CN110484015A - 一种高强度耐磨型磨料用树脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度耐磨型磨料用树脂，包括废树脂料、二氢化诺卜醇、L‑扁桃酸甲酯、纳米二氧化硅、绢云母高岭土、耐磨改性助剂、乳化剂；本发明还公开了一种高强度耐磨型磨料用树脂的制备方法，包括按重量比分别称取各原料，备用；将各原料放入混料机中混合、保温处理；向上述物料中加入耐磨改性助剂和乳化剂进行湿磨；喷雾造粒、喷涂机喷涂、真空烧结；本发明提供放的磨料用树脂具有较强的耐磨强度和硬度，本发明提供的高强度耐磨型磨料用树脂的制备方法生产效率高，具有推广价值。

Description

一种高强度耐磨型磨料用树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及树脂磨料技术领域，具体是涉及一种高强度耐磨型磨料用树脂及其制备方法。
背景技术
磨料是锐利、坚硬的材料，用以磨削较软的材料表面。磨料有天然磨料和人造磨料两大类；按硬度分类有超硬磨料和普通磨料两大类。磨料的范围很广，从较软的家用去垢剂、宝石磨料到最硬的材料金刚石。磨料是制造每一种精密产品所必不可少的材料。许多天然磨料，已被人造磨料所代替；除金刚石外，天然磨料的性能都不太稳定，不过仍有其使用价值。
在研磨产品中，人们已经使用或尝试了树脂磨料，例如酚醛树脂、氨基塑料树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、丙烯酸酯树脂、丙烯酸化的异氰脲酸酯树脂等；但是，现有的树脂磨料普遍存在研磨寿命短、研磨性能较差的问题，而且由于颗粒移动容易在工件上形成的划痕。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种制作成本低、使用寿命长、研磨性能较佳的高强度耐磨型磨料用树脂及其制备方法。
本发明的技术方案为：一种高强度耐磨型磨料用树脂，包括以下重量份的原料：废树脂料66-95份、二氢化诺卜醇1-3份、L-扁桃酸甲酯2-6份、纳米二氧化硅5-8份、绢云母高岭土3-8份、耐磨改性助剂7-16份、乳化剂8-13份，其中，废树脂料来源于废弃光盘。
进一步地，耐磨改性助剂的原料按重量百分比计，包括：钛白粉2-7％、石英粉6-13％、有机硅乳液5-8％、烯丙基醇3-9％、增稠剂0.1-0.3％，余量为水。
进一步地，乳化剂为十二烷基磺酸钠、辛基苯酚聚氧乙醚、吐温中的一种或两种或两种以上的组合物。
进一步地，还包括复合抗氧剂1-9份，复合抗氧剂由酚型抗氧剂和酚酯型抗氧剂按照质量比1:(3-5)组成。
一种高强度耐磨型磨料用树脂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量比分别称废树脂料66-95份、二氢化诺卜醇1-3份、L-扁桃酸甲酯2-6份、纳米二氧化硅5-8份、绢云母高岭土3-8份、耐磨改性助剂7-16份、乳化剂8-13份，备用；
S2、将步骤S1所称取的废树脂料、二氢化诺卜醇、L-扁桃酸甲酯放入混料机中混合1-4h，控制混料机转速为850-1500r/min，混合时间为30-55min至混合物料升温至70-85℃，保温处理15-35min，得到物料A；
S3、将步骤S1所称取的耐磨改性助剂和乳化剂在70-110℃水浴中加热融化，再将其与物料A一起放入球磨机中湿磨4-7h，得到物料B；
S4、将步骤S3所得物料B送入喷雾干燥塔进行喷雾造粒，得到物料C；然后将步骤1所称取的的纳米二氧化硅和绢云母高岭土放入喷涂机中，对物料C的表面进行喷涂，最后进行烧结即得高强度耐磨型磨料用树脂。
进一步地，步骤S3中，湿磨过程包括第一阶段和第二阶段，第一阶段所用磨料为Φ35-50mm的钢球，研磨时间为15-25min；第二阶段所用磨料为Φ25-35mm的钢球，研磨时间为25-35min。
进一步地，混合废树脂料的制备方法包括：
步骤一：将废弃光盘投入到粉碎机内粉碎，得到粒径为80目-120目的混合粉末，利用磁选机分离处混合粉末中的金属物质，得到非金属粉末A；
步骤二：将非金属粉末先用乙醇进行清洗后，再用去离子水清洗，最后将洗净的非金属粉末进行真空干燥，得到废弃树脂料前驱体B；
步骤三：将废弃树脂料前驱体B置入流化机中进行高温熔化，并向流化机中加入废弃树脂料前驱体B投加量的1-5％(wt)的改性剂，高温熔化处理结束后进行冷却处理，得到料饼B；高温熔化的温度控制在110℃-145℃。
步骤四：将料饼B用单螺杆挤出机加热挤出成型，单螺杆挤出机的供料段温度控制为70℃-90℃，压缩段温度控制为90℃-130℃，机头分流器温度控制为130℃-150℃，即得废树脂料。
进一步地，耐磨改性助剂的制备方法为：将有机硅乳液和烯丙基醇在温度90-120℃、搅拌速度100-500rpm条件下混合15-45min，然后向其中加入增稠剂并在温度120-150℃、搅拌速度200-450rpm条件下混合45-95min，最后加入钛白粉和石英粉在100-140℃、搅拌速度450-800rpm条件下混合70-110min，即得耐磨改性助剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明提供的磨料用树脂各材料来源广泛、价格低廉，同时具有耐磨强度高、硬度大等优异的成品性能；本发明提供的磨料用树脂的制备方法，实现了资源和能源的充分利用，生产过程环保、不产生二次污染、生产周期短、质量稳定、成本较低、具有较高的市场价值；本发明提供的复合抗氧剂大大提高了树脂材料的耐热老化性和抗热氧化性能，延长了树脂材料的使用寿命。
具体实施方式
实施例1：一种高强度耐磨型磨料用树脂，包括以下重量份的原料：废树脂料66份、二氢化诺卜醇1份、L-扁桃酸甲酯2份、纳米二氧化硅5份、绢云母高岭土3份、耐磨改性助剂7份、乳化剂8份，其中，废树脂料来源于废弃光盘，耐磨改性助剂为市售的低分子量聚四氟乙烯耐磨剂，乳化剂为十二烷基磺酸钠；
一种高强度耐磨型磨料用树脂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量比分别称废树脂料66份、二氢化诺卜醇1份、L-扁桃酸甲酯2份、纳米二氧化硅5份、绢云母高岭土3份、耐磨改性助剂7份、乳化剂8份，备用；
S2、将步骤S1所称取的废树脂料、二氢化诺卜醇、L-扁桃酸甲酯放入混料机中混合1h，控制混料机转速为850r/min，混合时间为30min至混合物料升温至70℃，保温处理15min，得到物料A；
S3、将步骤S1所称取的耐磨改性助剂和乳化剂在70℃水浴中加热融化，再将其与物料A一起放入球磨机中湿磨4h，得到物料B；
S4、将步骤S3所得物料B送入喷雾干燥塔进行喷雾造粒，得到物料C；然后将步骤1所称取的的纳米二氧化硅和绢云母高岭土放入喷涂机中，对物料C的表面进行喷涂，最后进行烧结即得高强度耐磨型磨料用树脂。
经检测，所得树脂材料的拉伸强度为55.6MPa、硬度为2IRHD,耐磨强度为0.03(cm3)/1.61km、断裂伸长率为32.5％、弯曲模量3250MPa。
实施例2：一种高强度耐磨型磨料用树脂，包括以下重量份的原料：废树脂料83份、二氢化诺卜醇2份、L-扁桃酸甲酯4份、纳米二氧化硅7份、绢云母高岭土6份、耐磨改性助剂12份、乳化剂11份；其中，废树脂料来源于废弃光盘；耐磨改性助剂的原料按重量百分比计，包括：钛白粉2％、石英粉6％份、有机硅乳液5％、烯丙基醇3％、增稠剂0.1％，余量为水；乳化剂为十二烷基磺酸钠和辛基苯酚聚氧乙醚的组合物。
一种高强度耐磨型磨料用树脂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量比分别称废树脂料83份、二氢化诺卜醇2份、L-扁桃酸甲酯4份、纳米二氧化7份、绢云母高岭6份、耐磨改性助剂12份、乳化剂11份，备用；
S2、将步骤S1所称取的废树脂料、二氢化诺卜醇、L-扁桃酸甲酯放入混料机中混合1h，控制混料机转速为850r/min，混合时间为30min至混合物料升温至70℃，保温处理15min，得到物料A；
S3、将步骤S1所称取的耐磨改性助剂和乳化剂在70℃水浴中加热融化，再将其与物料A一起放入球磨机中湿磨4h，得到物料B；
S4、将步骤S3所得物料B送入喷雾干燥塔进行喷雾造粒，得到物料C；然后将步骤1所称取的的纳米二氧化硅和绢云母高岭土放入喷涂机中，对物料C的表面进行喷涂，最后进行烧结即得高强度耐磨型磨料用树脂。
经检测，所得树脂材料的拉伸强度为63.2MPa、硬度为5IRHD,耐磨强度为0.08(cm3)/1.61km、断裂伸长率为32.5％、弯曲模量3250MPa。
实施例3：一种高强度耐磨型磨料用树脂，包括以下重量份的原料：废树脂料95份、二氢化诺卜醇3份、L-扁桃酸甲酯6份、纳米二氧化硅8份、绢云母高岭土8份、耐磨改性助剂16份、乳化剂13份；其中，废树脂料来源于工废弃光盘；耐磨改性助剂的原料按重量百分比计，包括：钛白粉7％、石英粉13％、有机硅乳液8％、烯丙基醇9％、增稠剂0.3％，余量为水；乳化剂为十二烷基磺酸钠与辛基苯酚聚氧乙醚的组合物。
一种高强度耐磨型磨料用树脂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量比分别称废树脂料95份、二氢化诺卜醇3份、L-扁桃酸甲酯6份、纳米二氧化硅8份、绢云母高岭土8份、耐磨改性助剂16份、乳化剂13份，备用；
S2、将步骤S1所称取的废树脂料、二氢化诺卜醇、L-扁桃酸甲酯放入混料机中混合4h，控制混料机转速为1500r/min，混合时间为55min至混合物料升温至85℃，保温处理35min，得到物料A；
S3、将步骤S1所称取的耐磨改性助剂和乳化剂在110℃水浴中加热融化，再将其与物料A一起放入球磨机中湿磨4-7h，得到物料B；湿磨过程包括第一阶段和第二阶段，第一阶段所用磨料为Φ35mm的钢球，研磨时间为15min；第二阶段所用磨料为Φ25mm的钢球，研磨时间为25min；
S4、将步骤S3所得物料B送入喷雾干燥塔进行喷雾造粒，得到物料C；然后将步骤1所称取的的纳米二氧化硅和绢云母高岭土放入喷涂机中，对物料C的表面进行喷涂，最后进行烧结即得高强度耐磨型磨料用树脂。
经检测，所得树脂材料的拉伸强度为62.3MPa、硬度为3IRHD,耐磨强度为0.05(cm3)/1.61km、断裂伸长率为33.6％、弯曲模量3360MPa。
实施例4：一种高强度耐磨型磨料用树脂，包括以下重量份的原料：废树脂料66份、二氢化诺卜醇1份、L-扁桃酸甲酯2份、纳米二氧化硅5份、绢云母高岭土3份、耐磨改性助剂7份、乳化剂8份；其中，废树脂料来源于废弃光盘；耐磨改性助剂的原料按重量百分比计，包括：钛白粉2％、石英粉6％、有机硅乳液5％、烯丙基醇3％、增稠剂0.1％，余量为水；耐磨改性助剂的制备方法为：将有机硅乳液和烯丙基醇在温度90℃、搅拌速度100rpm条件下混合15min，然后向其中加入增稠剂并在温度120℃、搅拌速度200rpm条件下混合45min，最后加入钛白粉和石英粉在100℃、搅拌速度450rpm条件下混合70min，即得耐磨改性助剂；乳化剂为十二烷基磺酸钠、辛基苯酚聚氧乙醚和吐温的组合物；还包括复合抗氧剂5份，复合抗氧剂由酚型抗氧剂和酚酯型抗氧剂按照质量比1:3组成。
一种高强度耐磨型磨料用树脂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量比分别称废树脂料66份、二氢化诺卜醇1份、L-扁桃酸甲酯2份、纳米二氧化硅5份、绢云母高岭土3份、耐磨改性助剂7份、乳化剂8份，备用；
S2、将步骤S1所称取的废树脂料、二氢化诺卜醇、L-扁桃酸甲酯放入混料机中混合1h，控制混料机转速为850r/min，混合时间为30min至混合物料升温至70℃，保温处理15min，得到物料A；
S3、将步骤S1所称取的耐磨改性助剂和乳化剂在70℃水浴中加热融化，再将其与物料A一起放入球磨机中湿磨4h，得到物料B；湿磨过程包括第一阶段和第二阶段，第一阶段所用磨料为Φ50mm的钢球，研磨时间为25min；第二阶段所用磨料为Φ35mm的钢球，研磨时间为35min。
S4、将步骤S3所得物料B送入喷雾干燥塔进行喷雾造粒，得到物料C；然后将步骤1所称取的的纳米二氧化硅和绢云母高岭土放入喷涂机中，对物料C的表面进行喷涂，最后进行烧结即得高强度耐磨型磨料用树脂。
经检测，所得树脂材料的拉伸强度为61.3MPa、硬度为4IRHD,耐磨强度为0.10(cm3)/1.61km、断裂伸长率为33.6％、弯曲模量3560MPa。
实施例5：一种高强度耐磨型磨料用树脂，包括以下重量份的原料：废树脂料95份、二氢化诺卜醇3份、L-扁桃酸甲酯6份、纳米二氧化硅8份、绢云母高岭土8份、耐磨改性助剂16份、乳化剂13份，其中，废树脂料来源于工废弃光盘；耐磨改性助剂为是市售的低分子量聚四氟乙烯耐磨剂，乳化剂为辛基苯酚聚氧乙醚和吐温的组合物；
废树脂料的制备方法包括：
步骤一：将废弃光盘投入到粉碎机内粉碎，得到粒径为80目的混合粉末，利用磁选机分离处所述混合粉末中的金属物质，得到非金属粉末A；
步骤二：将所述非金属粉末先用乙醇进行清洗后，再用去离子水清洗，最后将洗净的非金属粉末进行真空干燥，得到废弃树脂料前驱体B；
步骤三：将所述废弃树脂料前驱体B置入流化机中进行高温熔化，并向流化机中加入废弃树脂料前驱体B投加量的1％(wt)的改性剂，高温熔化处理结束后进行冷却处理，得到料饼B；所述高温熔化的温度控制在110℃。
步骤四：将所述料饼B用单螺杆挤出机加热挤出成型，所述单螺杆挤出机的供料段温度控制为70℃，压缩段温度控制为90℃，机头分流器温度控制为130℃，即得废树脂料。
一种高强度耐磨型磨料用树脂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量比分别称废树脂料95份、二氢化诺卜醇3份、L-扁桃酸甲酯6份、纳米二氧化硅8份、绢云母高岭土8份、耐磨改性助剂16份、乳化剂13份，备用；
S2、将步骤S1所称取的废树脂料、二氢化诺卜醇、L-扁桃酸甲酯放入混料机中混合4h，控制混料机转速为1500r/min，混合时间为55min至混合物料升温至85℃，保温处理35min，得到物料A；
S3、将步骤S1所称取的耐磨改性助剂和乳化剂在110℃水浴中加热融化，再将其与物料A一起放入球磨机中湿磨7h，得到物料B；
S4、将步骤S3所得物料B送入喷雾干燥塔进行喷雾造粒，得到物料C；然后将步骤1所称取的的纳米二氧化硅和绢云母高岭土放入喷涂机中，对物料C的表面进行喷涂，最后进行烧结即得高强度耐磨型磨料用树脂。
经检测，所得树脂材料的拉伸强度为65.3MPa、硬度为3IRHD,耐磨强度为0.08(cm3)/1.61km、断裂伸长率为33.6％、弯曲模量3560MPa。
实施例6：一种高强度耐磨型磨料用树脂，包括以下重量份的原料：废树脂料79份、二氢化诺卜醇2份、L-扁桃酸甲酯4份、纳米二氧化硅7份、绢云母高岭土5份、耐磨改性助剂12份、乳化剂10份，还包括复合抗氧剂6份，复合抗氧剂由酚型抗氧剂和酚酯型抗氧剂按照质量比1:4组成；其中，废树脂料来源于废弃光盘；耐磨改性助剂的原料按重量百分比计，包括：钛白粉4％、石英粉10％、有机硅乳液7％、烯丙基醇6％、增稠剂0.2％，余量为水；耐磨改性助剂的制备方法为：将有机硅乳液和烯丙基醇在温度105℃、搅拌速度350rpm条件下混合33min，然后向其中加入增稠剂并在温度135℃、搅拌速度380rpm条件下混合76min，最后加入钛白粉和石英粉在125℃、搅拌速630rpm条件下混合95min，即得耐磨改性助剂；乳化剂为十二烷基磺酸钠、辛基苯酚聚氧乙醚和吐温的组合物；
混合废树脂料的制备方法包括：
步骤一：将废弃光盘投入到粉碎机内粉碎，得到粒径为120目的混合粉末，利用磁选机分离处混合粉末中的金属物质，得到非金属粉末A；
步骤二：将非金属粉末先用乙醇进行清洗后，再用去离子水清洗，最后将洗净的非金属粉末进行真空干燥，得到废弃树脂料前驱体B；
步骤三：将废弃树脂料前驱体B置入流化机中进行高温熔化，并向流化机中加入废弃树脂料前驱体B投加量的5％(wt)的改性剂，高温熔化处理结束后进行冷却处理，得到料饼B；高温熔化的温度控制在145℃。
步骤四：将料饼B用单螺杆挤出机加热挤出成型，单螺杆挤出机的供料段温度控制为90℃，压缩段温度控制为130℃，机头分流器温度控制为150℃，即得废树脂料。
一种高强度耐磨型磨料用树脂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量比分别称废树脂料79份、二氢化诺卜醇2份、L-扁桃酸甲酯4份、纳米二氧化硅7份、绢云母高岭土5份、耐磨改性助剂12份、乳化剂10份，备用；
S2、将步骤S1所称取的废树脂料、二氢化诺卜醇、L-扁桃酸甲酯放入混料机中混合3h，控制混料机转速为1250r/min，混合时间为48min至混合物料升温至78℃，保温处理23min，得到物料A；
S3、将步骤S1所称取的耐磨改性助剂和乳化剂在95℃水浴中加热融化，再将其与物料A一起放入球磨机中湿磨6h，得到物料B；湿磨过程包括第一阶段和第二阶段，第一阶段所用磨料为Φ45mm的钢球，研磨时间为22min；第二阶段所用磨料为Φ30mm的钢球，研磨时间为30min；
S4、将步骤S3所得物料B送入喷雾干燥塔进行喷雾造粒，得到物料C；然后将步骤1所称取的的纳米二氧化硅和绢云母高岭土放入喷涂机中，对物料C的表面进行喷涂，最后进行烧结即得高强度耐磨型磨料用树脂。
经检测，所得树脂材料的拉伸强度为68、3MPa、硬度为4IRHD,耐磨强度为/01(cm3)/1.61km、断裂伸长率为32.5％、弯曲模量4250MPa。
综上所述，当各原料按照如下配：废树脂料79份、二氢化诺卜醇2份、L-扁桃酸甲酯4份、纳米二氧化硅7份、绢云母高岭土5份、耐磨改性助剂12份、乳化剂10份、复合抗氧剂6份时，所得树脂材料的拉伸强度为、硬度、耐磨强度、断裂伸长率和弯曲模量均达到最优。

Claims (8)

1.一种高强度耐磨型磨料用树脂，其特征在于，包括以下重量份的原料：废树脂料66-95份、二氢化诺卜醇1-3份、L-扁桃酸甲酯2-6份、纳米二氧化硅5-8份、绢云母高岭土3-8份、耐磨改性助剂7-16份、乳化剂8-13份，其中，所述废树脂料来源于废弃光盘。
2.根据权利要求1所述的一种高强度耐磨型磨料用树脂，其特征在于，所述耐磨改性助剂的原料按重量百分比计,包括：钛白粉2-7％、石英粉6-13％、有机硅乳液5-8％、烯丙基醇3-9％、增稠剂0.1-0.3％，余量为水。
3.根据权利要求1所述的一种高强度耐磨型磨料用树脂，其特征在于，所述乳化剂为十二烷基磺酸钠、辛基苯酚聚氧乙醚、吐温中的一种或两种或两种以上的组合物。
4.根据权利要求1所述的一种高强度耐磨型磨料用树脂，其特征在于，还包括复合抗氧剂1-9份，所述复合抗氧剂由酚型抗氧剂和酚酯型抗氧剂按照质量比1:(3-5)组成。
5.一种高强度耐磨型磨料用树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量比分别称废树脂料66-95份、二氢化诺卜醇1-3份、L-扁桃酸甲酯2-6份、纳米二氧化硅5-8份、绢云母高岭土3-8份、耐磨改性助剂7-16份、乳化剂8-13份，备用；
S2、将步骤S1所称取的废树脂料、二氢化诺卜醇、L-扁桃酸甲酯放入混料机中混合1-4h，控制混料机转速为850-1500r/min，混合时间为30-55min至混合物料升温至70-85℃，保温处理15-35min，得到物料A；
S3、将步骤S1所称取的耐磨改性助剂和乳化剂在70-110℃水浴中加热融化，再将其与所述物料A一起放入球磨机中湿磨4-7h，得到物料B；
S4、将步骤S3所得物料B送入喷雾干燥塔进行喷雾造粒，得到物料C；然后将步骤1所称取的的纳米二氧化硅和绢云母高岭土放入喷涂机中，对所述物料C的表面进行喷涂，最后进行烧结即得高强度耐磨型磨料用树脂。
6.根据权利要求5所述的一种高强度耐磨型磨料用树脂的制备方法，其特征在于，步骤S3中，湿磨过程包括第一阶段和第二阶段，所述第一阶段所用磨料为Φ35-50mm的钢球，研磨时间为15-25min；所述第二阶段所用磨料为Φ25-35mm的钢球，研磨时间为25-35min。
7.根据权利要求1所述的一种高强度耐磨型磨料用树脂，其特征在于，所述乳化剂为十二烷基磺酸钠、辛基苯酚聚氧乙醚、吐温中的组合物。
8.根据权利要求1所述的一种一种高强度耐磨型磨料用树脂，其特征在于，所述废树脂料的制备方法包括：
步骤一：将废弃光盘投入到粉碎机内粉碎，得到粒径为80目-120目的混合粉末，利用磁选机分离处所述混合粉末中的金属物质，得到非金属粉末A；
步骤二：将所述非金属粉末先用乙醇进行清洗后，再用去离子水清洗，最后将洗净的非金属粉末进行真空干燥，得到废弃树脂料前驱体B；
步骤三：将所述废弃树脂料前驱体B置入流化机中进行高温熔化，并向流化机中加入废弃树脂料前驱体B投加量的1-5％(wt)的改性剂，高温熔化处理结束后进行冷却处理，得到料饼B；所述高温熔化的温度控制在110℃-145℃。
步骤四：将所述料饼B用单螺杆挤出机加热挤出成型，所述单螺杆挤出机的供料段温度控制为70℃-90℃，压缩段温度控制为90℃-130℃，机头分流器温度控制为130℃-150℃，即得废树脂料。
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