CN115572577B - 一种高流动性磨料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磨具技术领域，B24D11/00，具体涉及一种高流动性磨料及其制备方法。包括以下原料：按质量份计，碳化硅磨料100份，助剂1‑5份。本发明提供的一种高流动性磨料具有流动性好，磨削性高，能够有效提升植砂的均匀性和降低砂纸表面粗糙度。
Description
技术领域
本发明涉及磨具技术领域，B24D11/00，具体涉及一种高流动性磨料及其制备方法。
背景技术
在模具制造过程中，模具的成形部位往往需要进行表面抛光处理，使模具的工作表面能够光亮如镜。模具抛光一般是使用油石、砂纸、抛光膏、羊毛轮等，其中用页状砂纸进行模具抛光是最主要的抛光方式。砂纸通常是由基材、粘结剂、磨料构成，磨料是决定砂纸优异性能的关键，磨料要求具备相当的高的硬度、韧性以及高温稳定性和化学稳定性，根据磨料的不同，可以分为多种，其中刚玉砂纸和碳化硅砂纸是较为常见的砂纸。
专利CN202010910925.5一种环保型耐水砂纸及其制备方法通过设置的原纸、底胶层，磨料层和复胶层共同作用，制备得到的砂纸的耐折度高，抗拉性能好。
专利CN200980153396.0以羧酸酯稳定颜色的、酚醛树脂粘合的磨料产品及制备其的方法采用粘合剂，颜色稳定剂以及磨料颗粒制备得到磨料高温时颜色变化小。
但上述制备的得到的砂纸和磨料由于磨料的分散性能不佳，在＜50um时尤其容易团聚，流动性不好，导致出现易堆积吸潮现象，使得制备的砂纸无法控制落砂量，落砂不均匀。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种高流动性磨料，包括以下原料：按质量份计，碳化硅磨料100份，助剂1-5份。
优选的，所述碳化硅磨料中碳化硅含量≥97.8wt％，氧化铁含量≤0.15wt％。
优选的，所述碳化硅磨料的堆积密度为0.8-1.2g/cm3。
在一种优选的实施方式中，所述助剂包括偶联剂和/或表面活性剂。
进一步优选的，所述助剂包括偶联剂和表面活性剂。所述偶联剂和表面活性剂的质量比为(3-7)：(12-15)。
优选的，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、稀土偶联剂的至少一种。
进一步优选的，所述偶联剂包括硅烷偶联剂。
优选的，所述硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的至少一种。
进一步优选的，所述硅烷偶联剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
优选的，所述表面活性剂包括阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂，非离子表面活性剂的至少一种。
优选的，所述阴离子表面活性剂包括烷基磺酸盐，硫酸盐，磷酸酯的至少一种。
进一步优选的，所述阴离子表面活性剂包括烷基磺酸盐。
更进一步优选的，所述烷基磺酸盐为十二烷基苯磺酸钠。
优选的，所述阳离子表面活性剂包括季铵盐型表面活性剂。
优选的，所述季铵盐型表面活性剂包括十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基苄基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵的至少一种。
进一步优选的，所述季铵盐型表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵。
优选的，所述非离子表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基醇酰胺、烷基聚葡萄糖苷、多元醇酯、聚乙二醇的至少一种。
进一步优选的，所述非离子表面活性剂包括聚乙二醇。
进一步优选的，所述聚乙二醇和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为(3-7)： (5-8)。
更进一步优选的，所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵的质量比为(4-6)：(5-8)：(5-7)。
磨料粒径在＜50um时容易发生团聚，出现易堆积吸潮现象。本发明通过采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵对碳化硅磨料进行处理，与碳化硅磨料发生反应，使碳化硅磨料表面双电子层增大， Zeta电位变大，降低碳化硅磨料的团聚现象，使得制备得到的磨料具有更高的流动性，尤其是当γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵的质量比为(4-6)：(5-8)：(5-7)时，效果最好。
优选的，所述聚乙二醇的平均分子量为380-420。
同时本发明还进一步限定聚乙二醇的分子量，使得聚乙二醇更充分的包裹在碳化硅磨料表面，同时当聚乙二醇的分子量为380-420时，能够有效避免体系中强极性键过多，分子间作用力变强，导致制备得到的磨料的流动性变差。
在一种优选的实施方式中，所述助剂包括偶联剂和/或分散剂。
进一步优选的，所述助剂包括偶联剂和分散剂。所述偶联剂和分散剂的质量比为(3-5)：(3-5)。
优选的，所述分散剂包括聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、溴化十六烷基吡啶、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素的至少一种。
本发明的第二个方面提供了一种高流动性磨料的制备方法，包括以下步骤：将碳化硅磨料和去离子水搅拌混合均匀，升高到70-95℃，加入助剂，继续搅拌反应3-6h，离心过滤干燥即得。
有益效果：
由于磨料的分散性能不佳，在＜50um时尤其容易团聚，流动性不好，导致出现易堆积吸潮现象，使得制备的砂纸无法控制落砂量，落砂不均匀。本发明提供了一种高流动性磨料及其制备方法，通过采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵对碳化硅磨料进行处理，降低碳化硅磨料的团聚现象，避免磨料粒径在＜50um时出现易堆积吸潮现象，使得制备得到的磨料具有更高的流动性。本发明还进一步限定聚乙二醇的分子量，使得聚乙二醇更充分的包裹在碳化硅磨料表面，控制分子间作用力，进一步提高磨料的流动性，尤其适用于页状砂纸的制备，能够有效提升植砂的均匀性和降低表面粗糙度。
具体实施方式
实施例
实施例1
一种高流动性磨料，包括以下原料：按质量份计，碳化硅磨料100份，助剂 3份。
所述碳化硅磨料中碳化硅含量≥97.8wt％，氧化铁含量≤0.15wt％，堆积密度为1g/cm3。购自山东金蒙新材料股份有限公司，型号：GC#2000。
所述助剂包括偶联剂和表面活性剂。所述偶联剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。所述表面活性剂包括聚乙二醇和十六烷基三甲基溴化铵。所述聚乙二醇的平均分子量为400。所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵的质量比为5：6：8。
一种高流动性磨料的制备方法，包括以下步骤：将碳化硅磨料和去离子水搅拌混合均匀，升高到85℃，加入偶联剂继续搅拌反应2.5h，在水浴回流装置中添加表面活性剂继续反应2.5h，离心过滤干燥即得。
实施例2
一种高流动性磨料，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述助剂包括偶联剂和分散剂，所述偶联剂和分散剂的质量比为4：4，所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，所述分散剂为聚丙烯酰胺。所述聚丙酰胺的分子量为800万，离子度为20％，购自巩义市金辉滤材有限公司。
实施例3
一种高流动性磨料，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述原料包括碳化硅磨料100份，助剂5份。
对比例1
一种高流动性磨料，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵的质量比为5：6： 3。
对比例2
一种高流动性磨料，具体实施方式同实施例3，不同之处在于所述聚乙二醇的平均分子量为800。
性能测试
1.流动性测试：采用BT-1000型粉体综合测试仪测试磨料的流动性，并以流动性指数评价粉体的流动性。
表1性能测试结果
| 流动性指数 | |
| 实施例1 | 62.5 |
| 实施例2 | 60 |
| 实施例3 | 58.5 |
| 对比例1 | 56 |
| 对比例2 | 54.5 |
Claims (4)
1.一种高流动性磨料，其特征在于，包括以下原料：按质量份计，碳化硅磨料100份，助剂1-5份；
所述助剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵，所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵的质量比为（4-6）：（5-8）：（5-7）；
所述聚乙二醇的平均分子量为380-420。
2.根据权利要求1所述的一种高流动性磨料，其特征在于，所述碳化硅磨料中碳化硅含量≥97wt%，氧化铁含量≤0.15wt%。
3.根据权利要求2所述的一种高流动性磨料，其特征在于，所述碳化硅磨料的堆积密度为0.8-1.2g/cm3。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的一种高流动性磨料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将碳化硅磨料和去离子水搅拌混合均匀，升高到70-95℃，加入助剂，继续搅拌反应3-6h，离心过滤干燥即得。
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