CN116652848B - 树脂结合剂超硬磨料砂轮及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种树脂结合剂超硬磨料砂轮及其制备方法，由以下重量份数的原料组成：磨料75~120份，树脂结合剂46~63份以及辅料30~45份。本发明将键能更高的Si‑C键和Si‑O键引入了酚醛树脂的大分子结构中，同时在酚醛树脂分子链中接入环氧基团，此种做法可大大提升砂轮的耐热性能与机械性能。本发明还将磨料表面进行包覆铁处理，再结合制备的树脂结合剂，使制备的砂轮的机械强度以及耐热性能都有所提升。
Description
技术领域
本发明涉及磨具加工技术，具体涉及一种树脂结合剂超硬磨料砂轮及其制备方法。
背景技术
超硬磨料砂轮一般用于磨削加工，对于各种复杂型面零件和一些特殊回转面工件，采用成形磨削加工既能提高产品质量，又能提高生产效率，是一种成本低廉、工艺简单的优质精密加工方法，因此成形磨削技术已经广泛应用于叶片、轴承滚道、特殊型面的齿轮齿条、精密蜗杆、光学曲面螺旋转子型面等复杂尖端精密加工制造领域。磨削加工虽可一次成形复杂型面，但砂轮在磨削一段时间后由于与工件表面相互作用，砂轮磨粒逐渐磨钝出现磨粒堵塞砂轮气孔的现象，磨钝后的砂轮继续磨削会导致磨削力增大，磨削温度上升，影响磨削性能从而恶化工件的表面质量，难以对工件进行有效磨削；砂轮型面不同位置线速度和材料去除率不同，易导致砂轮局部磨损，型面不同位置处的冷却条件也不同，磨削温度分布不均，易产生磨削烧伤。在磨削过程中，为了使砂轮表面具有足够的锐度和保证形状精度，必须对砂轮定期修整。精密超精密磨削过程中砂轮的磨粒状态、形状尺寸精度是影响磨削性能和效果的重要因素，“磨削之关键是修整”已成为磨削界的普遍共识。因此制备一种高精度、高效磨削性能的超硬磨料砂轮至关重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种树脂结合剂超硬磨料砂轮及其制备方法。
本发明的第一方面提供了一种树脂结合剂超硬磨料砂轮，所述的切割树脂砂轮由以下原料组成：磨料、树脂结合剂、辅料。
进一步地，所述的切割树脂砂轮由以下重量份数原料组成：磨料75～120份，树脂结合剂46～63份以及辅料30～45份。
进一步地，所述的磨料为锆刚玉表面进行包覆铁处理的颗粒。
进一步地，所述的树脂结合剂为改性酚醛树脂结合剂。
更进一步地，所述的辅料为半水石膏粉、氯化铵、石英粉、碳化硼粉末中的一种或几种的组合物。
第二方面，本发明提供了一种树脂结合剂超硬磨料砂轮制备方法，包含以下步骤：S1、将树脂结合剂和磨料以及其它辅料按照一定的配比进行混合，混合时间为8～12h；S2、将混合后的材料放入磨具中，放入热压机进行热压成型；热压工序为：热压温度设定为150℃～210℃，热压设置的压制压力约为15～45N/mm2，压制时间设定为30～90min，并且再压制过程中每5min进行放气一次；S3、将成型后的砂轮进行热脱模处理，并在砂轮周围缠绕一层玻璃纤维；S4、将热脱模处理的砂轮进行固化处理，固化工序为：热脱模温度为105～160℃，热固化时间为19～36h，最终制得超硬磨料砂轮。
第三方面，本发明提供了一种改性酚醛树脂的制备方法，其步骤如下：S11、在惰性气体的保护下，将甲基三甲氧基硅烷、苯酚、环氧树脂进行均匀混合，向混合物中加入苯磺酸和甘氨酸，边加热边搅拌，保持一定的温度进行冷凝回流，之后降温至100～135℃，再加入适量的聚甲醛继续反应，直至生成产物变为凝胶状；S12、利用pH调节剂将pH调节至6.0～7.0，再将产物进行真空脱水干燥处理，将干燥后的产品进行粉碎处理，并加入六亚甲基四铵混合，即得到改性酚醛树脂粉。
其中，所述的环氧树脂为E-44或者EP-20中的一种。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、普通的酚醛树脂的热稳定性与机械强度的不足会使超硬磨料砂轮的使用寿命和磨削能力大幅度下降，因此提高酚醛树脂的耐热性和机械性能至关重要。本发明中使用有机硅改性剂对酚醛树脂进行改性，得到的改性酚醛树脂的耐热性能以及机械性能大大增强。这是因为将Si-C键引入酚醛树脂的大分子结构中，在达到封锁部分酚羟基的同时，也引入了比C-C键键能更高的的Si-0键，从而提升了酚醛树脂的耐热性。
2、为了提高酚醛树脂的机械性能，本发明将具有较高韧性的环氧树脂在酸性的条件下，以共聚的方式，使长分子链的环氧基团链接在酚醛树脂中。得到的改性酚醛树脂同时具有优异的耐热性能以及机械性能。
3.磨料与树脂结合剂能否很好的结合，也是影响砂轮性能的关键影响因素。本发明在磨料表面进行包覆铁处理，与环氧树脂改性的酚醛树脂发挥协同作用，使磨料与树脂结合剂更紧密的结合在一起。
附图说明
图1为本发明制备的改性酚醛树脂的结构式；
图2为本发明实施例2中制备的不同树脂砂轮的气孔率柱状图；
图3为本发明实施例2中制备的不同树脂砂轮进行磨削比测试得到的柱状图。
具体实施方式
实施例1、改性酚醛树脂的制备：
在惰性气体的保护下，将甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、苯酚、环氧树脂(EP-20)进行均匀混合，向混合物中加入苯磺酸和甘氨酸，边加热边搅拌，保持160℃进行冷凝回流，之后降温至115℃，再加入聚甲醛继续反应，直至生成产物变为凝胶状；利用pH调节剂将pH调节至7.0，再将产物进行真空脱水干燥处理，将干燥后的产品进行粉碎处理，并加入10％干燥后的树脂重量的六亚甲基四铵混合，即得到改性酚醛树脂粉(MTMS/EP-20/PF树脂)。其中甲基三甲氧基硅烷的用量为苯酚质量的40％，环氧树脂的用量为苯酚质量的10％。
树脂耐热性能检测：
(1)测试样品：实施例1制备的MTMS/EP-20/PF树脂、酚醛树脂(PF)、聚氨酯、EP-20/PF树脂、MTMS/PF树脂。其中酚醛树脂以及聚氨酯购于济南圣泉集团股份有限公司。EP-20/PF树脂以及MTMS/PF树脂的制备方法与MTMS/EP-20/PF树脂一致，所不同的是分别不加入MTMS以及EP-20。
(2)测试仪器：热重分析仪
(3)测试方法：将5mg固化后的材料放入仪器中，温度从30℃升温到900℃，升温速率为5℃/min，采用的保护气体为氮气。将得到的树脂的初始降解温度，结果如表1所示。
表1初始降解温度
初始降解温度是指聚合物开始发生降解反应时的温度。初始降解温度与聚合物的耐热性息息相关。从数据中可以看出，经过甲基三甲氧基硅烷改性的树脂即MTMS/PF树脂的初始降解温度为383℃，而环氧树脂改性的树脂即EP-20/PF树脂的初始降解温度为317℃。而MTMS/EP-20/PF树脂的初始降解温度为365℃。环氧树脂和酚醛树脂相比，环氧树脂地热稳定性较弱，因此改性后的树脂的热稳定性呈下降趋势。而甲基三甲氧基硅烷改性的树脂引入了Si-C键、Si-O键，使树脂的热稳定性得到提升。
实施例2、树脂砂轮的制备：
S1、将树脂结合剂和磨料以及其它辅料按照一定的配比进行混合，混合时间为9h；S2、将混合后的材料放入磨具中，放入热压机进行热压成型；热压工序为：热压温度设定为180℃，热压设置的压制压力约为32N/mm2，压制时间设定为45min，并且再压制过程中每5min进行放气一次；S3、将成型后的砂轮进行热脱模处理，并在砂轮周围缠绕一层玻璃纤维；S4、将热脱模处理的砂轮进行固化处理，固化工序为：热脱模温度为115℃，热固化时间为24h，最终制得超硬磨料砂轮。
其中，磨料的处理方法为将质量比为1∶5的锆刚玉粉末以及纳米铁粉末进行混合，混合均匀后将两者放入330℃的真空加热器内进行预热处理，再通过物理沉降处理得到表面含有铁涂层的锆刚玉颗粒。
配方1：包括以下重量分数的原料：磨料85份、树脂结合剂55份、辅料36份，其中辅料为半水石膏粉、碳化硼、氯化铵，质量比为3∶1∶1，磨料为包覆铁处理的锆刚玉颗粒，树脂结合剂为实施例1中制备的MTMS/EP-20/PF树脂。
配方2：包括以下重量分数的原料：磨料80份、树脂结合剂53份、辅料38份，其中辅料为半水石膏粉、碳化硼、氯化铵，质量比为3∶1∶1，磨料为包覆铁处理的锆刚玉颗粒，树脂结合剂为实施例1中制备的MTMS/EP-20/PF树脂。
配方3：包括以下重量分数的原料：磨料110份、树脂结合剂60份、辅料43份，其中辅料为半水石膏粉、碳化硼、氯化铵，质量比为3∶1∶1，磨料为包覆铁处理的锆刚玉颗粒，树脂结合剂为实施例1中制备的MTMS/EP-20/PF树脂。
配方4：包括以下重量分数的原料：磨料85份、树脂结合剂55份、辅料36份，其中辅料为半水石膏粉、碳化硼、氯化铵，质量比为3∶1∶1，磨料为包覆铁处理的锆刚玉颗粒，树脂结合剂为EP-20/PF树脂。
配方5：包括以下重量分数的原料：磨料85份、树脂结合剂55份、辅料36份，其中辅料为半水石膏粉、碳化硼、氯化铵，质量比为3∶1∶1，磨料为包覆铁处理的锆刚玉颗粒，树脂结合剂为MTMS/PF树脂。
配方6：包括以下重量分数的原料：磨料85份、树脂结合剂55份、辅料36份，其中辅料为半水石膏粉、碳化硼、氯化铵，质量比为3∶1∶1，磨料为包覆铁处理的锆刚玉颗粒，树脂结合剂为市场上常用的PF树脂，其购于河南义翔新材料有限公司。
配方7：包括以下重量分数的原料：磨料85份、树脂结合剂55份、辅料36份，其中辅料为半水石膏粉、碳化硼、氯化铵，质量比为3∶1∶1，磨料为锆刚玉颗粒，树脂结合剂为实施例1中制备的MTMS/EP-20/PF树脂。
配方8包括以下重量分数的原料：磨料85份、树脂结合剂55份、辅料36份，其中辅料为半水石膏粉、碳化硼、氯化铵，质量比为3∶1∶1，磨料为包覆铁处理的金刚石颗粒，树脂结合剂为实施例1中制备的MTMS/EP-20/PF树脂。包覆铁处理的金刚石颗粒的制备方法与包覆铁处理的锆刚玉颗粒一致，所不同的是锆刚玉颗粒换成金刚石颗粒。
砂轮性能测试
抗弯强度测试
(1)测试样品：实施例2中按照配方1至8制备得到的树脂砂轮
(2)测试仪器：万能材料试验机
(3)测试方法：将混合好的砂轮料热压成30×12×3mm的试样条，试样条制备完毕后清除表面杂质，采用万能材料试验机测试抗弯强度，在万能材料试验机上采用三点抗弯法测试砂轮试样的抗弯强度，加载速度为0.2mm/min，计算公式为
σ＝3PL/(2bh2)
式中σ-抗折强度，Mpa；
P-破坏载荷，N；
B-试样断口宽度，mm；
h-试样断口厚度，mm；
L-两支点间距离，mm。
每组试样测试3次，取平均值。
每组实验重复3次，将数据汇总，如表2所示。
表2树脂砂轮抗弯曲性能测试
从抗弯曲强度数据可以看出，经过有机硅氧烷以及环氧树脂改性的酚醛树脂的抗弯强度要远远好于其它树脂制备的砂轮。大分子链、Si-C键、Si-O键的引入，使得砂轮的机械性能有了较大的提升。同时从配方1与配方8的数据对比可以看出，包覆铁处理的锆刚玉颗粒与树脂结合剂有一定的协同作用，使砂轮的机械性能大大加强。
硬度测试
(1)测试样品：实施例2中按照配方1-8制备得到的树脂砂轮
(2)测试仪器：电动洛氏硬度计
(3)测试方法：使用HR-150DT型电动洛氏硬度计测试砂轮试样洛氏硬度，采用标准为HRF，压头为硬质合金钢球，直径为1.588mm，初始载荷为10kg，最终载荷为60kg。测试方法为在砂轮试样上、下表面各取5个点(四角及中心)，共10个点，去掉最大值和最小值后，取平均值即为砂轮的硬度值。每组实验重复3次，数据如表3所示。
表3不同砂轮硬度
| 配方 | 硬度(HRF) |
| 配方1 | 78.00±2.31 |
| 配方2 | 73.21±1.79 |
| 配方3 | 71.58±4.55 |
| 配方4 | 54.92±1.34 |
| 配方5 | 56.88±3.46 |
| 配方6 | 50.11±3.87 |
| 配方7 | 60.32±4.77 |
| 配方8 | 59.37±2.98 |
从砂轮的硬度测试数据可以看出，从配方1与配方4至6的数据对比可以看出，有机硅氧烷与环氧树脂有一定的协同作用，能够提升砂轮的机械性能。配方1制备的砂轮的硬度为78HRF，而相比于配方2以及配方3，配方1制备的砂轮的硬度要更大。这说明在特定的比例下，包覆铁磨料与改性酚醛树脂结合剂的协同效果更强。此外，未经过包覆铁处理的配方7的硬度也要小于配方1，这可能是包覆铁处理的锆刚玉磨料能够与树脂结合剂结合的更加紧密，使得树脂砂轮的硬度大大提升。从配方1与配方8的数据可以看出，包覆铁处理的锆刚玉磨料、改性酚醛树脂结合剂两者在一起的效果要更好。
砂轮气孔率测试
(1)测试样品：实施例2中按照配方1至8制备得到的树脂砂轮
(2)测试方法：砂轮的气孔率可以通过对砂轮实际密度和理论密度的测试与计算进行测定，其计算公式为：
η＝(1-ρ/ρ0)×100％
式中：η——砂轮的气孔率(％)；
ρ——砂轮的实际密度(g/cm3)；
ρ0——砂轮的理论密度(g/cm3)。
每组实验重复3次，得到的结果如4所示。
表4不同树脂的气孔率
| 配方 | 气孔率(％) |
| 配方1 | 11.3±0.9 |
| 配方2 | 11.9±1.2 |
| 配方3 | 12.6±1.1 |
| 配方4 | 13.9±0.5 |
| 配方5 | 14.1±0.7 |
| 配方6 | 14.1±0.4 |
| 配方7 | 15.4±0.8 |
| 配方8 | 14.5±1.0 |
从气孔率可以说明，砂轮内部结构的紧密程度。砂轮的气孔率越小说明砂轮内部结构更紧密，成型密度更高。从表4的数据可以看出，包覆铁处理的锆刚玉与环氧树脂以及有机硅氧烷改性的酚醛树脂结合剂能够发挥一定的协同作用，使砂轮的内部结构更加致密，磨料与树脂结合剂的连接处不会出现断裂等现象。
砂轮磨削比
(1)测试样品：实施例2中按照配方1至8制备得到的树脂砂轮。
(2)测试方法：磨削比G是指同一条件下砂轮磨耗量与工件材料的去除量的比值关系。具体计算如下：
G＝Ww/Ws
式中：Ww-工件材料去除重量，g；
WS-砂轮损耗重量，g。
测试将采用重量磨削比G。在湿磨状态下，砂轮线速度为10m/s，工件进给速度5m/min，进给方式采用一个往返行程进给一次，进给量10μm的条件下，连续磨削硬质合金6小时后，对工件及砂轮清洗烘干并称量各自损耗量。利用公式可得出计算数值如表5所示。
表5不同砂轮的磨削比
| 配方 | 磨削比(G) |
| 配方1 | 208.6±7.9 |
| 配方2 | 201.3±5.8 |
| 配方3 | 200.9±10.6 |
| 配方4 | 169.7±5.9 |
| 配方5 | 182.7±7.4 |
| 配方6 | 162.6±8.8 |
| 配方7 | 165.1±9.3 |
| 配方8 | 181.6±11.2 |
从表5的数据可以看出，磨削比最高的是配方1制备的砂轮，磨削比为208.6；磨削比最低的是未改性的酚醛树脂即配方6制备的砂轮，其次为未经过包覆铁处理的磨料制备的砂轮。从数据的对比可以看出，只引入环氧树脂的改性酚醛树脂的磨削比大大降低，这与环氧树脂地热稳定性低有一定的关系。此外，在磨料经过包覆铁处理后，砂轮的磨削比大大提升，也说明了树脂砂轮的结构更加致密。这是因为表面的金属层在高温磨削时，镀层可以起到隔离保护的作用，并改善热传递，使砂轮的磨削能力更强。从表3、表4以及表5的数据都可以证明，包覆铁处理的磨料与改性的酚醛树脂之间存在一定的协同作用，使得制备的砂轮的机械性能大大提升。
Claims (4)
1.一种树脂结合剂超硬磨料砂轮，其特征在于，由以下原料组成：磨料75~120份，树脂结合剂46~63份以及辅料30~45份；
所述的树脂结合剂为改性酚醛树脂结合剂；
所述的改性酚醛树脂结合剂的制备方法包含以下步骤：S1.在惰性气体的保护下，将甲基三甲氧基硅烷、苯酚、环氧树脂进行均匀混合，向混合物中加入苯磺酸和甘氨酸，边加热边搅拌，保持160℃进行冷凝回流，之后降温至100~135℃，再加入适量的聚甲醛继续反应，直至生成产物变为凝胶状；S2.利用pH调节剂将pH调节至6.0~7.0，再将产物进行真空脱水干燥处理，将干燥后的产品进行粉碎处理，并加入六亚甲基四铵混合，即得到改性酚醛树脂粉；
所述的磨料为锆刚玉表面进行包覆铁处理的颗粒；
所述的锆刚玉表面进行包覆铁处理的颗粒的制备方法如下：将一定比例的锆刚玉粉末以及纳米铁粉末进行混合，混合均匀后将两者放入150~350℃的真空加热器内进行预热处理，再通过物理沉降处理得到表面含有铁涂层的锆刚玉颗粒；
所述的辅料为半水石膏粉、氯化铵、石英粉、碳化硼粉末中的一种或几种的组合物。
2.一种树脂结合剂超硬磨料砂轮制备方法，其特征在于，包含以下步骤：（1）将改性酚醛树脂结合剂46~63份、磨料75~120份以及辅料30~45份按比例进行混合，混合时间为8~12h，其中辅料为半水石膏粉、氯化铵、石英粉、碳化硼粉末中的一种或几种的组合物；所述的磨料为锆刚玉表面进行包覆铁处理的颗粒；（2）将混合后的材料放入模具中，放入热压机进行热压成型；热压工序为：热压温度设定为150℃~210℃，热压设置的压制压力约为15~45N/mm2，压制时间设定为30~90min，并且再压制过程中每5min进行放气一次；（3）将成型后的砂轮进行热脱模处理，并在砂轮周围缠绕一层玻璃纤维；（4）将热脱模处理的砂轮进行固化处理，固化工序为：热脱模温度为105~160℃，热固化时间为19~36h，最终制得超硬磨料砂轮；
其中，步骤（1）所述的改性酚醛树脂的制备方法包含以下步骤：S1.在惰性气体的保护下，将甲基三甲氧基硅烷、苯酚、环氧树脂进行均匀混合，向混合物中加入苯磺酸和甘氨酸，边加热边搅拌，保持160℃进行冷凝回流，之后降温至100~135℃，再加入适量的聚甲醛继续反应，直至生成产物变为凝胶状；S2.利用pH调节剂将pH调节至6.0~7.0，再将产物进行真空脱水干燥处理，将干燥后的产品进行粉碎处理，并加入六亚甲基四铵混合，即得到改性酚醛树脂粉。
3.根据权利要求2所述一种树脂结合剂超硬磨料砂轮制备方法，其特征在于，所述的环氧树脂为E-44或者EP-20。
4.根据权利要求2所述的一种树脂结合剂超硬磨料砂轮制备方法得到具有超硬特性的树脂切割砂轮。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR741507A (zh) * | 1933-02-10 | |||
| CN1439061A (zh) * | 2000-06-30 | 2003-08-27 | 圣戈本磨料股份有限公司 | 用金属涂覆超级磨料的方法 |
| CN104290043A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-01-21 | 宁波大华砂轮有限公司 | 一种铁轨修磨砂轮及其制备方法 |
| CN106826591A (zh) * | 2017-03-17 | 2017-06-13 | 衢州学院 | 一种橡胶树脂复合结合剂磨具及其制备方法 |
| CN108188950A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-06-22 | 南京航空航天大学 | 超硬磨料陶瓷结块与树脂锆刚玉复合砂轮 |
| CN108326763A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-07-27 | 福建胜多砂轮有限公司 | 复合材料砂轮磨具 |
| CN114026660A (zh) * | 2019-06-28 | 2022-02-08 | 3M创新有限公司 | 可磁化磨料颗粒及其制造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113732966B (zh) * | 2021-08-04 | 2022-07-12 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 一种复合结合剂砂轮及其制备方法 |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR741507A (zh) * | 1933-02-10 | |||
| CN1439061A (zh) * | 2000-06-30 | 2003-08-27 | 圣戈本磨料股份有限公司 | 用金属涂覆超级磨料的方法 |
| CN104290043A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-01-21 | 宁波大华砂轮有限公司 | 一种铁轨修磨砂轮及其制备方法 |
| CN106826591A (zh) * | 2017-03-17 | 2017-06-13 | 衢州学院 | 一种橡胶树脂复合结合剂磨具及其制备方法 |
| CN108188950A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-06-22 | 南京航空航天大学 | 超硬磨料陶瓷结块与树脂锆刚玉复合砂轮 |
| CN108326763A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-07-27 | 福建胜多砂轮有限公司 | 复合材料砂轮磨具 |
| CN114026660A (zh) * | 2019-06-28 | 2022-02-08 | 3M创新有限公司 | 可磁化磨料颗粒及其制造方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 沃丁柱.《复合材料大全》.北京：化学工业出版社,2000,第37-42页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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