CN114851097A - 一种金刚石精抛pu砂纸的制备工艺及金刚石精抛pu砂纸 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种金刚石精抛PU砂纸的制备工艺及金刚石精抛PU砂纸，涉及抛光研磨材料的技术领域。一种金刚石精抛PU砂纸，包括研磨层、基体层和粘接层，所述粘接层和研磨层分别设置在所述基体层的两侧；所述研磨层包括以下物料组成：磨料10%‑25%；PU聚氨酯树脂65%‑85%；界面活性剂2%‑4%；结构添加剂2%‑3%；固化剂1%‑2%。采用该制备工艺制备的金刚石精抛PU砂纸，包括以下制备步骤，在基体层的一面上平铺薄膜层，然后将研磨层铺在薄膜层上，加热加压，烘烤5‑10min，冷却备用；然后在基体层的另一面上也涂上薄膜层，贴上粘接层，压合得半成品；最后依据尺寸需求进行裁剪得成品金刚石精抛PU砂纸。本申请具有耐磨性能、耐热性好的效果。

Description

一种金刚石精抛PU砂纸的制备工艺及金刚石精抛PU砂纸

技术领域

本申请涉及精抛研磨材料的技术领域，尤其是涉及一种金刚石精抛PU砂纸的制备工艺及金刚石精抛PU砂纸。

背景技术

砂纸为一种供研磨用的材料，用以研磨金属、木材等表面，以使其光洁平滑，通常在原纸上胶着各种研磨砂粒而成。现行砂纸用以研磨金属、木材或塑料材质等要表面，以使其达到需求的表面处理或达到光洁平滑的各种要求。根据不同的研磨材料，有金刚砂纸、人造金刚砂纸、玻璃砂纸等多种。

现行的砂纸包括基体层(通常包括纸、胶膜或布)和研磨层(砂粒，由研磨材料组成)，其生产方法一般为在基体层上涂覆一层胶，再以静电或重力将各种砂粒铺均匀吸附于胶上，经适当温度使胶水固化，将砂粒固定于基体层(纸，胶膜或布)形成研磨层。然而由于砂粒并不能全部被胶覆盖在基体层上，从而使用过程中容易掉砂。为了减少掉砂，常规的解决办法是在基体层表面再涂一层胶，也有的直接涂覆一层研磨层来增加其耐磨性及使用寿命。

这种普通砂纸抛光研磨材料由于砂粒的局限，胶体特性的限制，使用者针对产品选择性的使用，通常只能用以手工抛光或者用以手动工具抛光操作，使用起来不方便，且效率低下。

因为只有研磨层及基体层，研磨时产生的碰撞会伤及工件，对于机械设备上需要有一定的弹性吸收设备及工件碰撞所以不能直接用在机器设备上，且因此使用这种普通抛光研磨材料局限性太大，通用性差，砂粒种类需适用在适合的工件材质上，无法提高效率。另外因胶体本身及生产结构无散热，造成散热不良，摩擦产生的热量可能导致抛光产品灼伤变色而影响整体抛光效果以及抛光产品的使用寿命。

针对上述中的相关技术，现行的砂纸存在研磨时砂粒易掉，导致砂纸耐磨性能低下。

发明内容

本申请的目的是提供一种金刚石精抛PU砂纸的制备工艺及金刚石精抛PU砂纸，以改善传统砂纸存在容易掉砂的情况，从而提升砂纸的耐磨性能。

第一方面，本申请提供的一种金刚石精抛PU砂纸的制备工艺，采用如下的技术方案：一种金刚石精抛PU砂纸的制备工艺，所述金刚石精抛PU砂纸包括研磨层、基体层和粘接层，所述粘接层和研磨层分别设置在所述基体层的两侧；

所述研磨层包括以下质量分数的物料组成：

磨料10％-25％；

PU聚氨酯树脂65％-85％；

界面活性剂2％-4％；

结构添加剂2％-3％；

固化剂1％-2％。

通过采用上述技术方案，采取PU聚氨酯树脂，相比现有技术中的环氧树脂、复胶酚醛树脂，其耐温性得到极大的增强，另外采用纳米金刚石作为磨料，已知金刚石作为硬度最强的物质之一，将其应用到砂纸中，能够有效的提高砂纸的耐磨性能，相较于常规砂纸，本申请的精抛砂纸的使用寿命大大提升。

可选的，所述研磨层的制备工艺如下：

S1：将磨料与PU聚氨酯树脂混合；

S2：依次加入结构添加剂、界面活性剂，混合均匀；

S3：加入固化剂，搅拌均匀，在150-170℃烘烤5-10min，熟成24h以上形成研磨层。

可选的，所述结构添加剂为微发泡添加剂和纤维素中的一种或多种的组合。

优选的，所述微发泡添加剂包括碳酸镁、碳酸钙以及碳酸氢钠中的一种或多种的组合。

优选的，所述纤维素包括羟丙甲基纤维素、甲基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或多种的组合。

可选的，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂。

优选的，所述阴离子表面活性剂为硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠和琥珀酸二戊酯磺酸钠中的一种或多种的组合。

可选的，所述固化剂为二乙胺或乙二胺中一种。

优选的，S3步骤中的温度为160℃。

通过采用上述技术方案，微发泡添加剂使得PU聚氨酯树脂与磨料金刚石能够更好的相容，混合均匀，使纳米金刚石均匀分布在聚氨酯树脂体系内，纤维素的存在提升了粘着性，使得纳米金刚石与聚氨酯树脂粘结紧密，另一方面也增强了磨料层的本身的粘结性，便于与薄膜层进行粘接。

可选的，所述基体层与研磨层、基体层与粘接层之间均设置有薄膜层。

可选的，所述薄膜层由VS弹性树脂或聚氨酯树脂热熔胶中的一种或多种制成。

优选的，所述研磨层与基体层之间的薄膜层为聚氨酯树脂热熔胶；所述基体层与粘接层直接的薄膜层为PU胶。

可选的，所述基体层为PU聚氨酯发泡树脂或EVA发泡树脂。

可选的，所述磨料由纳米金刚石、纳米氧化铝、纳米氧化钙和纳米氧化硅中的一种或多种组成。

优选的，所述磨料为纳米金刚石。

可选的，所述纳米金刚石的粒径为5-100nm之间。

优选的，所述纳米金刚石根据粒径分为四级料，一级料的粒径为5-10nm，二级料的粒径为10-20nm，三级料的粒径为20-50nm，四级料的粒径为50-100nm。

优选的，一级料、二级料、三级料以及四级料的重量比为1:1:1:1。

通过采用上述技术方案，使得不同粒径范围内的纳米金刚石能够均匀分布，所形成的研磨层磨料均一分布，而且不同粒径的纳米金刚石能够针对不同的作用对象进行研磨，另外，此种结构利于提升整体的研磨层的稳定性，纳米金刚石能够稳定的分布在研磨层体系中，利于提高整体砂纸的使用寿命。

可选的，所述粘接层为涤纶绒布。

通过采用上述技术方案，采用涤纶绒布好处是柔性佳，将砂纸贴在工件上，能够起到一定缓冲作用，进而提升砂纸的使用寿命。

可选的，所述金刚石精抛PU砂纸的制备工艺包括以下步骤：

S1：在基体层的一面上平铺薄膜层，然后将研磨层铺在薄膜层上，加热加压，烘烤5-10min，冷却备用；

S2：在基体层的另一面上也涂上薄膜层，贴上粘接层，压合得半成品；

S3：依据尺寸需求进行裁剪得成品金刚石精抛PU砂纸。

可选的，所述S1的加热温度为110-130℃。

优选的，所述加热温度为120℃。

通过采用上述技术方案，经过实验对比研究，结合研磨层、基体层以及薄膜层的材质，在120℃下能够很好的实现粘连。

第二方面，本申请提供一种金刚石精抛PU砂纸，采用如下的技术方案：一种金刚石精抛砂纸，采用以上所述的制备工艺制备而成。

通过采用上述技术方案，采用以上的制备工艺制备的金刚石精抛砂纸，具有耐磨性强，提高了使用寿命，为使用者节省成本；另外更加与设备工件匹配，柔性佳，适合市场推广。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：从制备工艺上改进，从原本的吸附及重力改成砂粒与胶水直接先混合，增加研磨层中砂粒的粘合力，减少掉砂的情况发生，进而减少了复胶的步骤；采用聚氨酯树脂作为薄膜层，从材料上均可增加排气及散热性，从而将摩擦产生的热量及时散出，减少可能导致抛光产品灼伤变色而影响整体抛光效果以及抛光产品的使用寿命的情况发生。

附图说明

图1本申请实施例公开的一种金刚石精抛PU砂纸的剖面结构示意图；

图2是本申请实施例公开的一种金刚石精抛PU砂纸的实物图。

附图标记说明：100、研磨层；200、基体层；300、粘接层；400、薄膜层。

具体实施方式

以下结合附图1，对本申请作进一步详细说明。予以特殊说明的是：以下实施例中未注明具体条件者按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。

实施例

实施例1

研磨层100的制备：

S1：按质量百分数取10％wt的纳米金刚石与85％wt的PU聚氨酯树脂混合；其中纳米金刚石依据粒径分为四级，一级料的粒径为5-10nm，二级料的粒径为10-20nm，三级料的粒径为20-50nm，四级料的粒径为50-100nm，以上四种粒径的纳米金刚石的质量比为1:1:1:1。

S2：依次加入2％wt结构添加剂(微发泡添加剂和纤维素)、2％wt界面活性剂，混合均匀；

S3：加入1％wt固化剂，搅拌均匀，在150℃烘烤5min，熟成24h形成研磨层100；

金刚石精抛PU砂纸的制备：

S1：使用PU聚氨酯发泡树脂制成基体层200，然后在基体层200的一面上平铺一层PU热熔胶，形成薄膜层400，然后将上述制备的研磨层100铺在薄膜层400上，加热至120℃，并加压烘烤10min，冷却备用；

S2：在基体层200的另一面上也涂上薄膜层400，最后使用PU胶贴上涤纶绒布形成粘接层300，压合得半成品；

S3：依据尺寸需求进行裁剪得成品金刚石精抛PU砂纸。

实施例2-5

实施例2-5与实施例1的不同之处在于，用到的具体原料种类以及用量不同，以及工艺参数有些许差异，制备方法基本一致。具体参见表1。

表1实施例1-6的物料以及工艺参数表

对比例

对比例1：与实施例2的不同之处在于将PU聚氨酯树脂换成环氧树脂。

对比例2：与实施例2的不同之处在于将聚氨酯缓成复胶酚醛树脂。

对比例3：与实施例2的不同之处在于没有加入金刚石。

测试方法与结果

首先将实施例1-6得到的金刚石精抛PU砂纸进行常规检测，具体检测方法及标准参照JB/T7498-2006和JB/T10155-2012执行，结果均合格。表明，本申请提供的制备方法所制得的金刚石精抛PU砂纸质量好，性能佳。

其次为了进一步体现本申请的金刚石精抛PU砂纸的优势，又进行了以下测试。

1、耐温性测试

具体检测方法为，将实施例1-6以及对比例1-3得到的金刚石精抛PU砂纸放入烘箱中进行烘烤，烘箱温度慢慢升高，直至烘箱中的砂纸发生开裂或者破损停止升温，并记录下烘箱中的最后温度，作为砂纸的耐温极限。记录数据如表2中显示。

2、耐磨性和耐热性测试

耐磨性测试即使用寿命的测试，将实施例1-6以及对比例1-3得到的金刚石精抛PU砂纸投入使用，记录其使用寿命。将市售的普通砂纸的使用寿命作为基准，得出的数据与普通砂纸相比，计算出使用寿命提升百分比，得到表2中的数据。

耐热性即散热性，砂纸在与工件摩擦时，产生大量的热量，如果不能及时散出，则会使砂纸发生变色，从而影响磨料层的性能。具体测试方法为：将实施例1-6以及对比例1-3得到的金刚石精抛PU砂纸分别对钢板进行打磨抛光，1h后观察钢板是否变色。没有变色说明砂纸散热性能好。

测试结果如下表所示：

表2测试结果表

经实际验证，结合实施例1-6和对比例1-3以及表2中的数据，发现未加入金刚石的对比例3的胶水耐温调高达160℃以上，而对比例1环氧树脂只有100℃以内，仅达到了90℃；即使对比例2的复胶酚醛树脂的耐温性也只达到了130℃。其三者的耐温性与本申请无可比性，本申请实施例1-6聚氨酯加金刚石，可耐180℃以上的高温，足证明耐温性很好。

经过实验验证，本申请的金刚石精抛PU砂纸对于待打磨工件变色也相对的不易发生，就是耐热性好即散热性能佳的证明。根据实验,本申请的金刚砂精抛PU砂纸均比普通市售砂纸多出300％左右的使用寿命。

另外本身请制备的金刚石精抛PU砂纸的接着度好，即粘结性好，金刚石精抛PU砂纸能够很好的粘接在打磨磨具上，另一方面起到一定的缓冲，整个砂纸由于PU胶，增加了弹性空间，减少了磨具直接作用于待加工的工件，而导致磨具或工件的损坏，另外也提升了砂纸的耐磨性。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金刚石精抛PU砂纸的制备工艺，其特征在于，所述金刚石精抛PU砂纸包括研磨层（100）、基体层（200）和粘接层（300），所述粘接层（300）和研磨层（100）分别设置在所述基体层（200）的两侧；

所述研磨层（100）包括以下质量分数的物料组成：

磨料10%-25%；

PU聚氨酯树脂65%-85%；

界面活性剂2%-4%；

结构添加剂2%-3%；

固化剂1%-2%。

2.根据权利要求1所述的一种金刚石精抛PU砂纸的制备工艺，其特征在于，所述研磨层（100）的制备工艺如下：

S1：将金刚砂与PU聚氨酯树脂混合；

S2：依次加入结构添加剂、界面活性剂，混合均匀；

S3：加入固化剂，搅拌均匀，在150-170℃烘烤5-10min，熟成24h以上形成研磨层（100）。

3.根据权利要求1所述的一种金刚石精抛PU砂纸的制备工艺，其特征在于，所述基体层（200）与研磨层（100）、基体层（200）与粘接层（300）之间均设置有薄膜层（400）。

4.根据权利要求3所述的一种金刚石精抛PU砂纸的制备工艺，其特征在于，所述薄膜层（400）由VS弹性树脂或聚氨酯树脂热熔胶中的一种或多种制成。

5.根据权利要求1所述的一种金刚石精抛PU砂纸的制备工艺，其特征在于，所述基体层（200）为PU聚氨酯发泡树脂或EVA发泡树脂。

6.根据权利要求1所述的一种金刚石精抛PU砂纸的制备工艺，其特征在于，所述磨料由纳米金刚石、纳米氧化铝、纳米氧化钙和纳米氧化硅中的一种或多种组成。

7.根据权利要求1所述的一种金刚石精抛PU砂纸的制备工艺，其特征在于，所述粘接层（300）为涤纶绒布。

8.根据权利要求3所述的一种金刚石精抛PU砂纸的制备工艺，其特征在于，所述金刚石精抛PU砂纸的制备工艺包括以下步骤：

S1：在基体层（200）的一面上平铺薄膜层（400），然后将研磨层（100）铺在薄膜层（400）上，加热加压，烘烤5-10min，冷却备用；

S2：在基体层（200）的另一面上也涂上薄膜层（400），贴上粘接层（300），压合得半成品；

S3：依据尺寸需求进行裁剪得成品金刚石精抛PU砂纸。

9.根据权利要求8所述的一种金刚石精抛PU砂纸的制备工艺，其特征在于，所述S1的加热温度为110-130℃。

10.一种金刚石精抛PU砂纸，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的制备工艺制备而成。

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