CN113231968B - 一种无溶剂型无纺布抛光轮及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无溶剂型无纺布抛光轮，包括尼龙纤维无纺布和涂布于尼龙纤维无纺布上的耐磨胶浆，多异氰酸酯80‑120份，低聚物多元醇50‑150份，扩链剂5‑25份，交联剂4‑15，磨料150‑300份，润滑剂10‑50份，采用传统叠合轮的制造方法，将耐磨胶浆涂覆到尼龙纤维无纺布上制备叠合轮。本发明的无溶剂型无纺布抛光轮生产制备过程不用添加溶剂，是一种绿色的无纺布抛光轮制作工艺，同时减少了溶剂回收工序，节省了处理成本而且制备而成的抛光轮还具有耐磨性好、具有弹性、耐高温烧伤的优点。

Description

一种无溶剂型无纺布抛光轮及其制造方法
技术领域
本发明涉及无纺布抛光轮技术领域，特别涉及一种无溶剂型无纺布抛光轮及其制作方法。
背景技术
抛光轮是作为工件表面或镀层抛光使用。根据主要用料的不同，抛光轮分为无纺布抛光轮、棉布抛光轮等。现有无纺布抛光轮大多数是用环氧体系，需要大量挥发性溶剂(如酒精)稀释，对于挥发性溶剂而言，若回收处理不当，很容易造成有机性挥发物超标，达不到绿色生产的要求。也有少数无纺布抛光轮使用聚氨酯体系生产，采用的是预聚体法，购买已经合成的预聚体再混合磨料、固化剂等材料制造抛光轮，但通常也是需要加入有机溶剂稀释，依然需要对有机溶剂的回收和处理的工序。因此，此问题急需该领域技术人员解决。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于克服现有无纺布抛光轮生产中普遍存在的有机性溶剂挥发超标的情况，提出一种可以不添加溶剂的一步法无纺布抛光轮生产工艺，能够防止生产过程中的溶剂挥发，从而实现绿色环保生产工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种无溶剂型无纺布抛光轮，包括尼龙纤维无纺布和涂布于尼龙纤维无纺布上的耐磨胶浆，耐磨胶浆包括如下重量份的组分：
多异氰酸酯80-120份，低聚物多元醇50-150份，扩链剂5-25份，交联剂4-15，磨料150-300份，色粉5-20份，润滑剂10-50份；
低聚物多元醇的分子量为500-2000，添加低聚物多元醇能够免去使用溶剂进行溶解稀释。
当低聚物多元醇的分子量为500-2000的范围内，受分子量影响，低聚物多元醇的粘度在相同的温度下相应较低。由于低聚物多元醇占耐磨胶浆的比例大，形成的耐磨胶浆的整体粘度和低聚物多元醇的粘度相关，因此耐磨胶浆的整体粘度也较低，在2500-3000mPa·s。使得混合过程中，各原料之间能均匀地混合，而不需要添加额外的溶剂进行溶解稀释，使之后面的化学反应能顺利进行。甚至可以直接在常温下进行搅拌混合，节省加热的成本，
本发明中的多异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯TDI型、二甲苯甲烷二异氰酸酯MDI型、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI型、六次甲基二异氰酸酯HDI型、对苯基二异氰酸酯PPDI型、二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI型中的一种或多种。
本发明中的低分子多元醇包括聚四氢呋喃醚二醇、蓖麻油多元醇、聚己二酸系聚酯二醇、聚氧化丙烯醚二元醇、聚己内酯多元醇系列中的一种或多种。
本发明中的扩链剂包括乙二醇、1,4-丁二醇、甲基丙二醇、1,4-丙二醇、1,3-丁二醇、1,3-丙二醇、乙基己二醇中的一种或多种。
本发明中的交联剂包括丙三醇、1,2,6-己三醇、三乙醇胺中的一种或多种。
本发明中的磨料选自黑碳化硅、绿碳化硅、白刚玉、棕刚玉、黑刚玉、单晶刚玉、锆刚玉、金刚石、氮化硼中的一种或多种。
本发明中的润滑剂选自滑石粉、高岭土、碳酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸铅、硬脂酸锂、聚乙烯蜡粉、聚四氟乙烯蜡粉、聚酰胺蜡粉中的一种或多种。
按照产品要求，和更改产品外观要求，耐磨胶浆还包括色粉5-20份，色粉选自铁红粉、耐温红粉、炭黑、钛白粉、铬绿粉、橙黄粉中的一种或多种。
本发明的一种无溶剂型无纺布抛光轮的制备方法，包括如下步骤：
S00：按要求的重量份，依次按低聚物多元醇、扩链剂、交联剂、多异氰酸酯的加料顺序、在1000-2000r/min的转速下搅拌加料，完成加料后，在1500-3000r/min转速下依次加入润滑剂、磨料，并在室温搅拌3-10min得到耐磨浆料；
S01：把混合好的耐磨浆料输送到涂覆机的两滚轴上，以300-900r/min的转速辊压在两滚轴间的尼龙纤维无纺布上，把带有耐磨浆砂的无纺布裁剪成所需产品规格的形状，叠压成具有不同层数和厚度的布块，然后用布块锁紧定型模板将布块固定成型。用翻转机械翻转3-8小时后进行脱模，得到半成品的布块；
S02：将布块晾置6-12小时后用冲床冲压成各种规格的抛磨轮半成品，抛磨轮半成品在热风烘炉中60-150摄氏度烘烤硫化2-24小时，自然降温到室温后出炉得到聚氨酯抛磨轮成品。
本发明的优选方案在于，在S00步骤中，低聚物多元醇在加料前先预热到25-40℃。这样能够适当降低原料的粘度，提高搅拌的均匀性，同时又不至于太稀从而使得搅拌的剪切不足。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
(1)本发明有效改进了环氧体系和聚氨酯预聚体制作抛光轮存在的有机挥发物排放污染问题，与常规无纺布抛光轮相比，生产制备过程不用添加溶剂，是一种绿色的无纺布抛光轮制作工艺，同时减少了溶剂回收工序，节省了处理成本；
(2)本发明采用传统叠合轮的制造方法，然而在配方上去除了溶剂的使用，按传统无纺布抛光轮的叠合轮工艺，将多种聚合反应的原材料与磨料、色粉、润滑材料等混合反应后形成耐磨胶浆，然后涂覆到尼龙纤维无纺布上制备叠合轮。采用无溶剂一步法合成制备无纺布抛光轮，避免了溶剂挥发的问题，是本方案的重要基础：聚氨酯作为主体胶料具有耐磨性好和具有弹性的优点，在抛光时可以贴合工件；加入的润滑剂也是起到抛磨时的散热作用避免工件生产高温烧伤；尼龙纤维无纺布主要起到对产品结构的增强的作用。
具体实施方式
本发明针对现有技术中用到的无纺布抛光轮的缺点，提出一种无溶剂型无纺布抛光轮及其制备方法，解决现有环氧体系无纺布抛光轮或聚氨酯预聚体法的无纺布抛光轮需要加入有机溶剂稀释，从而造成制备过程中存在有机溶剂挥发的问题。
本发明的无溶剂型无纺布抛光轮包括多异氰酸酯80-120份，低聚物多元醇50-150份，扩链剂5-25份，交联剂4-15，磨料150-300份，色粉5-20份，润滑剂10-50份；为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将举例3个具体实施例进行详细描述。
本发明实施例1-3和对比例1中使用的原料：
多异氰酸酯：
型号：MDI-50厂家：万华；
低聚物多元醇：
蓖麻油多元醇，型号：Polycin GR-80厂家：美国Vertellus分子量：716；
蓖麻油多元醇，型号：Polycin 2525厂家：美国Vertellus分子量：3800；
聚四氢呋喃醚二醇，型号：PTMG630厂家：日本三菱分子量：1700；
扩链剂：
型号：乙二醇厂家：烟台恒鑫化工；
型号：乙二胺厂家：烟台健硕化工；
交联剂：
型号：丙三醇厂家：济南铭威化工；
型号：三乙醇胺厂家：济南铭威化工；
磨料：
型号：碳化硅厂家：凯利特新材料；
型号：棕刚玉厂家：摩都新材料；
色粉：
型号：炭黑厂家：力昂新材料；
型号：耐温红粉厂家：江苏博鸿化工；
润滑剂：
型号：硬脂酸钡厂家：力昂新材料；
型号：硬脂酸钙厂家：力昂新材料。
实施例1-3和对比例1的无纺布抛光轮的耐磨胶浆包括如表1所示重量份的组分。
制备抛光轮时，包括如下步骤：
S00：按照配方的重量份，依次按低聚物多元醇、扩链剂、交联剂、多异氰酸酯的加料顺序、在1500r/min的转速下室温搅拌加料，完成加料后，在2000r/min转速下依次加入色粉、润滑剂、磨料，并在室温搅拌5min得到耐磨浆料；
S01：把混合好的耐磨浆料输送到涂覆机的两滚轴上，以400r/min的转速辊压在两滚轴间的尼龙纤维无纺布上，把带有耐磨浆砂的无纺布裁剪成所需产品规格的形状，叠压成具有不同层数和厚度的布块，然后用布块锁紧定型模板将布块固定成型。用翻转机械翻转5小时后进行脱模，得到半成品的布块；
S02：将布块晾置6小时后用冲床冲压成各种规格的抛磨轮半成品，抛磨轮半成品在热风烘炉中80摄氏度烘烤硫化4小时，自然降温到室温后出炉得到聚氨酯抛磨轮成品。
传统方法采用环氧体系无纺布抛光轮进行比较。
表1实施例1～3和对比例1的配方(份)
Figure BDA0003090538770000051
测试方法：
TVOC：有机化合物排放测定(TVOC)参考TS-INT-002-2012进行检测；
产品标准：产品抛磨工件光泽度是否达标；
使用寿命：使用304不锈钢加工件测试的加工件测试，能够持续加工的小时数。
表2传统方法、实施例1～3和对比例1的测试结果
Figure BDA0003090538770000052
根据表2的测试结果，本发明的无纺布抛光轮与传统无纺布抛光轮相比，生产过程中不用添加溶剂，因此TVOC的数值对比传统方法远远要小，低于检测限，数值为0，极好的保证了工作环境的绿色安全，而且本发明产品的强度指标和传统方法制造的产品的相当，能满足抛光的使用要求。由于采用的是聚氨酯体系，相较之前的环氧体系具有良好的粘弹性，能够极大的延长无纺布抛光轮的使用寿命，十分具有经济价值和推广意义，同时减少了溶剂回收工序，节省了处理成本。
对照对比例1可以看出，本发明中低聚物多元醇的分子量对于产品的性能具有重要的作用，低分子量的原料有利于反应过程中反应充分，提高整体产品的聚合结构强度，能够满足长时间的加工消耗，提高产品的使用寿命。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无溶剂型无纺布抛光轮，包括尼龙纤维无纺布和涂布于尼龙纤维无纺布上的耐磨胶浆，其特征在于，所述耐磨胶浆包括如下重量份的组分：
多异氰酸酯80-120份，低聚物多元醇50-150份，扩链剂5-25份，交联剂4-15，磨料150-300份，润滑剂10-50份；
所述低聚物多元醇的分子量为500-2000，添加所述低聚物多元醇能够免去使用溶剂进行溶解稀释。
2.根据权利要求1所述的一种无溶剂型无纺布抛光轮，其特征在于：
所选多异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯TDI型、二甲苯甲烷二异氰酸酯MDI型、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI型、六次甲基二异氰酸酯HDI型、对苯基二异氰酸酯PPDI型、二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI型中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种无溶剂型无纺布抛光轮，其特征在于：
所选低分子多元醇包括聚四氢呋喃醚二醇、蓖麻油多元醇、聚己二酸系聚酯二醇、聚氧化丙烯醚二元醇、聚己内酯多元醇系列中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种无溶剂型无纺布抛光轮，其特征在于：
所选扩链剂包括乙二醇、1,4-丁二醇、甲基丙二醇、1,4-丙二醇、1,3-丁二醇、1,3-丙二醇、乙基己二醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种无溶剂型无纺布抛光轮，其特征在于：
所选交联剂包括丙三醇、1,2,6-己三醇、三乙醇胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种无溶剂型无纺布抛光轮，其特征在于：
所述磨料选自黑碳化硅、绿碳化硅、白刚玉、棕刚玉、黑刚玉、单晶刚玉、锆刚玉、金刚石、氮化硼中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种无溶剂型无纺布抛光轮，其特征在于：
所述的润滑剂选自滑石粉、高岭土、碳酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸铅、硬脂酸锂、聚乙烯蜡粉、聚四氟乙烯蜡粉、聚酰胺蜡粉中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种无溶剂型无纺布抛光轮，其特征在于：
所述耐磨胶浆包括色粉5-20份，所述色粉选自铁红粉、耐温红粉、炭黑、钛白粉、铬绿粉、橙黄粉中的一种或多种。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种无溶剂型无纺布抛光轮的制备方法，其特征在于：
S00：按要求的重量份，依次按低聚物多元醇、扩链剂、交联剂、多异氰酸酯的加料顺序，在1000-2000r/min的转速下搅拌加料，完成加料后，在1500-3000r/min转速下依次加入润滑剂、磨料，并在室温搅拌3-10min得到耐磨浆料；
S01：把混合好的耐磨浆料输送到涂覆机的两滚轴上，以300-900r/min的转速辊压在两滚轴间的尼龙纤维无纺布上，把带有耐磨浆砂的无纺布裁剪成所需产品规格的形状，叠压成具有不同层数和厚度的布块，然后用布块锁紧定型模板将布块固定成型，用翻转机械翻转3-8小时后进行脱模，得到半成品的布块；
S02：将布块晾置6-12小时后用冲床冲压成各种规格的抛磨轮半成品，抛磨轮半成品在热风烘炉中60-150摄氏度烘烤硫化2-24小时，自然降温到室温后出炉得到聚氨酯抛磨轮成品。
10.根据权利要求9所述的一种无溶剂型无纺布抛光轮的制备方法，其特征在于：
在S00步骤中，所述低聚物多元醇在加料前先预热到25-40℃。
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