和不饱和单体的混合物，是一种水不溶性树脂质油状混合物，一般的混合比例为80:20～30:70，这称之为未固化不饱和聚酯树脂。常规的标准牌号有191不饱和聚酯树脂、196不饱和聚酯树脂等。

其中，所述磨料为熔融氧化铝、碳化硅、金刚石、刚玉、石榴石或玻璃粉；磨料的粒度以抛光的具体要求如材料切除量、表面粗糙度和亮度而定，粒度为5～400μm。

其中，所述填料是抛光轮中除了树脂结合剂和磨料之外的所有各种填充材料的统称，填料包括提高抛光性能、增强树脂体系的助磨性或功能性的填料，以及不影响性能前提下降低材料成本的惰性填料。填料具体可为呈固体颗粒状的云母、石英、二氧化钛、冰晶石、长石白铅矿、橄榄石、石膏、粘土、碳酸钙、白云石、氢氧化铝或二氧化硅，亦可为水溶性盐类的氯化钠、氯化钾、硫酸钾或硫酸钠。

就整体设计和发明思路而言，制备复粒所用的弹性树脂邵氏硬度为40～80HD，而制作抛光轮所用的不饱和聚酯树脂邵氏硬度为95～100HD。即采用了硬度有差异的双相树脂，亦可用于调整抛光轮整体表面的弹性模量，继而调节和改善了抛光轮在高速旋转受力时的抗形变能力和对工件表面的顺从性。通过将硬度存在差异的树脂相结合，改善了抛光轮的力学性能。

本发明的有益效果为：

本发明所述的蜡/弹性树脂复粒，控制其粒度范围在200～1500μm，当蜡类材料体积百分比为30～70vol％时，弹性树脂可对蜡类材料进行大部分的包埋和隔离，不会导致蜡类材料在复粒表面露出占比过高。从而采用所述蜡/弹性树脂复粒替代纯蜡类材料，能有效解决以不饱和聚酯树脂为主要原料制备抛光轮中易出现的蜡类材料熔融迁移至表层的问题，使得蜡在抛光轮中能均匀分布，抛光打蜡效果佳；再者，利用弹性树脂(邵氏硬度为40～80HD)与不饱和聚酯树脂(邵氏硬度为95～100HD)之间存在的硬度差异，有利于调整抛光轮整体表面的弹性模量，继而调节和改善了抛光轮在高速旋转受力时的抗形变能力和对工件表面的顺从性，加工品质及使用寿命均得到改善。

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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种蜡/弹性树脂复粒的制备方法，包括如下步骤：

(1)将396g粒度为5μm、密度为0.90g/cm³的低密度聚乙烯蜡粉与牌号为HC-8350的双组分市售弹性聚氨酯预聚物混合，其中A组分、B组分均为250g，均质混合后，得混合物a；

(2)将步骤(1)所得混合物a倒入矩形盘中，刮平摊均匀，构成厚度为0.3mm的浇铸层，在25℃条件下固化10h，完毕后得蜡/弹性树脂复合材料；

(3)将步骤(2)所得蜡/弹性树脂复合材料加工出宽度为300～500μm的线材料，随后再将线材料按300～500μm长度加工出颗粒，即得蜡/弹性树脂复粒。

经过检测，所得蜡/弹性树脂复粒中蜡占总体积的50％，复粒密度为1.03g/cm³，弹性树脂的邵氏硬度为50HD。

本实施例还提供一种树脂抛光轮的制备方法，包括如下步骤：

(i)将95g蜡/弹性树脂复粒、300g粒度为7μm的碳化硅、200g粒度为20μm的轻质碳酸钙、100g粒度为200μm的氯化钠和1000g牌号为191的不饱和聚酯树脂均匀混合，得混合物A；

(ii)向步骤(i)所得混合物A中加入15g固化剂过氧化甲乙酮和15g促进剂环烷酸钴，并浇铸成型，得外径165mm、中心孔径25mm及厚度为10mm的抛光轮。

实施例2

(1)将238g粒度为1μm、密度为1.00g/cm³的植物蜡粉与牌号为HC-8350的双组分市售弹性聚氨酯预聚物混合，其中A组分、B组分均为329g，均质混合后，得混合物a；

(2)将步骤(1)所得混合物a倒入矩形盘中，刮平摊均匀，构成厚度为0.3mm的浇铸层，在60℃条件下固化0.5h，完毕后得蜡/弹性树脂复合材料；

(3)将步骤(2)所得蜡/弹性树脂复合材料加工出宽度为1300～1500μm的线材料，随后再将线材料按1300～1500μm长度加工出颗粒，即得蜡/弹性树脂复粒。

经过检测，所得蜡/弹性树脂复粒中蜡占总体积的30％，复粒密度为1.07g/cm³，弹性树脂的邵氏硬度为40HD。

(i)将95g蜡/弹性树脂复粒、238g粒度为7μm的刚玉、222g粒度为20μm的二氧化钛、111g粒度为200μm的氯化钾和950g牌号为191的不饱和聚酯树脂均匀混合，得混合物A；

(ii)向步骤(i)所得混合物A中加入19g固化剂过氧化甲乙酮和9.5g促进剂环烷酸钴，并浇铸成型，得外径165mm、中心孔径25mm及厚度为10mm的抛光轮。

实施例3

(1)将554g粒度为20μm、密度为0.95g/cm³的矿物蜡与牌号为HC-8350的双组分市售弹性聚氨酯预聚物混合，其中A组分、B组分均为171g，均质混合后，得混合物a；

(2)将步骤(1)所得混合物a倒入矩形盘中，刮平摊均匀，构成厚度为0.3mm的浇铸层，在40℃条件下固化5h，完毕后得蜡/弹性树脂复合材料；

(3)将步骤(2)所得蜡/弹性树脂复合材料加工出宽度为200～250μm的线材料，随后再将线材料按200～250μm长度加工出颗粒，即得蜡/弹性树脂复粒。

经过检测，所得蜡/弹性树脂复粒中蜡占总体积的70％，复粒密度为1.01g/cm³，弹性树脂的邵氏硬度为80HD。

(i)将95g蜡/弹性树脂复粒、332g粒度为7μm的玻璃粉、160g粒度为20μm的二氧化硅、80g粒度为200μm的硫酸钠和1045g牌号为191的不饱和聚酯树脂均匀混合，得混合物A；

(ii)向步骤(i)所得混合物A中加入9.5g固化剂过氧化甲乙酮和19g促进剂环烷酸钴，并浇铸成型，得外径165mm、中心孔径25mm及厚度为10mm的抛光轮。

对比例1

本对比例提供一种树脂抛光轮的制备方法，其与实施例1的区别在于，将实施例1中的蜡/弹性树脂复粒替换为240g轻质碳酸钙，其余操作不变。

应用例

将实施例1和对比例1所得的抛光轮共轴安装在石材磨机上，对大理石进行常规抛光，来验证两种抛光轮的性能。

检测方法：

对大理石的磨削长度共计20m，考虑到磨削前5m处于磨合期，轮与石材表面未能完全接触，因此对后15m的大理石进行表面光泽度检查；随后测量抛光轮直径，估测抛光轮的耐磨性。

检测结果：

待所抛光的大理石表面自然风干后，用YG268高精度光泽度仪，对抛光后段进行十点抽样测量光泽度，对十点数据进行平均，光泽度实测数据的结果表明，实施例1所得抛光轮的抛光效果优于对比例1所得抛光轮。

分别对实施例1和对比例1所得抛光轮直径进行测量，测量结果表明实施例1所得抛光轮的相对磨损量低于对比例1所得抛光轮的磨损量。

综上断定，添加了蜡/弹性树脂复粒的抛光轮，其加工品质和使用寿命均得到改善。

另外，在实际抛光过程中还发现，由于抛光轮摩擦性得到改善，大幅降低了抛光期间出现的噪音，这对改善工作环境是极为有利的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种蜡/弹性树脂复粒，其特征在于，由如下体积百分比的组分组成：30～70vol％的蜡和70～30vol％的弹性树脂。

2.权利要求1所述的蜡/弹性树脂复粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将蜡与弹性树脂预聚体均质混合，得混合物a；

3.根据权利要求2所述的蜡/弹性树脂复粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述蜡的粒度为1～20μm。

4.根据权利要求2所述的蜡/弹性树脂复粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述蜡为植物蜡、矿物蜡或石油蜡。

5.根据权利要求2所述的蜡/弹性树脂复粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述弹性树脂为热固性树脂。

6.根据权利要求2所述的蜡/弹性树脂复粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述固化的温度为25～60℃；固化时间为0.5～10h。

7.根据权利要求2所述的蜡/弹性树脂复粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述固化完毕后弹性树脂邵氏硬度为40～80HD。

8.根据权利要求2所述的蜡/弹性树脂复粒的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述粉碎至粒度为200～1500μm。

9.权利要求1所述的蜡/弹性树脂复粒在制作抛光轮中的应用。

10.权利要求9所述的抛光轮得制备方法，其特征在于，包括如下步骤：