本发明涉及磨具的生产加工领域，具体地，涉及低气孔率树脂基磨具及其制备方法。
背景技术：
树脂基磨具是一种常用的抛光、磨削和切割工具，被广泛地应用于机械制造、金属加工、半导体、电子等行业。然而，受原料、成型条件及硬化工艺的影响，生产制得的树脂基磨具往往存在气孔率偏高的问题，这严重影响了树脂基磨具的磨削性能、运行稳定性和使用寿命。
因此，提供一种能通过对原料及生产工艺等条件的优化和改进，使制得的磨具气孔率大大降低，提高其磨削性能、运行稳定性和使用寿命的低气孔率树脂基磨具及其制备方法是本发明亟需解决的问题。
技术实现要素：
针对上述现有技术，本发明的目的在于克服现有技术中受原料、成型条件及硬化工艺的影响，生产制得的树脂基磨具往往存在气孔率偏高的问题，这严重影响了树脂基磨具的磨削性能、运行稳定性和使用寿命的问题，从而提供一种能通过对原料及生产工艺等条件的优化和改进，使制得的磨具气孔率大大降低，提高其磨削性能、运行稳定性和使用寿命的低气孔率树脂基磨具及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种低气孔率树脂基磨具的制备方法，其中，所述制备方法包括：
1)树脂的预处理：将树脂材料进行微纳米颗粒整形包覆，制得经球化后的树脂原料；
2)混合料的制备：将步骤1)中制得的经球化后的树脂原料、磨料、分散剂和添加剂混合，制得混合料；
3)成型硬化：将步骤2)中制得的混合料进行压制后，进行硬化，制得低气孔率树脂基磨具。
本发明还提供了一种根据上述所述的制备方法制得的低气孔率树脂基磨具。
通过上述技术方案，本发明通过先采用微纳米颗粒整形包覆方式对树脂材料进行整形，提高了树脂材料的球形度及混合料的堆积密度，而后通过对其进行混合并成型硬化，从而实现了降低成型硬化后的磨具的气孔率的效果，进而大幅提高了制得的低气孔率树脂基磨具的磨削性能、运行稳定性和使用寿命。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的一种微纳米颗粒整形包覆设备的结构示意图。
附图标记说明
1-入料口2-出料口
3-循环通道4-转子叶片。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种低气孔率树脂基磨具的制备方法，其中，所述制备方法包括：
1)树脂的预处理：将树脂材料进行微纳米颗粒整形包覆，制得经球化后的树脂原料；
2)混合料的制备：将步骤1)中制得的经球化后的树脂原料、磨料、分散剂和添加剂混合，制得混合料；
3)成型硬化：将步骤2)中制得的混合料进行压制后，进行硬化，制得低气孔率树脂基磨具。
上述设计通过先采用微纳米颗粒整形包覆方式对树脂材料进行整形，提高了树脂材料的球形度及混合料的堆积密度，而后通过对其进行混合并成型硬化，从而实现了降低成型硬化后的磨具的气孔率的效果，进而大幅提高了制得的低气孔率树脂基磨具的磨削性能、运行稳定性和使用寿命。
当然，这里的分散剂可以为本领域常规使用的分散剂类型，只要使得其能适应磨料、树脂材料的分散使用即可。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，在此不多作赘述。
当然，这里的各原料的用量可以根据实际需要进行调节，例如，在本发明的一种优选的实施方式中，相对于1000重量份的所述树脂材料，所述磨料的用量为100-500重量份，所述分散剂的用量为5-30重量份，所述添加剂的用量为10-60重量份。
步骤1)中的微纳米颗粒整形包覆过程可以按照本领域常规方式进行，例如，步骤1)中微纳米颗粒整形包覆过程为将树脂材料置于微纳米颗粒整形包覆设备中进行处理，例如，这里的微纳米颗粒整形包覆设备的结构可以为如图1所示的微纳米颗粒整形包覆设备，图中箭头方向即为树脂材料的流向，即从入料口1进料，而后经循环通道3循环至置有转子叶片4的腔体中进行微纳米颗粒整形包覆，而后再通过出料口2进行排料，当然，市售的微纳米颗粒整形包覆设备均可使用，本发明并不局限于图1所示的微纳米颗粒整形包覆设备的结构。通过微纳米颗粒整形包覆过程，进而制得球形或近球形树脂颗粒。
进一步优选的实施方式中，步骤1)中处理过程中微纳米颗粒整形包覆设备的转速可以设置为2000-8000r/min，置于微纳米颗粒整形包覆设备中处理的时间可以选择为5-30min，处理后排料时间可以进一步选择为2-5min。
当然，根据设备的大小和原料用量等因素，每次置于微纳米颗粒整形包覆设备中的树脂材料的用量可以根据实际进行调节，例如，步骤1)中树脂材料的用量为0.5-5kg。当然，这里每次的用量是指每次置于设备中的用量，不同的设备可以进行用量的不同选择，本发明并不局限于此。
同样地，在本发明的一种更为优选的实施方式中，步骤2)中混合可以为置于混料机中混合，且混合时间为1-48h。当然，这里的搅拌条件(例如，转速等)可以根据实际需要进行选择，在此不多作赘述。
进一步优选的实施方式中，为了进一步提高制得的混合料的性能，所述混料机可以选自v型混料机和/或低速搅拌型混料机。
进一步优选的实施方式中，步骤3)中成型硬化过程可以为将制得的混合料置于模具中压制后，进行硬化，制得低气孔率树脂基磨具。当然，这里的压制和硬化过程为按照本领域常规方式进行操作，例如，这里的压制可以为在一定温度下(例如，80-250℃)对置于模具内的混合料予以一定的压力(例如，0.5-10mpa)进行压制，同样地，硬化也可以为置于一定温度(例如，400-450℃)的炉内一段时间(例如，5-6h)进行硬化。这里的压制和硬化均为本领域技术人员能够理解和使用的手段，在此不多作赘述。
这里的树脂材料可以选自本领域通常会使用的用于制备树脂基磨具的树脂类型，例如，一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的磨具的使用性能，所述树脂材料可以进一步选择为包括酚醛树脂和聚酰亚胺树脂。
进一步优选的实施方式中，以所述树脂材料的总重量为基准，所述酚醛树脂的用量为55-60重量％，所述聚酰亚胺树脂的用量为40-45重量％。
为了进一步提高制得的磨具的使用性能，一种更为优选的实施方式中，所述树脂材料的粒度可以进一步选择为50-800目。
这里的磨料可以按照常规进行选择，例如，可以为本领域常规使用的天然磨料(例如天然刚玉等)、人造刚玉类磨料或是碳化硅类磨料等，在本发明的一种更为优选的实施方式中，所述磨料可以选择为选自金刚石粉、刚玉粉、立方氮化硼粉、镀镍刚玉粉和氮化硅粉中的一种或多种。
为了进一步提高制得的复合颗粒的后期使用性能和加工性能，所述磨料的粒度可以进一步选择为325-10000目。
这里的添加剂可以按照实际需要进行选择，例如，一种优选的实施方式中，所述添加剂选自铜粉和/或铝粉。当然，这里并不局限于此，本领域技术人员可以按照此基础予以调节，在此不多作赘述。
进一步优选的实施方式中，所述添加剂的粒度可以进一步选择为325-5000目。
本发明还提供了一种根据上述所述的制备方法制得的低气孔率树脂基磨具。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
首先将800g的粒度为325目的酚醛树脂颗粒和600g的粒度为325目的聚酰亚胺树脂颗粒，投入微纳米颗粒整形包覆设备中，在3000r/min的转速下处理(即反应)10min，排料3min，制得经球化后的树脂原料；然后将1400g的经球化后的树脂原料、200g的2000目金刚石粉、20g的分散剂和40g的1000目铜粉装入v型混料机中混合48h，制得混合料；然后，将混合料在1mpa的压力下缓慢升温到80℃，保温2h，然后缓慢升温到180℃保温2h，最后升温到250℃，待冷却到80℃后出磨，在400℃下，保温5h，待冷却至室温后，制得低气孔率树脂基磨具a1。最后，测得低气孔率树脂基磨具a1的气孔率为3.0％。
实施例2
首先将800g的粒度为325目的酚醛树脂颗粒和600g的粒度为325目的聚酰亚胺树脂颗粒，投入微纳米颗粒整形包覆设备中，在3000r/min的转速下处理15min，排料3min，制得经球化后的树脂原料；然后将1400g的经球化后的树脂原料、200g的2000目金刚石粉、20g的分散剂和40g的1000目铜粉装入v型混料机中混合48h，制得混合料；然后，将混合料在1mpa的压力下缓慢升温到80℃，保温2h，然后缓慢升温到180℃保温2h，最后升温到250℃，待冷却到80℃后出磨，在400℃下，保温6h，待冷却至室温后，制得低气孔率树脂基磨具a2。最后，测得低气孔率树脂基磨具a2的气孔率为2.5％。
实施例3
先将800g的粒度为325目的酚醛树脂颗粒和600g的粒度为325目的聚酰亚胺树脂颗粒，投入微纳米颗粒整形包覆设备中，在3000r/min的转速下处理10min，排料3min，制得经球化后的树脂原料；然后将1400g的经球化后的树脂原料、400g的2000目白刚玉粉、20g的分散剂和40g的1000目铜粉装入v型混料机中混合48h，制得混合料；然后，将混合料在1mpa的压力下缓慢升温到80℃，保温2h，然后缓慢升温到180℃保温2h，最后升温到250℃，待冷却到80℃后出磨，在400℃下，保温5h，待冷却至室温后，制得低气孔率树脂基磨具a3。最后，测得低气孔率树脂基磨具a3的气孔率为3.1％。
实施例4
按照实施例1的制备方法进行制备，不同的是，所述酚醛树脂的用量为770g，所述聚酰亚胺树脂的用量为630g，制得低气孔率树脂基磨具a4。最后，测得低气孔率树脂基磨具a4的气孔率为3.5％。
实施例5
按照实施例2的制备方法进行制备，不同的是，将所述铜粉替换为铝粉，制得低气孔率树脂基磨具a5。最后，测得低气孔率树脂基磨具a5的气孔率为2.8％。
对比例1
按照实施例3的制备方法进行制备，不同的是，直接将酚醛树脂和聚酰亚胺树脂进行混合使用，不经微纳米颗粒整形包覆设备球化，制得低气孔率树脂基磨具d1。最后，测得树脂基磨具d1的气孔率为5.3％。
对比例2
按照本领域常规方式进行制备的树脂基磨具，例如，首先将800g的粒度为325目的酚醛树脂颗粒、600g的粒度为325目的聚酰亚胺树脂颗粒、200g的2000目金刚石粉、20g的分散剂和40g的1000目铜粉装入v型混料机中混合48h，制得混合料；然后，将混合料在一定温度和压力下成型硬化，制得树脂基磨具d2。最后，测得树脂基磨具d2的气孔率为4.9％。
综上看出，在本发明范围外制得的树脂基磨具和本领域常规方式制得的磨具的气孔率均高于本发明制得的磨具的气孔率。本发明通过调节生产方法，从而使得制得的树脂基磨具具有更低的气孔率，大大提高了磨削等使用性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。