本发明属于润湿剂
技术领域：
，涉及一种热固性树脂类润湿剂及其制备方法和应用。
背景技术：
：热压工艺砂轮拥有大的砂轮成型密度，高密度砂轮在使用时以其高速、高压，大进给量的特点，要求砂轮要有好的回转强度、好的耐磨性。传统热压工艺砂轮混料时的润湿剂采用糠醛、糠醇、脂类、油类等低粘度高沸点液体，优点是混好的料热压初期无小分子释放，不易起泡，缺点是该润湿剂粘性小，把持树脂粉能力差，容易导致树脂粉与磨料混合不均匀，引起砂轮缺陷导致砂轮品质不良；常规冷压砂轮常用的酚醛树脂润湿剂有较好的初粘性，能将磨料与树脂粉充分粘结混合，混合料均匀性好，缺点是固化快，有小分子释放，热压过程易出现大量气泡，影响砂轮粘接性能，影响回转强度；环氧润湿剂固化虽无小分子释放，但粘性太大、耐热性不佳，使用时需要用有机溶剂进行稀释，容易造成操作不便，耐热性不佳也造成砂轮综合性能不良。CN103131125A公开了一种用于制备钢轨修磨磨具的润湿剂及其制备方法和应用，所述润湿剂具有以下组份：30-50％酚醛树脂、45-68％呋喃树脂和2-25％二乙二醇乙醚，该发明利用酚醛树脂和呋喃树脂以及二乙二醇乙醚进行物理混合得到润湿剂，其并未解决在高分子合成过程中，由于产生小分子而造成产品高温热压时产生较多挥发分以及起泡的现象。因此，在本领域中，需要开发一种能够避免热压起泡同时能够协助粘接的砂轮用润湿剂。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种热固性树脂类润湿剂及其制备方法和应用。本发明所述润湿剂可用作传统热压重负荷砂轮的润湿剂，该润湿剂初粘性好，易混料均匀，同时水分低，固化慢，避免了热压易起泡的风险，同时该树脂还有协助粘接的作用，提升砂轮耐用性。为达此目的，本发明采用以下技术方案：一方面，本发明提供一种热固性树脂类润湿剂，所述热固性树脂类润湿剂的原料包括以下质量百分含量的组分：所述高沸点醇是指沸点高于150℃的醇。在本发明的树脂润湿剂固化速度慢，避免了快速固化导致的砂轮密度偏低的缺陷，同时该树脂有自固化性能，较传统的润湿剂单纯的润湿性能，能辅助树脂粉对磨料的粘接，降低树脂粉用量，对提升砂轮耐用性有较好帮助。在本发明中选用酚类单体和醛类单体作为原料，经过在高沸点醇存在下进行聚合的过程，并经粘度调节剂调节以得到树脂类润湿剂，而并不是直接采用酚醛树脂来制备润湿剂，一方面是通过酚类单体和醛类单体在高沸点醇下反应得到润湿剂的过程中可以充分地去除原料带有的水分以及反应产生的水份，将水分控制在较低水平，另一方面，在此过程中可以控制起泡现象，使得产品在热压过程中不产生起泡，当用于砂轮粘接时，不影响砂轮粘接性能以及其他性能的发挥，对于提升砂轮综合性能有一定帮助。在本发明的热固性树脂类润湿剂的原料中，所述酚类单体的用量可以为20-30％，比如20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％或30％，优选22-28％，进一步优选23-25％。优选地，所述酚类单体选自苯酚、烷基苯酚、氨基苯酚或萘酚中的任意一种或至少两种的组合。在本发明中，所述烷基苯酚和/或氨基苯酚与苯酚和/或萘酚组合使用。单独使用烷基苯酚或氨基苯酚会造成无法固化，因此其要配合使用苯酚和/或萘酚。优选地，所述烷基苯酚为对甲基苯酚、对乙基苯酚、邻甲基苯酚或邻乙基苯酚中的任意一种或至少两种的组合，优选对甲基苯酚。优选地，所述酚类单体为苯酚。在本发明中，虽然其他酚类单体也可以与醛类单体发生聚合反应来制备树脂润湿剂，但是苯酚一方面价格低，降低原料成本，另一方面其反应活性位点比烷基苯酚、氨基苯酚或萘酚的活性位点多，反应活性高，因此在本发明中优选该酚类单体可以使得反应更容易的进行，以更加能够促进得到较好的树脂润湿剂。在本发明的热固性树脂类润湿剂的原料中，所述醛类单体的用量30-45％，比如可以为30％、32％、34％、36％、38％、40％、42％、44％或45％，优选35-40％，进一步优选35-38％。优选地，所述醛类单体选自甲醛、乙醛、丙醛或丁醛中的任意一种或至少两种的组合，优选甲醛，在本发明中，使用甲醛产生的树脂类润湿剂会比乙醛、丙醛或丁醛产生的润湿剂具有更好的耐热性和更高的强度。优选地，所述酚类单体与醛类单体的摩尔比为1:1-1:1.8，例如1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7或1:1.8。在本发明的热固性树脂类润湿剂的原料中，所述高沸点醇的用量为10-25％，比如可以为10％、12％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％或25％，优选10-20％，进一步优选10-18％。优选地，所述高沸点醇为沸点150-250℃的醇，例如沸点为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃或250℃的醇。优选地，所述高沸点醇为乙二醇、聚乙二醇、丙二醇或丁二醇中的任意一种或至少两种的组合，优选乙二醇。在本发明中使用高沸点醇目的要保证在蒸馏过程中(130-150℃)一直存在于树脂中而不被蒸馏出去，在树脂聚合过程中能优化产品工艺，防止树脂蒸馏过程中发生凝胶固化，同时延缓树脂在后期热压时的聚合，另外也有利于水分的蒸出，以获得较低水分的树脂类润湿剂，并且高沸点醇的加入会使得高温(例如高于100℃)反应过程比较缓和，产品质量容易控制，此外也会使得产品树脂类润湿剂的分子量分布更加均匀。如果不加入高沸点醇，高温反应会使得体系粘度过大，而导致产生的体系固化，以致不能作为润湿剂，如果在低温下进行反应，产品性能改善差，应用受到限制。在本发明的热固性树脂类润湿剂的原料中，所述催化剂的用量为0.1-5％，比如可以为0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％，优选0.1-2％，更优选0.5-1.5％，进一步优选0.8-1.2％。优选地，所述催化剂为金属氢氧化物、碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、碳酸盐、醋酸盐或氨类催化剂中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述碱土金属氧化物为氧化镁和/或氧化钙。优选地，所述碱金属氢氧化物为氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述碱土金属氢氧化物为氢氧化钙和/或氢氧化镁。优选地，所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾或碳酸氢铵中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述醋酸盐为醋酸镁、醋酸锰、醋酸钠、醋酸锌或醋酸镧中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述氨类催化剂为氨水、三乙胺或二甲基乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合。在本发明的热固性树脂类润湿剂的原料中，所述粘度调节剂的用量15-25％，比如可以为15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％或25％。优选15-20％。优选地，所述粘度调节剂为醇类和/或醛类，优选糠醇和/或糠醛。本发明使用粘度调节剂是由于本发明得到的树脂类润湿剂由于水分低，其产品的粘度还是相对会比较高，利用粘度调节剂可以调节其粘度，另外，选用该粘度调节剂是因为该粘度调节剂在醛类单体和酚类单体的反应过程中会参与到反应中，使其不易挥发掉，在反应过程中不易发生起泡，也改善了热固性树脂类润湿剂的起泡性。本发明所述热固性树脂类润湿剂的粘度为200-1000cP/25℃，此处粘度的单位cP/25℃指的是在25℃下测定的粘度值，例如所述树脂类润湿剂在25℃下的粘度为200cP、230cP、250cP、280cP、300cP、330cP、350cP、380cP、400cP、430cP、450cP、480cP、500cP、600cP、700cP、800cP、900cP或1000cP，优选400-600cP/25℃。优选地，本发明所述热固性树脂类润湿剂的水分含量在5％以下，例如5％、4.5％、4.3％、4％、3.8％、3.5％、3.3％、3％、2.8％、2.5％、2.3％、2％、1.8％、1.5％、1.3％、1％或0.8％，优选3％以下。本发明由以上原料制备得到的热固性树脂类润湿剂的初粘性好，易混料均匀，水分含量低，固化速度慢，避免了热压易起泡的风险，同时该树脂还有协助粘接的作用，提升砂轮耐用性。另一方面，本发明提供了如上所述热固性树脂类润湿剂的制备方法，所述方法为：将酚类单体、醛类单体、高沸点醇和催化剂加入反应器中进行反应，而后向体系中加入粘度调节剂调节粘度，得到所述热固性树脂类润湿剂。优选地，所述反应在搅拌下进行。优选地，所述反应为先在90-110℃(例如90℃、93℃、95℃、98℃、100℃、103℃、105℃、108℃或110℃)下进行回流反应，而后在130-150℃(例如130℃、135℃、138℃、140℃、145℃、148℃或150℃)下进行蒸馏反应。本发明可以在90℃以上的高温下进行，克服了现有技术中只能在低于90℃下使酚类单体和醛类单体反应产生酚醛树脂的技术缺点，在所述高温下的反应可以保证产品中水分少，提升产品性能。优选地，所述回流反应的时间为1-5小时，例如1小时、1.5小时、2小时、2.5小时、3小时、3.5小时、4小时、4.5小时或5小时。优选地，所述蒸馏反应的时间为1-3小时，例如1小时、1.2小时、1.5小时、1.7小时、1.9小时、2小时、2.3小时、2.5小时、2.8小时或3小时，优选1.5-2小时。优选地，所述蒸馏反应在常压下进行。在本发明中，所述蒸馏反应后体系的粘度为4000-8000cP/25℃(是指25℃下测定的粘度)，例如4000cP、4500cP、5000cP、5500cP、6000cP、6500cP、7000cP、7500cP或8000cP。优选地，加入粘度调节剂将体系粘度调节至200-500cP/25℃，例如200cP、230cP、250cP、280cP、300cP、330cP、350cP、380cP、400cP、430cP、450cP、480cP或500cP。作为本发明的优选技术方案，本发明所述热固性树脂类润湿剂的制备方法具体包括以下步骤：将酚类单体、醛类单体、高沸点醇和催化剂加入反应器中，搅拌下，在90-110℃回流反应1-5小时，而后在130-150℃下常压蒸馏1-3小时，然后向体系中加入粘度调节剂调节粘度至200-500cP/25℃，混合均匀得到所述热固性树脂类润湿剂。在本发明中，为了更好地除去酚醛缩合产生的水分以及原料中可能带有的水分，尽可能地降低水分含量，选择高温反应，即在90℃以上反应，甚至在130-150℃下进行反应，此时需配合高沸点醇以使得在反应过程中既不容易凝胶固化，又可以充分去除水分，最终改善产品的性能。另一方面，本发明提供了如上所述的热固性树脂类润湿剂作为砂轮润湿剂的应用。以本发明的热固性树脂类润湿剂作为砂轮润湿剂，除了具有润湿性能外，还能辅助树脂粉对磨料的粘接，降低树脂粉用量，避免了快速固化导致的砂轮密度偏低的缺陷，提升砂轮综合性能。相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明的热固性树脂类润湿剂的粘度为200-500cP/25℃，具有一定的初粘性，易于粘附于磨料表面，使得该润滑剂中的树脂粉不易脱落造成物料不均匀，用于热压工艺砂轮的润滑剂时，该润滑剂水分含量低至5％以下，并且在高温压制过程中可以防止产生气泡，本发明的润滑剂具有自固化性能，固化速度慢，避免了快速固化导致的砂轮密度偏低的缺陷，与传统的润湿剂相比，本发明的润湿剂除了具有润湿性能外，还能辅助树脂粉对磨料的粘接，降低树脂粉用量，提升砂轮耐用性。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。实施例1在本实施例中，热固性树脂类润湿剂的原料包括以下质量百分含量的组分：制备方法如下：苯酚、甲醛、乙二醇和醋酸镁加入反应器中，搅拌下，在100℃回流反应2小时，而后在135℃下常压蒸馏2小时，此时测试体系粘度达到5000cP/25℃，向体系中加入糠醇，混合均匀，得到热固性树脂类润湿剂。实施例2在本实施例中，热固性树脂类润湿剂的原料包括以下质量百分含量的组分：制备方法如下：将苯酚、甲醛、乙二醇和醋酸镧加入反应器中，搅拌下，在110℃回流反应3小时，而后在130℃下常压蒸馏1.5小时，此时测试体系粘度达到4000cP/5025℃，向体系中加入糠醛，混合均匀，得到热固性树脂类润湿剂。实施例3在本实施例中，热固性树脂类润湿剂的原料包括以下质量百分含量的组分：制备方法如下：苯酚、乙醛、乙二醇和氧化钙加入反应器中，搅拌下，在90℃回流反应1小时，而后在130℃下常压蒸馏2小时，此时测试体系粘度达到5000cP/5025℃，向体系中加入糠醇，混合均匀，得到热固性树脂类润湿剂。实施例4在本实施例中，热固性树脂类润湿剂的原料包括以下质量百分含量的组分：制备方法如下：将对甲基苯酚、苯酚、乙醛、乙二醇和氢氧化钠加入反应器中，搅拌下，在110℃回流反应2小时，而后在150℃下常压蒸馏1小时，此时测试体系粘度达到8000cP/25℃，向体系中加入糠醇，混合均匀，得到热固性树脂类润湿剂。实施例5在本实施例中，热固性树脂类润湿剂的原料包括以下质量百分含量的组分：制备方法如下：将对氨基苯酚、苯酚、甲醛、丙二醇和醋酸锌加入反应器中，搅拌下，在100℃回流反应5小时，而后在135℃下常压蒸馏3小时，此时测试体系粘度达到6000cP/5025℃，向体系中加入糠醛，混合均匀，得到热固性树脂类润湿剂。实施例6与实施例1不同之处在于，将实施例1中的苯酚替换为甲基苯酚，其余原料与原料用量均与实施例1相同，且制备方法和条件也与实施例1相同。实施例7与实施例1不同之处在于所用酚类单体为质量比为1:1的苯酚和对甲基苯酚的混合物，其余原料与原料用量均与实施例1相同，且制备方法和条件也与实施例1相同。实施例8与实施例1不同之处在于所用酚类单体为质量比为1:1的苯酚和对氨基苯酚，所用醛类单体为丙醛，其余原料与原料用量均与实施例1相同，且制备方法和条件也与实施例1相同。实施例9与实施例1不同之处在于将醋酸镁替换为醋酸镁与氧化镁的混合物，二者质量比为1:1，其余原料与原料用量均与实施例1相同，且制备方法和条件也与实施例1相同。实施例10与实施例1不同之处在于所用催化剂为碳酸钠，其余原料与原料用量均与实施例1相同，且制备方法和条件也与实施例1相同。实施例11与实施例1不同之处在于所用催化剂为氨水，其余原料与原料用量均与实施例1相同，且制备方法和条件也与实施例1相同。实施例12与实施例2不同之处仅在于，在该实施例中醋酸镧的用量为2％，乙二醇的用量为17％，其余原料与原料用量均与实施例2相同，且制备方法和条件也与实施例2相同。实施例13与实施例2不同之处仅在于，在该实施例中醋酸镧的用量为1.5％，乙二醇的用量为17.5％，其余原料与原料用量均与实施例2相同，且制备方法和条件也与实施例2相同。实施例14与实施例3不同之处仅在于，在该实施例中氧化钙的用量为0.5％，乙二醇的用量为24.5％，其余原料与原料用量均与实施例3相同，且制备方法和条件也与实施例3相同。实施例15与实施例3不同之处仅在于，在该实施例中氧化钙的用量为0.8％，乙二醇的用量为24.2％，其余原料与原料用量均与实施例3相同，且制备方法和条件也与实施例3相同。实施例16与实施例3不同之处仅在于，在该实施例中氧化钙的用量为1.2％，乙二醇的用量为23.8％，其余原料与原料用量均与实施例3相同，且制备方法和条件也与实施例3相同。对比例1该对比例与实施例1不同之处在于由以下成分的原料制备润湿剂：制备方法与实施例1相同。对比例2在本实施例中，树脂类润湿剂的原料包括以下质量百分含量的组分：该对比例与实施例1不同之处在于，在树脂类润湿剂的制备方法为苯酚、甲醛、乙二醇和醋酸镁加入反应器中，搅拌下，在100℃回流反应2小时，真空除水至水分4％以下，向体系中加入糠醇，混合均匀，得到树脂类润湿剂。对比例3在该对比例中，树脂类润湿剂的原料包括以下质量百分含量的组分：其制备方法条件与实施例1相同，只是不加入乙二醇。对于如上实施例1-10以及对比例1-2制备的润湿剂的游离酚、水分含量、粘度以及凝胶时间进行测定，结果如表1所示。表1游离酚含量(％)水分含量(％)粘度(cP/25℃)凝胶时间实施例113.272.152535min实施例211.562.351329min实施例38.372.645925min实施例43.92.742047min实施例53.12.779045min实施例613.182.755230min实施例77.32.522741min实施例84.52.396253min实施例912.572.347631min实施例1010.872.241529min实施例119.871.940232min实施例1211.322.050033min实施例1311.281.949135min实施例148.242.445028min实施例158.212.244630min实施例168.222.144533min对比例16.96.5330123min对比例215.73.221547min对比例36.53.4180010min从表1中可以看出，本发明制备的润湿剂粘度为200-1000cP/25℃，具有一定的初粘性，水分含量低至5％以下，游离酚含量在2-18％，凝胶时间＞25min，说明本发明制备的润湿剂具有一定的初粘性，易于粘附于磨料表面，使得该润滑剂中的树脂粉不易脱落造成物料不均匀，水分含量低，具有自固化性能，固化速度慢。实施例16-31将本发明实施例1-16制备得到的在热固性树脂类润湿剂用于砂轮，即将100重量份磨料与1.5重量份实施例1-16制备得到的润湿剂以及12重量份树脂粉经混料并在175℃下热压成型，得到树脂砂轮坯料，将树脂砂轮坯料进行硬化，得到砂轮，对制备得到的砂轮的性能进行测定，测定的性能结果如表2所示。对比例4-6将100重量份磨料与1.5重量份对比例1-3制备得到的润湿剂以及12重量份树脂粉经混料并在175℃下热压成型，得到树脂砂轮坯料，将树脂砂轮坯料进行硬化，得到砂轮，对制备得到的砂轮的性能进行测定，测定的性能结果如表2所示。对比例7利用糠醇作为润湿剂，将100重量份磨料与1.5重量份糠醇以及20重量份树脂粉经混料并在175℃下热压成型，得到树脂砂轮坯料，将树脂砂轮坯料进行硬化，得到砂轮。对比例7的中各成分用量如表2所示，对制备得到的砂轮的性能进行测定，测定的性能结果如表2所示。表2由以上数据可以看出，利用本发明的热固性树脂润滑剂，可以使得在砂轮压制过程中，避免高温压制水分气化产生气泡，并且本发明的润滑剂具有自固化性能，固化速度慢，避免了快速固化导致的砂轮密度偏低的缺陷，与传统的润湿剂相比，本发明的润湿剂除了具有润湿性能外，还能辅助树脂粉对磨料的粘接，降低树脂粉用量，提升砂轮综合性能。申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的砂轮用热固性树脂类润湿剂及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属
技术领域：
的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。当前第1页1 2 3