CN106956222B - 一种采用橡胶结合剂的多孔海绵复合金刚石研磨丸片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种采用橡胶结合剂的多孔海绵复合金刚石研磨丸片及其制备方法，所述多孔海绵复合金刚石研磨丸片是含有连续气孔的橡胶弹性复合配合物与复合颗粒结合为一体具有海绵状细小连续气孔组织的丸片。将金刚石磨料，添加剂，气孔生成剂，树脂粘结剂混合，然后在熔融温度下进行烧结炉内熔烧，制成复合磨粒，把这种复合磨粒和橡胶，硫化剂，硫化助剂混合，加入到炼胶机中混炼，混料压制为丸片，最后硫化后成型，冷却后得到。优点：因为有了连续细小气孔，因此磨削时不易堵塞，因而磨削效率高；而且磨具丸片成型时，上述复合磨粒的气孔内进入橡胶弹性混合物经硫化相互合成一体，在使用中使之磨粒脱落飞溅现象大为减少。

Description

一种采用橡胶结合剂的多孔海绵复合金刚石研磨丸片及其制 备方法

技术领域

本发明涉及属于精密研磨抛光领域。具体涉及一种采用橡胶结合剂的多孔海绵复合金刚石研磨丸片及其制备方法。

背景技术

橡胶结合剂磨具的制备方法很多且各有不同，有的将磨粒用树脂结合剂组成块状集合体的，混入橡胶弹性配合料中而成型的丸片；有的采用树脂结合剂使磨粒固结在磨粒粒度粗的橡胶弹性颗粒上而成型的弹性复合磨粒块，再把这种块使之具有一定气孔率的相互结合成型而成的磨具。无论哪一种制法都是使用通过介质有机结合剂和树脂粘结剂使磨粒成块集合体的有机复合磨粒，磨具本身的橡胶弹性填充剂中所出现的气孔量少，而且这些气孔多是独立的。因此，上述磨具产生如下的缺点：

(1)使用中，磨粒不仅易从丸片上脱落和飞溅，产生危险，而且飞溅的磨粒进入设备里面导致设备产生故障。

(2)磨削效率低，对于曲面较多的工件不能均匀地进行磨削。

查阅大多数专利可得，普通磨具制备方法采用混料方法有一定的局限性，都未解决上述缺点。专利201310635637.3公布了一种新配方橡胶砂轮，此专利采用新型的原料配比，外观大为提升且减轻了对环境的污染，有效的降低了磨粒的使用量，节约了生产成本，经济效益明显，这种方法已经很优越，但由于机器工作过程中离心力发生变化，也会导致磨粒脱落和飞溅现象。飞溅问题可能会直接导致安全的问题。专利201310453677.6公布了一种轴承专用橡胶砂轮，此专利优化了保温技术，采用了保温延时技术，而使终温事件缩短，增加了硬度，具有经久耐用，成本低廉的优点，但也没有解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是解决在磨具使用过程中出现的磨粒容易脱落飞溅的现象。提供一种实用性强、加工效率高的避免磨粒容易飞溅的磨具制备方法。

为达到目的，本发明采用以下技术方案：

一种采用橡胶结合剂的多孔海绵复合金刚石磨料研磨丸片制备方法。多孔海绵复合金刚石研磨丸片是含有连续气孔的橡胶弹性复合配合物中与复合颗粒结合为一体具有海绵状细小连续气孔组织的丸片，配方包括：金刚石磨料，添加剂，气孔生成剂，树脂粘结剂，橡胶，硫化剂，硫化助剂。

一种采用橡胶结合剂的多孔海绵复合金刚石磨料研磨丸片制备方法，包括以下步骤：

第一步，将适量的金刚石磨料，添加剂，气孔生成剂，树脂粘结剂混合，金刚石磨料等其他添加剂被树脂粘结剂浸润后，制成0.01～150微米的混合颗粒；

第二步，将第一步的制备的混合颗粒在熔融温度下进行炉内熔烧制成复合混料，烧制完成后需将复合混料打碎粉化，然后过筛，得到复合磨料；

第三步，将第二步得到的复合磨粒和橡胶混合，在炼胶机中制成混合物1；

第四步，将第三步得到的橡胶混合物1中加入硫化剂，硫化助剂得到混合料2；

第五步，将第四步得到的混合料2首先压制成研磨丸片，然后硫化成型，其硫化过程由常温升温到90～180℃，累计时间为10～20小时，其中保温为2～5小时；

第六步，将得到的金刚石磨料橡胶结合剂研磨丸片随室温冷却，得到的丸片是一种海绵形状的细小气孔组织丸片。

所述的金刚石磨料平均粒径为0.01～100微米，按重量计50～300份；橡胶为天然橡胶，丁苯橡胶，丁腈橡胶，顺丁橡胶，氯丁橡胶，硅橡胶，三元乙丙橡胶，橡塑共混材料中的一种或者多种，按重量计110份；添加剂为：炭黑1～20份，氧化锌5～8份；氧化镁8～10份，碳酸钙3～5份，滑石粉3～5份，二硫化钼5～8份，偶联剂0.5～2份。偶联剂为硅烷，钛酸酯、铝酸酯、高分子偶联剂中的任意一种，加入偶联剂是因为填料表面一般为亲水性的，而聚合物是憎水的，两者相容性较差，必须进行表面处理。

所述的气孔生成剂为发泡剂、精萘、焦炭、木粉、核桃壳、尿素、小苏打中的一种或者多种，其中发泡剂可以是碳酸氢钠，碳酸氢氨，发泡剂AC(偶氮二甲酞胺)，发泡剂H(N,N-二亚硝基五亚甲基四胺)，发泡剂OBSH(二苯磺酰肼醚)，发泡剂DAB(二偶氮氨基苯)，发泡剂TSH(对甲苯磺酰肼)，发泡剂ABIN(偶氮二异丁睛)中的任意一种，气孔生成剂按重量计6～10份。

所述的树脂粘结剂可以是丙烯酸树脂，聚氨酯树脂，环氧树脂，有机硅树脂，酚醛树脂，环氧树脂，新酚树脂，聚氨酯树脂，聚酰亚胺树脂，以及胶木粉中的任意一种，按重量计5～20份。

所述的硫化剂可以是硫黄、碲、硒、含硫化合物、过氧化物、醌类化合物、胺类化合物、树脂和金属化合物中的任意一种，按重量计1～20份；所述的硫化助剂包括防老剂，促进剂，硫化活性剂，防焦剂，按重量计1～10份。

所述的防老剂包括：酚类，硫化二丙酸酯，亚磷酸酯，防老剂NBC(N-二丁基二硫代氨基甲酸镍)，防老剂DNP(N-二对苯二胺)，防老剂MB(二巯基苯并咪唑)，防老剂RD(2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体)，防老剂A(N-苯基-α-苯胺)，防老剂D(N-苯基-β-萘胺)，防老剂CPPD(N-苯基-N-环己基对苯二胺)，防老剂IPPD(N-苯基-N-异丙基-对苯二胺)，防老剂H(N-N-二苯基-对苯二胺)，防老剂264(4.4-双(2.2-二甲基苄基)二苯胺)中的一种或者多种，按重量计1～2份。

所述的促进剂可以是无机促进剂或者有机促进剂中的一种或者多种，无机促进剂包括氧化镁、氧化铅，有机包括噻唑类、秋兰姆类、次磺酰胺类、胍类、二硫代氨基甲酸盐类、醛胺类、黄原酸盐类和硫脲类，促进剂M(硫醇基苯并噻唑)，促进剂DM(二硫化二苯并噻唑)，促进剂TMTD(二硫化四甲基秋兰姆)，促进剂TBBS(N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺)，促进剂CZ(N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺)，按重量计1～3份。

所述的硫化活性剂是氧化锌和硬脂酸，按重量计按重量计1～4份；所述的防焦剂是邻羟基苯甲酸、邻苯二甲酸酐、防焦剂NPPA(亚硝基二苯胺)，防焦剂CTP(N-环己基硫代邻苯二甲酞亚胺)中的一种或者多种，按重量计0.1～1份。

所述制备方法在于，第一步混合方法可以是V型桶混料机混合，球磨机混合，逆流混料机混合中的任意一种；第二步熔融温度为70～200℃；第五步采用的压制成型压力为20～60Mpa，压制后的研磨丸片可以是圆柱形，星状，四边形，五边形，六边形或者其他多边形。

本专利优点在于制备过程中在原料中加入了气孔生成剂和海绵化用发泡剂，从而使丸片被海绵化后形成细小的连续气孔组织丸片，依靠海绵化特有缓冲吸震的效果，解决了在使用过程中磨粒脱落和飞溅的现象。

附图说明

图1是粒径2.5微米金刚石研磨丸片表面SEM图；

图2是不同金刚石磨料含量条件下研磨丸片的磨损率和材料去除率关系图；

图3是不同金刚石磨料含量条件下研磨丸片对石英玻璃加工后的表面粗糙度和材料去除率；

图4是碳酸氢钠气孔生成剂研磨丸片表面SEM图；

图5是粒径20微米金刚石研磨丸片表面SEM图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

实施例1

第一步，将适量的粒径2.5微米的金刚石磨料和添加剂，气孔生成剂，树脂粘结剂在V型桶混料机中混合，金刚石磨料等其他添加剂被树脂粘结剂浸润后，制成2～5微米的混合颗粒。其中加入的树脂粘结剂为环氧树脂；气孔生成剂为发泡剂OBSH(二苯磺酰肼醚)，发泡剂OBSH热分解温度较低，在130℃就可以缓慢分解，150℃时能快速分解，通常能在硫化温度140℃左右下发泡，发气量约为125ml/g，热分解反应生成氮气，热分解产物残渣是一种不挥发性聚合物，制得的微孔橡胶气孔细致均匀，在混料中渗透性小，形成闭孔或联孔的气孔结构，收缩率，孔眼不塌陷小，可以保证较小的变形量；

第二步，将第一步的制备的混合颗粒在熔融温度100℃下进行烧结炉内熔烧制成复合混料，烧制完成后需将复合混料用打碎机打碎粉化，然后过筛，筛网孔径2000目，得到复合磨料，其中混合颗粒各组分重量比例如表1所示；

表1混合颗粒各组分重量比例

第三步，将第二步得到的复合磨粒和丁苯橡胶混合，在炼胶机中制成混合物1；

第四步，将第三步得到的橡胶混合物1中加入硫化剂，硫化助剂得到混合料2，混合料2各组分重量比例如表2所示；

表2混合料2各组分重量比例

第五步，将第四步得到的混合料2首先压制成研磨丸片，然后硫化成型，其硫化过程按一定升温曲线由常温升温到145℃，累计时间为15小时，其中保温为3小时。

第六步，将得到的金刚石磨料橡胶结合剂研磨丸片随电热干燥箱缓慢冷却冷却，得到的丸片是一种海绵形状的细小气孔组织丸片，如图1所示。

获得的研磨丸片拉伸强度达到了20MPa以上，硬度达到了50(邵尔硬度)，断裂伸长率为200％。

实施例2

本实施目的是试验出不同金刚石磨料含量对研磨抛光的效率影响，挑选出最佳性能丸片的金刚石磨料含量。

操作与实施例1基本相同，不同之处在于，金刚石磨料的重量分别为20,50,100,150,200,250,300,350,400g，分别制备研磨丸片，标号A20,A50,A100,A150,A200,A250,A300,A350,A400在nanopoli100研磨抛光机上对石英玻璃进行研磨，测量不同金刚石磨料含量条件下研磨丸片的磨损率和工件材料去除率，从图中可以看到磨具磨损率随着金刚石含量的提高而增大，而材料去除率在金刚石含量为150g是达到最大值，说明金刚石含量过高或者过低都不利于磨具的加工效率。

实施例3

本实施目的是试验出不同金刚石磨料粒径对研磨抛光的效率影响。

操作与实施例1基本相同，不同之处在于，金刚石磨料粒径值为W1,W2.5，W5,W10,W14,W20,W28,W40，分别制备研磨丸片，在nanopoli100研磨抛光机上对石英玻璃进行研磨，测量不同金刚石磨料含量条件下研磨丸片对石英玻璃加工后的表面粗糙度和材料去除率，如图3所示，从图中可以看到，随着金刚石磨粒粒径的增大，对工件加工后的表面粗糙度和材料去除率都有所提高，选择不同金刚石粒径可以获得不同的表面粗糙度。

实施例4

操作与实施例1基本相同，不同之处在于，气孔生成剂为碳酸氢钠，重量仍为6g，观测研磨丸片中气孔的大小，与实施例1得到的研磨丸片进行对比，从图4中可以看出。碳酸氢钠作为气孔生成剂，生成的气孔较大。

实施例5

第一步，将适量的粒径20微米的金刚石磨料和添加剂，气孔生成剂，树脂粘结剂在V型桶混料机中混合，金刚石磨料等其他添加剂被树脂粘结剂浸润后，制成20～30微米的混合颗粒。其中加入的树脂粘结剂为环氧树脂；气孔生成剂为发泡剂OBSH(二苯磺酰肼醚)，发泡剂OBSH热分解温度较低，在130℃就可以缓慢分解，150℃时能快速分解，通常能在硫化温度140℃左右下发泡，发气量约为125ml/g，热分解反应生成氮气，热分解产物残渣是一种不挥发性聚合物，制得的微孔橡胶气孔细致均匀，在混料中渗透性小，形成闭孔或联孔的气孔结构，收缩率，孔眼不塌陷小，可以保证较小的变形量；

第二步，将第一步的制备的混合颗粒在熔融温度100℃下进行烧结炉内熔烧制成复合混料，烧制完成后需将复合混料用打碎机打碎粉化，然后过筛，筛网孔径2000目，得到复合磨料，其中混合颗粒各组分重量比例如表3所示；

表3混合颗粒各组分重量比例

第三步，将第二步得到的复合磨粒和丁苯橡胶混合，在炼胶机中制成混合物1；

第四步，将第三步得到的橡胶混合物1中加入硫化剂，硫化助剂得到混合料2，混合料2各组分重量比例如表4所示；

表4混合料2各组分重量比例

第五步，将第四步得到的混合料2首先压制成研磨丸片，然后硫化成型，其硫化过程按一定升温曲线由常温升温到145℃，累计时间为15小时，其中保温为2.5小时。

第六步，将得到的金刚石磨料橡胶结合剂研磨丸片随电热干燥箱缓慢冷却冷却，同样可以得到一种海绵形状的细小气孔组织研磨丸片，如图5所示。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种采用橡胶结合剂的多孔海绵复合金刚石研磨丸片，其特征在于所述多孔海绵复合金刚石研磨丸片是含有连续气孔的橡胶弹性复合配合物与复合颗粒结合为一体具有海绵状细小连续气孔组织的丸片，所述多孔海绵复合金刚石研磨丸片的各组分包括金刚石磨料，添加剂，气孔生成剂，树脂粘结剂，橡胶，硫化剂，硫化助剂；

该研磨丸片的制备方法，包括以下步骤：

第一步，将金刚石磨料、添加剂、气孔生成剂、树脂粘结剂混合，制成0.01~150微米的混合颗粒；

第二步，将第一步的制备的混合颗粒在树脂粘结剂熔融温度下进行炉内熔烧制成复合混料，烧制完成后将复合混料打碎粉化，然后过筛，得到复合磨料；

第三步，将第二步得到的复合磨料和橡胶混合，在炼胶机中制成混合物1；

第四步，在第三步得到的橡胶混合物1中加入硫化剂、硫化助剂得到混合料2；

第五步，将第四步得到的混合料2压制成丸片，然后硫化成型，其硫化过程由常温升温到90~180℃，累计时间为10~20小时，其中保温时间为2~5小时；

第六步，将得到的丸片随室温冷却，得到采用橡胶结合剂的多孔海绵复合金刚石磨料研磨丸片。

2.一种采用橡胶结合剂的多孔海绵复合金刚石磨料研磨丸片的制备方法，包括以下步骤：

第一步，将金刚石磨料、添加剂、气孔生成剂、树脂粘结剂混合，制成0.01~150微米的混合颗粒；

第二步，将第一步的制备的混合颗粒在树脂粘结剂熔融温度下进行炉内熔烧制成复合混料，烧制完成后将复合混料打碎粉化，然后过筛，得到复合磨料；

第三步，将第二步得到的复合磨料和橡胶混合，在炼胶机中制成混合物1；

第四步，在第三步得到的橡胶混合物1中加入硫化剂、硫化助剂得到混合料2；

第五步，将第四步得到的混合料2压制成丸片，然后硫化成型，其硫化过程由常温升温到90~180℃，累计时间为10~20小时，其中保温时间为2~5小时；

第六步，将得到的丸片随室温冷却，得到采用橡胶结合剂的多孔海绵复合金刚石磨料研磨丸片。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的金刚石磨料平均粒径为0.01~100微米，按重量计50~300份；添加剂按重量计包括炭黑1~20份，氧化锌5 ~8份；氧化镁8~10份，碳酸钙3~5份，滑石粉3~5份，二硫化钼5~8份，偶联剂0.5~2份；所述的偶联剂为硅烷、钛酸酯、铝酸酯、双金属、磷酸酯、硼酸酯、铬络合物偶联剂中的任意一种。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的气孔生成剂为发泡剂、精萘、焦炭、木粉、核桃壳、尿素、小苏打中的一种或者多种，其中发泡剂是碳酸氢钠、碳酸氢氨、偶氮二甲酞胺、N，N-二亚硝基五亚甲基四胺、二苯磺酰肼醚、二偶氮氨基苯、对甲苯磺酰肼、偶氮二异丁睛中的任意一种，按重量计为 6 ~10份；所述的树脂粘结剂是丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、新酚树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂以及胶木粉中的任意一种，按重量计为5~20份。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、三元乙丙橡胶中的一种或者多种，按重量计为110份。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的硫化剂是硫黄、碲、硒、含硫化合物、过氧化物、醌类化合物、胺类化合物、树脂和金属化合物中的任意一种，按重量计1~20份；所述的硫化助剂包括防老剂、促进剂、硫化活性剂、防焦剂。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的防老剂包括：酚类、硫化二丙酸酯、亚磷酸酯、N-二丁基二硫代氨基甲酸镍、N-二对苯二胺、二巯基苯并咪唑、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体、N-苯基-α-苯胺、N-苯基-β-萘胺、N-苯基-N-环己基对苯二胺、N-苯基-N`-异丙基-对苯二胺、N-N-二苯基-对苯二胺、4.4-双（2.2-二甲基苄基）二苯胺中的一种或者多种，按重量计1~2份。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的促进剂是有机促进剂中的一种或者多种，有机促进剂包括噻唑类、秋兰姆类、次磺酰胺类、胍类、二硫代氨基甲酸盐类、醛胺类、黄原酸盐类和硫脲类，按重量计1~3份。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的硫化活性剂是氧化锌和硬脂酸，按重量计1~4份；所述的防焦剂是邻羟基苯甲酸、邻苯二甲酸酐、亚硝基二苯胺中的一种或者多种，按重量计0.1~1份。

10.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于步骤1中所述的混合方法可以是V型桶混料机混合，球磨机混合，逆流混料机混合中的任意一种；步骤2所述的熔融温度为70~200℃；第五步采用的压制成型压力为20~60Mpa。