一种不锈钢制品专用固体抛光剂的制备方法与流程

文档序号:15656453发布日期:2018-10-12 23:56

本发明公开了一种不锈钢制品专用固体抛光剂的制备方法,属于金属加工助剂技术领域。



背景技术:

不锈钢制品因其具有卫生、造型美观、经济耐用等特点,广泛用于食堂及宾馆等餐饮业、食品及药品加工制造业等领域,而且随着生活水平的提高,近几年也越来越受到城镇居民的亲睐,产品销量很大。因此,不锈钢制品抛光业迅猛发展,其抛光工艺所需的各种固体抛光剂也应运而生,用量不断增大。

抛光一般是以布或软的材料制成圆盘(称为布轮),利用布轮的高速旋转,将固体抛光剂粘附在布轮表面上,再通过布轮上的固体抛光剂将不锈钢制品进行磨擦,达到抛光目的。抛光工艺是提高不锈钢制品表面的光洁度和光亮度的一种加工方法。

抛光的机理主要是由能起磨削作用的粉状材料和在较高抛光热的条件下与金属表层发生化学反应生成易于除去的各种化合物作用的油脂及其他物质。粉状材料主要有氧化物系的各类刚玉,如棕、白、铬、微晶及单晶等刚玉;碳化物系有绿碳化硅、碳化硼及立方碳化硅等。油脂的种类很多,如硬脂酸、油酸、脂肪酸或由其调制而成的混合脂。不锈钢制品抛光剂是固体抛光剂,必须具有适当的削切力、起光快、光泽明亮而且稳定性好,同时抛光剂还必须有较强的硬度和较高的密度,良好的粘附性,耐用,即抛光剂用量少。要使不锈钢制品光泽明亮,其所用的粉状材料必须极微小,最好在400目以上细。如果颗粒太大时会造成表面粗糙,无法形成镜面。目前使用于不锈钢制品的各类抛光剂抛光效果不甚理想,因此还需对其进行研究。



技术实现要素:

本发明主要解决的技术问题是:针对传统抛光剂在抛光过程中对工件表面光泽度不佳的问题,提供了一种不锈钢制品专用固体抛光剂的制备方法。

为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:

(1)将包覆改性氧化铝和无水乙醇按质量比为1:8~1:10混合后,超声分散,再加入无水乙醇质量0.2~0.3倍的聚乙烯吡咯烷酮,继续超声分散,得包覆改性氧化铝分散液;

(2)按重量份数计,依次取40~50份包覆改性氧化铝分散液,10~30份丙烯酰胺,4~6份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺,0.6~0.8份引发剂,混合后,加热搅拌反应,再加入丙烯酰胺质量0.4~0.6倍的多巴胺,用氨水调节pH至7.6~7.8,继续搅拌反应后,真空干燥,得干凝胶;

(3)按重量份数计,依次取60~80份干凝胶,20~30份硬脂酸,3~5份亚油酸,0.4~0.8份柠檬酸,4~8份草酸,先将硬脂酸、亚油酸、柠檬酸和草酸混合后,加热熔融,再加入干凝胶,搅拌混合后,注模,冷却成型,脱模,即得不锈钢制品专用固体抛光剂。

步骤(1)所述包覆改性氧化铝制备过程为:将纳米α-氧化铝和无水乙醇按质量比为1:10~1:20混合后,超声分散,再加入无水乙醇质量0.1~0.3倍的多巴胺溶液,继续超声分散后,加热搅拌混合,得纳米α-氧化铝分散液;将正硅酸乙酯和无水乙醇按质量比为1:8~1:10超声混合,得正硅酸乙酯分散液,再按重量份数计,依次取60~80份纳米α-氧化铝分散液,10~20份正硅酸乙酯分散液,6~8份氨水,先将正硅酸乙酯分散液以3~5mL/min速率滴加至纳米α-氧化铝分散液分散液中,待正硅酸乙酯分散液滴加完毕后,再以2~4mL/min速率将氨水滴加至纳米α-氧化铝分散液中,待氨水滴加完毕,于室温条件下搅拌反应16~24h后,过滤、洗涤和干燥,得包覆改性氧化铝。

步骤(2)所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾中的任意一种。

本发明的有益效果是:

(1)本发明首先利用多巴胺对纳米氧化铝进行预处理,对纳米氧化铝进行表面改性,提高其表面的吸附性能,从而在正硅酸乙酯水解过程中,吸附产生的二氧化硅,实现对纳米氧化铝的包覆,包覆改性后的纳米氧化铝,其表面的棱角和凸起等不规则结构得到改善,表面变得更加圆润,从而可有效降低抛光过程中硬质的棱角和凸起等结构对不锈钢表面的损伤,且二氧化硅的硬度相比于氧化铝而言更低,在氧化铝表面包覆一层硬度较低的二氧化硅层后,可有效提高在抛光过程中不锈钢工件表面的光泽度;

(2)本发明通过采用具有韧性的高分子聚合物凝胶作为磨料分散介质,使纳米级的磨料粒子被固定于高分子凝胶结构中,在制备过程中,凝胶网络结构的存在,可有效避免产品在制备、储存和使用过程中纳米磨料粒子的团聚,使其抛光性能得到提高,另外,韧性的高分子凝胶可降低磨料粒子表面不规则硬质结构对不锈钢工件表面的伤害,有效提高在抛光过程中工件表面光泽度;

(3)本发明通过添加多巴胺,在制备过程中,多巴胺在氧作用下发生氧化自聚,从而形成聚多巴胺,得益于聚多巴胺分子结构中活性基团的作用,其对金属离子具有良好的还原能力,可在抛光过程中将部分金属离子还原,还原后形成的金属可填充于工件表面的划痕部位,使工件表面光泽度有效提高。

具体实施方式

按质量比为1:10~1:20将纳米α-氧化铝和无水乙醇倒入1号烧杯中,并将1号烧杯移入超声分散仪,于超声频率为45~50kHz条件下,超声分散20~30min,再向1号烧杯中加入无水乙醇质量0.1~0.3倍的质量浓度为2.5g/L的多巴胺溶液,继续超声分散10~15min后,将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为40~45℃,转速为300~500r/min条件下,加热搅拌混合20~30min,得纳米α-氧化铝分散液;将正硅酸乙酯和无水乙醇按质量比为1:8~1:10倒入2号烧杯中,并将2号烧杯移入超声分散仪中,于超声频率为55~60kHz条件下,超声分散10~20min,得正硅酸乙酯分散液;再按重量份数计,依次取60~80份纳米α-氧化铝分散液,10~20份正硅酸乙酯分散液,6~8份质量分数为10~15%的氨水,先将纳米α-氧化铝分散液倒入带搅拌器的四口烧瓶中,设定搅拌转速为400~600r/min,于搅拌状态下,通过滴液漏斗以3~5mL/min速率将正硅酸乙酯分散液滴加至四口烧瓶中,待正硅酸乙酯分散液滴加完毕后,再以2~4mL/min速率将氨水滴加至四口烧瓶中,待氨水滴加完毕,于室温条件下搅拌反应16~24h后,过滤,得滤渣,并用去离子水洗涤滤渣3~5次,再将洗涤后的滤渣转入烘箱中,于温度为105~110℃条件下干燥至恒重,得包覆改性氧化铝;将包覆改性氧化铝和无水乙醇按质量比为1:8~1:10混合倒入3号烧杯,于超声频率为50~55kHz条件下,超声分散45~60min后,再向3号烧杯中加入无水乙醇质量0.2~0.3倍的聚乙烯吡咯烷酮,继续超声分散30~40min,得包覆改性氧化铝分散液;按重量份数计,依次取40~50份包覆改性氧化铝分散液,10~30份丙烯酰胺,4~6份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺,0.6~0.8份引发剂,混合倒入三口烧瓶中,并将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为80~85℃,转速为200~300r/min条件下,加热搅拌反应6~8h后,再向三口烧瓶中加入丙烯酰胺质量0.4~0.6倍的多巴胺,并用质量分数为10~12%的氨水调节三口烧瓶中物料pH至7.6~7.8,继续搅拌反应20~30min后,过滤,得滤饼,并将所得滤饼真空干燥,得干凝胶;按重量份数计,依次取60~80份干凝胶,20~30份硬脂酸,3~5份亚油酸,0.4~0.8份柠檬酸,4~8份草酸,先将硬脂酸、亚油酸、柠檬酸和草酸混合后,加热至完全熔融,再加入干凝胶,用玻璃棒搅拌混合20~30min后,注模,冷却成型,脱模,即得不锈钢制品专用固体抛光剂。所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾中的任意一种。

实例1

按质量比为1:20将纳米α-氧化铝和无水乙醇倒入1号烧杯中,并将1号烧杯移入超声分散仪,于超声频率为50kHz条件下,超声分散30min,再向1号烧杯中加入无水乙醇质量0.3倍的质量浓度为2.5g/L的多巴胺溶液,继续超声分散15min后,将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为45℃,转速为500r/min条件下,加热搅拌混合30min,得纳米α-氧化铝分散液;将正硅酸乙酯和无水乙醇按质量比为1:10倒入2号烧杯中,并将2号烧杯移入超声分散仪中,于超声频率为60kHz条件下,超声分散20min,得正硅酸乙酯分散液;再按重量份数计,依次取80份纳米α-氧化铝分散液,20份正硅酸乙酯分散液,8份质量分数为15%的氨水,先将纳米α-氧化铝分散液倒入带搅拌器的四口烧瓶中,设定搅拌转速为600r/min,于搅拌状态下,通过滴液漏斗以5mL/min速率将正硅酸乙酯分散液滴加至四口烧瓶中,待正硅酸乙酯分散液滴加完毕后,再以4mL/min速率将氨水滴加至四口烧瓶中,待氨水滴加完毕,于室温条件下搅拌反应24h后,过滤,得滤渣,并用去离子水洗涤滤渣5次,再将洗涤后的滤渣转入烘箱中,于温度为110℃条件下干燥至恒重,得包覆改性氧化铝;将包覆改性氧化铝和无水乙醇按质量比为1:10混合倒入3号烧杯,于超声频率为55kHz条件下,超声分散60min后,再向3号烧杯中加入无水乙醇质量0.3倍的聚乙烯吡咯烷酮,继续超声分散40min,得包覆改性氧化铝分散液;按重量份数计,依次取50份包覆改性氧化铝分散液,30份丙烯酰胺,6份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺,0.8份引发剂,混合倒入三口烧瓶中,并将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为85℃,转速为300r/min条件下,加热搅拌反应8h后,再向三口烧瓶中加入丙烯酰胺质量0.6倍的多巴胺,并用质量分数为12%的氨水调节三口烧瓶中物料pH至7.8,继续搅拌反应30min后,过滤,得滤饼,并将所得滤饼真空干燥,得干凝胶;按重量份数计,依次取80份干凝胶,30份硬脂酸,5份亚油酸,0.8份柠檬酸,8份草酸,先将硬脂酸、亚油酸、柠檬酸和草酸混合后,加热至完全熔融,再加入干凝胶,用玻璃棒搅拌混合30min后,注模,冷却成型,脱模,即得不锈钢制品专用固体抛光剂。所述引发剂为过硫酸铵。

实例2

按质量比为1:20将纳米α-氧化铝和无水乙醇倒入1号烧杯中,并将1号烧杯移入超声分散仪,于超声频率为50kHz条件下,超声分散30min,再向1号烧杯中加入无水乙醇质量0.3倍的质量浓度为2.5g/L的多巴胺溶液,继续超声分散15min后,将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为45℃,转速为500r/min条件下,加热搅拌混合30min,得纳米α-氧化铝分散液;按重量份数计,依次取50份纳米α-氧化铝分散液,30份丙烯酰胺,6份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺,0.8份引发剂,混合倒入三口烧瓶中,并将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为85℃,转速为300r/min条件下,加热搅拌反应8h后,再向三口烧瓶中加入丙烯酰胺质量0.6倍的多巴胺,并用质量分数为12%的氨水调节三口烧瓶中物料pH至7.8,继续搅拌反应30min后,过滤,得滤饼,并将所得滤饼真空干燥,得干凝胶;按重量份数计,依次取80份干凝胶,30份硬脂酸,5份亚油酸,0.8份柠檬酸,8份草酸,先将硬脂酸、亚油酸、柠檬酸和草酸混合后,加热至完全熔融,再加入干凝胶,用玻璃棒搅拌混合30min后,注模,冷却成型,脱模,即得不锈钢制品专用固体抛光剂。所述引发剂为过硫酸铵。

实例3

按质量比为1:20将纳米α-氧化铝和无水乙醇倒入1号烧杯中,并将1号烧杯移入超声分散仪,于超声频率为50kHz条件下,超声分散30min,再向1号烧杯中加入无水乙醇质量0.3倍的质量浓度为2.5g/L的多巴胺溶液,继续超声分散15min后,将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为45℃,转速为500r/min条件下,加热搅拌混合30min,得纳米α-氧化铝分散液;将正硅酸乙酯和无水乙醇按质量比为1:10倒入2号烧杯中,并将2号烧杯移入超声分散仪中,于超声频率为60kHz条件下,超声分散20min,得正硅酸乙酯分散液;再按重量份数计,依次取80份纳米α-氧化铝分散液,20份正硅酸乙酯分散液,8份质量分数为15%的氨水,先将纳米α-氧化铝分散液倒入带搅拌器的四口烧瓶中,设定搅拌转速为600r/min,于搅拌状态下,通过滴液漏斗以5mL/min速率将正硅酸乙酯分散液滴加至四口烧瓶中,待正硅酸乙酯分散液滴加完毕后,再以4mL/min速率将氨水滴加至四口烧瓶中,待氨水滴加完毕,于室温条件下搅拌反应24h后,过滤,得滤渣,并用去离子水洗涤滤渣5次,再将洗涤后的滤渣转入烘箱中,于温度为110℃条件下干燥至恒重,得包覆改性氧化铝;将包覆改性氧化铝和无水乙醇按质量比为1:10混合倒入3号烧杯,于超声频率为55kHz条件下,超声分散60min,得包覆改性氧化铝分散液;按重量份数计,依次取50份包覆改性氧化铝分散液,30份丙烯酰胺,6份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺,0.8份引发剂,混合倒入三口烧瓶中,并将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为85℃,转速为300r/min条件下,加热搅拌反应8h后,再向三口烧瓶中加入丙烯酰胺质量0.6倍的多巴胺,并用质量分数为12%的氨水调节三口烧瓶中物料pH至7.8,继续搅拌反应30min后,过滤,得滤饼,并将所得滤饼真空干燥,得干凝胶;按重量份数计,依次取80份干凝胶,30份硬脂酸,5份亚油酸,0.8份柠檬酸,8份草酸,先将硬脂酸、亚油酸、柠檬酸和草酸混合后,加热至完全熔融,再加入干凝胶,用玻璃棒搅拌混合30min后,注模,冷却成型,脱模,即得不锈钢制品专用固体抛光剂。所述引发剂为过硫酸铵。

实例4

按质量比为1:20将纳米α-氧化铝和无水乙醇倒入1号烧杯中,并将1号烧杯移入超声分散仪,于超声频率为50kHz条件下,超声分散30min,再向1号烧杯中加入无水乙醇质量0.3倍的质量浓度为2.5g/L的多巴胺溶液,继续超声分散15min后,将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为45℃,转速为500r/min条件下,加热搅拌混合30min,得纳米α-氧化铝分散液;将正硅酸乙酯和无水乙醇按质量比为1:10倒入2号烧杯中,并将2号烧杯移入超声分散仪中,于超声频率为60kHz条件下,超声分散20min,得正硅酸乙酯分散液;再按重量份数计,依次取80份纳米α-氧化铝分散液,20份正硅酸乙酯分散液,8份质量分数为15%的氨水,先将纳米α-氧化铝分散液倒入带搅拌器的四口烧瓶中,设定搅拌转速为600r/min,于搅拌状态下,通过滴液漏斗以5mL/min速率将正硅酸乙酯分散液滴加至四口烧瓶中,待正硅酸乙酯分散液滴加完毕后,再以4mL/min速率将氨水滴加至四口烧瓶中,待氨水滴加完毕,于室温条件下搅拌反应24h后,过滤,得滤渣,并用去离子水洗涤滤渣5次,再将洗涤后的滤渣转入烘箱中,于温度为110℃条件下干燥至恒重,得包覆改性氧化铝;将包覆改性氧化铝和无水乙醇按质量比为1:10混合倒入3号烧杯,于超声频率为55kHz条件下,超声分散60min后,再向3号烧杯中加入无水乙醇质量0.3倍的聚乙烯吡咯烷酮,继续超声分散40min,得包覆改性氧化铝分散液;按重量份数计,依次取50份包覆改性氧化铝分散液,30份丙烯酰胺,6份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺,0.8份引发剂,混合倒入三口烧瓶中,并将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为85℃,转速为300r/min条件下,加热搅拌反应8h后,用质量分数为12%的氨水调节三口烧瓶中物料pH至7.8,继续搅拌反应30min后,过滤,得滤饼,并将所得滤饼真空干燥,得干凝胶;按重量份数计,依次取80份干凝胶,30份硬脂酸,5份亚油酸,0.8份柠檬酸,8份草酸,先将硬脂酸、亚油酸、柠檬酸和草酸混合后,加热至完全熔融,再加入干凝胶,用玻璃棒搅拌混合30min后,注模,冷却成型,脱模,即得不锈钢制品专用固体抛光剂。所述引发剂为过硫酸铵。

实例5

按质量比为1:20将纳米α-氧化铝和无水乙醇倒入1号烧杯中,并将1号烧杯移入超声分散仪,于超声频率为50kHz条件下,超声分散30min,再向1号烧杯中加入无水乙醇质量0.3倍的质量浓度为2.5g/L的多巴胺溶液,继续超声分散15min后,将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为45℃,转速为500r/min条件下,加热搅拌混合30min,得纳米α-氧化铝分散液;将正硅酸乙酯和无水乙醇按质量比为1:10倒入2号烧杯中,并将2号烧杯移入超声分散仪中,于超声频率为60kHz条件下,超声分散20min,得正硅酸乙酯分散液;再按重量份数计,依次取80份纳米α-氧化铝分散液,20份正硅酸乙酯分散液,8份质量分数为15%的氨水,先将纳米α-氧化铝分散液倒入带搅拌器的四口烧瓶中,设定搅拌转速为600r/min,于搅拌状态下,通过滴液漏斗以5mL/min速率将正硅酸乙酯分散液滴加至四口烧瓶中,待正硅酸乙酯分散液滴加完毕后,再以4mL/min速率将氨水滴加至四口烧瓶中,待氨水滴加完毕,于室温条件下搅拌反应24h后,过滤,得滤渣,并用去离子水洗涤滤渣5次,再将洗涤后的滤渣转入烘箱中,于温度为110℃条件下干燥至恒重,得包覆改性氧化铝;按重量份数计,依次取80份干凝胶,30份硬脂酸,5份亚油酸,0.8份柠檬酸,8份草酸,先将硬脂酸、亚油酸、柠檬酸和草酸混合后,加热至完全熔融,再加入干凝胶,用玻璃棒搅拌混合30min后,注模,冷却成型,脱模,即得不锈钢制品专用固体抛光剂。所述引发剂为过硫酸铵。

对比例:威海某化工公司生产的不锈钢抛光剂。

将实例1至5所得抛光剂和对比例产品进行性能检测,具体检测方法如下:

分别使用上述不锈钢抛光剂对不锈钢样品进行抛光,比较其光泽度,具体检测结果如下:

实例1所得抛光剂切削力较强,起光快,光泽稳定,实例2至5所得抛光剂抛光后的不锈钢光泽度不如实例1所得的,对比例所得抛光剂抛光后的不锈钢光泽度最差。

由检测结果可知,本发明所得不锈钢制品专用固体抛光剂具有优异的抛光效果,光泽度得到了有效提高。

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