专利名称：涂敷磨料制品及其制作方法
技术领域：
本发明涉及涂敷磨料制品以及该涂敷磨料制品的制作方法，特别是涉及使涂层前体在铺上磨料颗粒之前至少部分固化的方法。
涂敷磨料一般由挠性底材构成，由粘合剂将一层磨料颗粒保持并支承在该底材上。涂敷磨料通常采用树脂粘合材料作“结构”涂层前体(“make”coat precursor)。这种结构涂层将磨料颗粒固定在底材上。在结构涂层和磨料颗粒上面再涂上树脂粘合材料构成的“胶料”涂层前体(“size”coat precursor)。胶料涂层使磨料颗粒牢固地与底材相结合。此外，磨料颗粒的取向一般是让它们的最长尺寸与底材垂直以提供最佳切削速率。
在制作涂敷磨料的典型制造方法中，首先将结构涂层前体涂到底材上。接着用静电投射法将磨料颗粒投射到结构涂层前体中。随后使结构涂层前体部分固化以固定磨料颗粒。再下一步是将胶料涂层前体涂在磨料颗粒上。最后使结构涂层前体与胶料涂层前体完全固化。
与这种方法有关的主要问题之一是在静电涂布的过程中有施加多层磨料颗粒的偏向。对于“细粒”级来说尤其如此，所谓细粒级即是指磨料颗粒平均粒度小于约150μm，通常小于约100μm。在有些情况下涂布的磨料颗粒可能多达7层。当磨料颗粒粒度减小时这种多层现象更成问题。降低磨料颗粒的涂层重量则会导致形成斑状的，非均匀型的多层涂层。
这种多层磨料颗粒带来许多缺点。磨料颗粒的取向会变得不理想，磨料颗粒会堆叠在另一层的上面。这就会导致研磨性能降低。在某些场合下多层磨料颗粒会降低产品的挠性。此外，多层磨料颗粒由于包含多余的磨料颗粒层而降低了涂敷磨料的成本效益。
美国专利第2，015，658号(Bezzenberger)介绍了一种构成磨料制品时避免多层现象的方法。其中的磨料颗粒是用计量辊筒加到结构涂层前体上去的。
美国专利第2，053，360号(Benner等人)介绍了一种制造涂敷磨料的方法，其中的磨料颗粒喷洒在可增塑粘合剂的非粘性膜上。该膜随后作增塑处理使粘合剂浸润磨料颗粒表面。
美国专利第4，047，903号(Hesse等人)介绍了一种由树脂构成的可辐射固化的粘合剂，这种树脂是由下列三种物质至少部分反应而制成的(a)含有至少2个环氧基团的环氧化单体，例如来自二羟苯基丙烷和表氯醇;(b)不饱和单羧酸;(c)任意选择多羧酸酐。
美国专利第4，588，419号(Caul等人)介绍了一种用于涂敷磨料的胶粘剂，它由以下两种物质的混合物组成(a)可由电子束辐射固化的树脂体系，其中包含选自丙烯酸氨基酯与环氧丙烯酸酯这一类物质的低聚物、填料以及稀释剂;(b)选自下面一类物质的可以热固化的树脂酚醛树脂、三聚氰胺树脂、氨基树脂、醇酸树脂和呋喃树脂。
美国专利第4，751，138号(Tumey等人)介绍了一种涂敷磨料，其中的结构涂层或者胶料涂层包含烯类不饱和化合物、环氧单体和光致引发剂。
美国专利第4，927，431号(Buchanan等人)介绍了一种用于涂敷磨料的胶粘剂，它包含下面两种物质的混合物(a)选自以下一类物质的可辐射固化的单体含至少一个丙烯酸根端基或侧基的异三聚氰酸酯衍生物，含至少一个丙烯酸根端基或侧基的异氰酸酯衍生物和平均含至少三个丙烯酸根侧基的多官能丙烯酸酯;(b)选自以下一类物质的可热固化的树脂酚醛树脂、环氧单体、脲甲醛树脂、三聚氰胺一甲醛树脂和聚酰胺树脂。
美国专利第4，985，340号(Palazzotto等人)介绍了一种可用作磨料制品粘合剂的聚合物前体材料。这种聚合物前体选自以下一类物质(1)至少一种烯类不饱和单体，也可以与环氧单体或聚氨酯前体结合使用;(2)至少一种环氧单体，或(3)聚氨酯前体，而所用的固化剂则包含有机金属盐和鎓盐。
美国专利第4，997，717号(Rembold)介绍了一种制作涂敷磨料的方法，其过程为在载体上涂一层粘合剂，用具有光化作用的光线短时间辐照上述粘合剂层，在辐照前后往仍处于粘性状态的层上涂敷磨料颗粒，随后或同时进行热固化。
简要地说，本发明的一个方面就是提供涂敷磨料制品，它由四部分组成(1)底材;(2)结构涂层，该结构涂层包含(a)烯类不饱和单体，(b)阳离子可聚合单体或聚氨酯前体，(c)由下列物质构成的固化剂(ⅰ)至少一种有机金属配合物盐，(ⅱ)任意选用的至少一种可以热分解的，由叔烷基醇与酸生成的酯类反应产物，该酸与有机金属配合物盐的金属离子形成螯合络合物，(ⅲ)任意选用的至少一种自由基反应引发剂;(3)许多磨料颗粒;和(4)胶料涂层。
本发明的另一个方面就是提供制作涂敷磨料制品的第一种方法，该方法包括以下步骤(1)将结构涂层前体物料涂在底材上，这里所说的结构涂层前体物料包含(a)至少一种烯类不饱和单体，(b)至少一种阳离子可聚合单体或聚氨酯前体，和(c)有效催化数量的固化剂，其中包含(ⅰ)至少一种阳离子可聚合单体或聚氨酯前体引发剂，(ⅱ)任意选用的至少一种可以热分解的，由叔烷基醇与酸生成的酯类反应产物，该酸与有机金属配合物盐的金属离子形成螯合配合物，含此成分的条件是上述组分(b)为阳离子可聚合单体，(ⅲ)任意选用的至少一种自由基引发剂;
(2)使上述结构涂层前体受到能源的作用以使有机金属配合物盐活化;
(3)使阳离子可聚合单体或聚氨酯前体，烯类不饱和单体，或使两者，依次或同时部分聚合;
(4)将许多磨料颗粒铺入结构涂层前体中;
(5)涂上胶料涂层前体物料;
(6)使结构涂层前体完全固化;以及(7)使胶料涂层前体完全固化。
在实施上述第一种方法时，步骤1至4宜按所述顺序进行。(a)阳离子可聚合单体或聚氨酯前体，或(b)烯类不饱和单体，或者(a)和(b)同时部分聚合所得到的是固态，粘性，压敏的，类似于胶粘剂的涂层。有利的是这种部分聚合的结构涂层不会流动，也不浸润磨料颗粒的侧面，可以形成“平滑”的，均匀涂敷的，基本上是单层的磨料颗粒。本发明的又一个优点是步骤5和6可按任何顺序进行，以上所列的步骤5和6这一顺序只是实施本发明中可以采用的许多路径之一。当烯类不饱和单体用电子束辐照引发反应时，就不需要自由基引发剂。在其它情况下则要加入催化有效数量的至少一种自由基引发剂以引发烯类不饱和单体的反应。
本发明的又一个方面就是提供制作涂敷磨料制品的第二种方法，该方法包括以下步骤(1)将结构涂层前体物料涂在底材上，这里所说的结构涂层前体由可聚合的压敏胶粘剂前体构成;
(2)使上述结构涂层前体完全固化为压敏胶粘剂;
(3)在已固化的结构涂层中铺入许多磨料颗粒;
(4)涂上胶料涂层前体物料;以及(5)使胶料涂层前体完全固化。
制作涂敷磨料制品的第二种方法的较好实施方案包括下列步骤(1)将结构涂层前体物料涂在底材上，这里所说的结构涂层前体包含(a)至少一种烯类不饱和单体，(b)至少一种阳离子可聚合单体或聚氨酯前体，(c)催化有效数量的固化剂，其中含有(ⅰ)至少一种阳离子可聚合单体或聚氨酯前体引发剂，
(ⅱ)任意选用的至少一种可以热分解的，由叔烷基醇与酸生成的酯类反应产物，该酸与有机金属配合物盐的金属离子形成螯合配合物，条件是上述组分(b)为阳离子可聚合单体，以及(ⅲ)可选用至少一种自由基引发剂;
(2)使上述结构涂层前体受到能源的作用以使阳离子可聚合单体或聚氨酯前体，所述的烯类不饱和单体，或使两者，依次或同时活化;
(3)使结构涂层前体完全固化;
(4)将许多磨料颗粒铺入结构涂层前体中;
(5)涂上胶料涂层前体物料;以及(6)使胶料涂层前体完全固化。
有利的是在实施第二种方法时，完全固化的结构涂层为粘性的胶粘剂层，诸如压敏胶粘剂。有利的是，聚合后的结构涂层不会流动也不浸润磨料颗粒的侧面，可以形成“平滑”的，均匀涂覆的，基本上是单层的磨料颗粒。在用电子束辐照引发烯类不饱和单体反应时不需要自由基引发剂。在其它场合下要加入催化有效数量的至少一种自由基引发剂以引发烯类不饱和单体的反应。
有利的是，所述烯类不饱和单体的聚合可用自由基源(如通过电子束辐射)或有效催化数量的固化剂或引发剂引发。如果使用固化剂或引发剂，则可使固化剂或引发剂受到热源或辐射能源的作用以生成自由基源。典型的辐射能源的例子有电子束、紫外光和可见光。
在制造磨料制品的过程中，结构涂层前体和敷胶涂层前体一般是以液态或半液态涂敷。这是因为树脂处于未固化或未聚合状态。胶料涂层前体可以是任何粘性或树脂状胶粘剂。这类树脂状胶粘剂的例子有酚醛树脂，丙烯酸酯树脂，氨基塑料树脂，环氧单体、聚氨酯树脂、聚酯树脂、脲甲醛树脂，以及它们的结合。一般来说，在完全固化的结构涂层或胶料涂层中，单体或前体上有90%或更多的可能的反应性基团已经发生反应。结构涂层前体和胶料涂层前体中的树脂完全固化或聚合以形成涂敷磨料的结构涂层和胶料涂层。
此外，结构涂层前体和/或敷胶涂层前体还可以含有磨料工业中常用的添加剂。这类添加剂包括填料、研磨助剂、着色剂、偶合剂、表面活性剂、润滑剂、增塑剂，以及它们的混合物。
本发明的优点是形成多层磨料颗粒的倾向降低，而且本发明涂敷磨料有关的性能得以改善。
有利的是，结构涂层前体的聚合(至少有一部分)在涂铺磨料颗粒之前就开始了，这使得涂布到底材上的磨料颗粒的数量减到最少。虽不拘泥于理论阐述，但据信实现这一现象是靠两种方式之一。第一种与涂敷磨料底材表面的粗糙度有关。大多数涂敷磨料底材本来就是粗糙的，也就是说具有很多凸峰和凹谷。这一粗糙性使表面积增大。这一点反过来又允许涂敷更多的磨料颗粒(与完全平滑的基材相比)，与此同时处于功能位置的磨料颗粒数目则减少。
与底材粗糙性有关而出现的第二个问题是结构涂层前体通常是这样涂布的，即沉积于凹谷中的物料要多于沉积在凸峰上的物料。如果在凸峰处施用足够量的结构涂层前体以便牢牢地固着单层的磨料颗粒，则凹谷中过量的结构涂层前体物料就会在这些部位形成多层磨料颗粒。如果在涂布磨料颗粒之前结构涂层前体就已开始聚合，就可以用足够的结构涂层前体物料填满谷底部位从而减小表面积。这又导致减少磨料颗粒的涂布重量。由于此时的结构涂层前体已不再是液态，存在于底材凹谷中的大量结构涂层前体不会像其它情况下那样在这些部位形成多层磨料颗粒。
在本发明申请书中“有效催化数量”是指该数量足以使可固化组合物发生一定程度的聚合而变成聚合产物，聚合程度至少能使组合物的粘度增大;
“阳离子可聚合单体”是指能进行阳离子聚合的物质，包括1，2-、1，3-和1，4-环醚，乙烯基醚，环状缩甲醛和环状有机硅氧烷;
“固化的”和“聚合的”两词可互换使用;
“环氧单体”是指包含环氧乙烷环的单体物质、低聚物或聚合物，这种环氧单体可以通过开环作用而聚合;
“烯类不饱和单体”是指通过自由基反应机制而聚合的那些单体;
“完全固化的”是指结构涂层前体或敷胶涂层前体已经聚合或者基本上完全转化;
“结构涂层前体”是指涂在底材正面上的可聚合组合物，它将磨料颗粒固着在底材上;
“有机金属化合物”是指其有机基团上至少有一个碳原子与金属或非金属原子键合的化学物质(参见1987年出版的，N.Sax和R.Lewis主编的霍雷简明化学词典第11版，858条);
“聚异氰酸酯”是指含有2个或多个异氰酸根基团的脂肪族或芳香族异氰酸酯化合物;
“聚氨酯前体”是指包括聚异氰酸酯在内的一类单体中的一种或几种与包括多元醇在内的一类单体中的一种或几种之间的混合物。含有至少2个能与异氰酸酯反应的氢原子的化合物可以代替二元醇和多元醇;异氰酸根基团和能与异氰酸酯反应的氢原子之比为1∶2至2∶1;
“多元醇”是指含2个或多个羟基的脂肪族或芳香族化合物;
“压敏胶粘剂前体”是指在完全固化时具有以下性质的可聚合物质(1)呈粘性;(2)固着力很强;(3)有足够的粘结性和弹性，因而从平滑表面上取下时不会留下可见的残留物;(4)不需要用水、溶剂或加热活化使之变为粘性;
“胶料涂层前体”是指涂在磨料颗粒/结构涂层前体上面並进一步加固磨料颗粒的可聚合组合物。
图1以放大的剖面图表示出包括底材在内的涂敷磨料的一部分。
本发明特别是涉及涂敷磨料制品以及制作涂敷磨料制品的方法。
参看图1，在较好的实施方案中涂敷磨料制品30一般是以布料或纸为底材的。贴在底材36之上的是结构涂层38，在结构涂层中嵌入许多磨料颗粒40。胶料涂层42涂敷在结构涂层38和大量磨料颗粒40的上面。
在本发明较好的实施方案中提供了涂敷磨料制品，它由四部分组成(1)底材;(2)结构涂层，该结构涂层包含(a)烯类不饱和单体，(b)阳离子可聚合单体或聚氨酯前体，(c)由下列物质构成的固化剂(ⅰ)至少一种有机金属配合物盐，(ⅱ)任意选择的至少一种可以热分解的，由叔烷基醇与酸生成的酯类反应产物，该酸与有机金属配合物盐的金属离子形成螯合配合物，(ⅲ)任意选择的至少一种自由基反应引发剂;(3)许多磨料颗粒和(4)胶料涂层。
本发明的另一个方面提供了制作涂敷磨料制品的第一种方法，该方法包括以下步骤(1)将结构涂层前体物料涂在底材上，这里所说的结构涂层前体物料包含(a)至少一种烯类不饱和单体;
(b)至少一种阳离子可聚合单体或聚氨酯前体;
(c)有效催化数量的固化剂，其中包含(ⅰ)至少一种阳离子可聚合单体或聚氨酯前体引发剂，(ⅱ)任意选用的至少一种可以热分解的，由叔烷基醇与酸生成的酯类反应产物，该酸与有机金属配合物盐的金属离子形成螯合配合物，含此成分的条件是上述组分(b)为阳离子可聚合单体，(ⅲ)任意选用的至少一种自由基引发剂;
(2)使上述结构涂层前体受到能源的作用以使有机金属配合物盐活化;
(3)使阳离子可聚合单体或聚氨酯前体，所述的烯类不饱和单体，或使两者，依次或同时部分聚合;
(4)将许多磨料颗粒涂布入结构涂层前体中;
(5)涂上胶料涂层前体物料;
(6)使结构涂层前体完全固化;
(7)使胶料涂层前体完全固化。
在使用上述第一种方法时，步骤1至4宜按所述顺序进行。(a)阳离子可聚合单体或聚氨酯前体，或(b)烯类不饱和单体，或者(a)和(b)同时部分聚合所得到的是粘性，压敏的，类似于胶粘剂的涂层。有利的是这种部分聚合的结构涂层不流动，也不浸润磨料颗粒的侧面，能形成“平滑”的，均匀涂敷的，基本上是单层的磨料颗粒。本发明的又一个优点是步骤5和6可按任何顺序进行，以上所列的步骤5和6这一顺序只是实施本发明时可以采用的许多路径之一。当烯类不饱和单体用电子束辐照引发反应时，就不需要自由基引发剂。在其它情况下则要加入有效催化数量的至少一种自由基引发剂以引发烯类不饱和单体的反应。
本发明的又一个方面提供了制作涂敷磨料制品的第二种方法，该方法包括以下步骤(1)将结构涂层前体物料涂在底材上，这里所说的结构涂层前体由可聚合的压敏胶粘剂前体构成;
(2)使上述结构涂层前体完全固化为压敏胶粘剂;
(3)在已固化的结构涂层中涂布入许多磨料颗粒;
(4)涂上胶料涂层前体物料;
(5)使胶料涂层前体完全固化。
制作涂敷磨料制品的第二种方法的较好实施方案包括下列步骤(1)将结构涂层前体物料涂在底材上，这里所说的结构涂层前体包含(a)至少一种烯类不饱和单体，(b)至少一种阳离子可聚合单体或聚氨酯前体，(c)有效催化数量的固化剂，其中含有(ⅰ)至少一种阳离子可聚合单体或聚氨酯前体引发剂，(ⅱ)任意选用的至少一种可以热分解的，由叔烷基醇与酸生成的酯类反应产物，该酸与有机金属配合物盐的金属离子形成螯合配合物，含此成分的条件是上述组分(b)为阳离子可聚合单体，(ⅲ)任意选用的至少一种自由基引发剂;
(2)使上述结构涂层前体受到能源的作用以使阳离子可聚合单体或聚氨酯前体，所述的烯类不饱和单体，或使两者，依次或同时活化;
(3)使结构涂层前体完全固化;
(4)将许多磨料颗粒涂布入结构涂层前体中;
(5)涂上胶料涂层前体物料;
(6)使胶料涂层前体完全固化。
有利的是在使用第二种方法时，完全固化的结构涂层为粘性的胶粘剂层，诸如压敏胶粘剂。有利的是，聚合后的结构涂层不流动，也不浸润磨料颗粒的侧面，能形成“平滑”的，均匀涂布的，基本上是单层的磨料颗粒。烯类不饱和单体宜用电子束辐照以引发反应，这时就不需要有自由基引发剂，虽然可以有这种引发剂存在。在其它场合下则要加入有效催化数量的至少一种自由基引发剂以引发烯类不饱和单体的反应。
在较好的实施方案中所用的底材可以是熟悉本领域的人员一般熟知的任何基材类型的材料，可以包括(但不限于)非织基材、聚合物薄膜、纸、布、硬化纸板、金属板以及它们经过处理后的形式及相互结合形式。
结构涂层前体物料用熟悉本领域的人员所熟知的任何通用涂敷方法涂布到底材正面一侧，方法中可以包括(但不限于)辊涂、型模涂、喷涂和幕涂。较适用的涂敷方法为刮涂。
结构涂层前体中包含(a)烯类不饱和单体;(b)阳离子可聚合单体或聚氨酯前体;(c)有效催化数量的固化剂(或引发剂)用于阳离子可聚合单体或聚氨酯前体反应;(d)如果组分(b)为环氧单体则可任意选用至少一种可以热分解的，由叔烷基醇与酸生成的酯类反应产物，该酸与有机金属配合物盐的金属离子形成螯合配合物;(e)任意选用的至少一种自由基引发剂。
能发生自由基聚合的烯类不饱和单体有(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺和乙烯基类化合物。所述的烯类不饱和单体可以是单官能的、多官能的，或两者的混合物。
这种烯类不饱和单体的例子包括单、双或多丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸异丙酯，丙烯酸异辛酯，丙烯酸，丙烯酸正己酯，丙烯酸十八烷酯，丙烯酸烯丙酯，乙烯基吖内酯(如美国专利第4，304，705号所述，该描述内容在此并入本文作为公开内容的一部分，丙烯酸异冰片酯，甲基丙烯酸异冰片酯，丙烯酸，N-乙烯基己丙酰胺，丙烯腈，丙烯酸烯丙酯，甘油二丙烯酸酯，甘油三丙烯酸酯，乙二醇二丙烯酸酯，二甘醇二丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，2-苯氧基乙基丙烯酸酯，1，4-环己二醇二丙烯酸酯，2，2-双〔1-(3-丙烯氧基-2-羟基)〕丙氧基苯基丙烷，三(羟乙基)异三聚氰酸酯三甲基丙烯酸酯;分子量为200至500的聚乙二醇的双丙烯酸酯和双甲基丙烯酸酯，乙二醇二丙烯酸酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸四氢糠酯，N-乙烯基吡咯烷酮，二甘醇二丙烯酸酯，三甘醇二丙烯酸酯，四甘醇二丙烯酸酯，1，4-丁二醇二丙烯酸酯，三甘醇二甲基丙烯酸酯，1，3-丙二醇二丙烯酸酯，1，3-丙二醇二甲基丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，1，2，5-丁三醇三甲基丙烯酸酯，4，5-环己二醇二丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯，季戊四醇四甲基丙烯酸酯，山梨醇六丙烯酸酯，双〔1-(2-丙烯氧基)〕对乙氧苯基二甲基甲烷，双〔1-(3-丙烯氧基-2-羟基)〕对丙氧苯基二甲基甲烷，丙烯酸酯单体(如美国专利第4，652，274号所述的单体)与丙烯酸酯低聚物(如美国专利第4，642，126号所述的低聚物)的可共聚混合物;双反应活性的单体如环氧(甲基)丙烯酸酯，异氰酰(甲基)丙烯酸酯，和羟基(甲基)丙烯酸酯，羟乙基(甲基)丙烯酸酯，羟丙基(甲基)丙烯酸酯，(甲基)丙烯酸异氰酰乙酯，(甲基)丙烯酸缩水甘油酯，和间异丙烯基-α，α-二甲苄基异氰酸酯，不饱和酰胺，如丙烯酰胺，N，N-二甲基丙烯酰胺，亚甲基双丙烯酰胺，亚甲基双甲基丙烯酰胺，1，6-六亚甲基双丙烯酰胺，二亚乙基三胺三丙烯酰胺和β-甲基丙烯酰胺基乙基甲基丙烯酸酯;以及乙烯系化合物如苯乙烯，二乙烯苯，二烯丙基邻苯二甲酸酯，二乙烯基丁二酸酯，二乙烯基己二酸酯，二乙烯基邻苯二甲酸酯。需要时可以用两种或多种单体的混合物。较适宜的烯类不饱和单体包括1，4-丁二醇二丙烯酸酯，N，N-二甲基丙烯酰胺，三甘醇二丙烯酸酯，四甘醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，丙烯酸四氢糠酯，N-乙烯基吡咯烷酮，丙烯酸异辛酯，N-乙烯基己内酰胺，1，6-己二醇二丙烯酸酯和丙烯酸丁酯。
所述的烯类不饱和单体通过自由基聚合机理而聚合或固化。这一聚合作用由某个自由基源引发，它可以用电子束辐射或者适宜的固化剂或引发剂产生。如果是采用固化剂或引发剂，则使该固化剂或引发剂受热或受辐射能源作用即可产生自由基源。辐射能源的例子有电子束，紫外光或可见光。
能发生阳离子聚合的阳离子可聚合物料包括1，2-、1，3-，和1，4-环醚(亦可表示为1，2-、1，3-和1，4-环氧化物)，乙烯基醚，环状缩甲醛和环状有机硅氧烷。
阳离子可聚合单体一词所指的包括单体物料、低聚物或聚合物，其中均含有环氧乙烷环，即
这种化合物通过开环作用而聚合。这一反应不是缩聚反应而是由酸性或碱性催化剂引发的环氧环的开环作用。这类物料的骨架以及取代基的性质可以有很大变化。例如可以是任何类型的骨架，只要其中有一个能与环氧乙烷环在室温下反应的活性氢原子。可以采用的取代基的代表性例子包括卤素、酯基、醚基、磺酸酯基团、硅氧烷基团、硝基和磷酸酯基团。含环氧基物料的分子量可以在约60至约4000之间变化，较适宜的范围为约100至约600。在本发明的组合物中可采用各种含环氧基的物料的混合物。
实施本发明中特别适用的含环氧基物料包括化学式如下的缩水甘油醚单体
其中的R″为烷基或芳基，m为1至6的整数(含1和6)。这些单体的代表性例子有多元酚的缩水甘油醚，它是由多元酚与过量的氯代醇(如表氯醇)反应而制得的。这类物料的具体例子有2，2-双〔4-(2，3-环氧丙氧基)苯基〕丙烷(双酚A的二缩水甘油醚)和以不同的商品名可买到的物料，从壳牌化学公司可购得“Epon 828”，“Epon 1004”和“Epon 1001F”，从道化学公司可购得“DER-331”，“DER-332”和“DER-334”，阻燃环氧树脂(例如“DER-580”，这是一种可从道 化学公司购得的溴代双酚型环氧树脂)，酚醛清漆的缩水甘油醚(例如可从道 化学公司购得的“DEN-431”和“DEN-428”)，以及间苯二酚二缩水甘油醚。可用于本发明实施中的这类环氧化物的其它例子在美国专利第3，018，262号以及Lee和Neville所编的“环氧树脂手册(Handbook of Epoxy Resins)”一书的附录A中(1967年版)有所描述，这些描述均在此并入本文作为公开内容的一部分。
适用于本发明的有商品出售的含环氧基物料包括环脂族环氧化物单体，例如环氧环己烷羧酸酯，其代表性例子有3，4-环氧环己基甲基3，4-环氧环己烷羧酸酯，3，4-环氧-2-甲基环己基甲基3，4-环氧-2-甲基环己烷羧酸酯，双(3，4-环氧-6-甲基环己基甲基)己二酸酯，3，4-环氧-6-甲基环己烷，乙烯基环己烷二氧化物和双(2，3-环氧环戊基)醚。具有这种性质的其它适用的环氧化物在美国专利第3，177，099号中有介绍，这一描述在此并入本文作为公开内容的一部分。
可用于本发明实施中的其它有商品出售的含环氧基物料包括十八烷基氧化物、表氯醇、苯乙烯氧化物、缩水甘油、丁基缩水甘油醚、缩水甘油丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、环氧改性的聚丙二醇、过氧化的聚丁二烯、含环氧官能度的硅氧烷树脂和缩水甘油的丙烯酸酯(例如丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯)与一种或多种可共聚乙烯系化合物(例如甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯和苯乙烯)的共聚物。这类共聚物的例子有1∶1苯乙烯∶甲基丙烯酸缩水甘油酯，1∶1甲基丙烯酸甲酯∶丙烯酸缩水甘油酯和62.5∶24∶13.5甲基丙烯酸甲酯∶丙烯酸乙酯∶甲基丙烯酸缩水甘油酯。
聚合的环氧化物包括具有环氧端基的线性聚合物(例如聚亚氧烷基乙二醇的二缩水甘油醚)，具有骨架环氧乙烷单元的聚合物(例如聚丁二烯聚环氧化物)和具有环氧侧基的聚合物(例如甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物或共聚物)。所述的环氧化合物可以是单个的化合物，但一般均为每个分子中包含一个、两个或多个环氧基的混合物。每个分子中环氧基的“平均”数由环氧基总数被所存在的环氧化物分子数所除来确定。
可用于本发明中的其它的阳离子敏感单体包括乙烯基醚，例如乙烯基甲基醚，乙烯基乙基醚，乙烯基正丁基醚，乙烯基2-氯乙基醚，乙烯基异丁基醚，乙烯基苯基醚和乙烯基2-乙基己基醚，取代脂族醇的乙烯基醚，例如1，4-2(氧乙烯基)丁烷，乙烯基-4-羟基-丁基醚;环状缩甲醛，例如三噁烷，1，3-二氧戊环，2-乙烯基-1，3-二氧戊环和2-甲基-1，3-二氧戊环;以及环状硅氧烷，其中可有各种不同基团与硅原子相连，如烃基(烷基、芳基、烷芳基)，链烯烃基(乙烯基、烯丙基或烯丙酰氧基-烷基)，卤代烃基，含羧基烃类基团或酯类基团，氰代烃基，氢，卤素或羟基。
在实施本发明的第一种方法时，较适用的阳离子可聚合单体为双酚的二缩水甘油醚。在实施本发明的第二种方法时，较适用的阳离子可聚合单体为环脂族环氧单体。
本发明中聚氨酯前体的聚异氰酸酯成分可以是任何脂族、环脂族、芳族或杂环的聚异氰酸酯，或者是这类聚异氰酸酯的任何组合，特别适用的聚异氰酸酯相应于下列化学式Q(NCO)p其中的p为2至4之间的整数，Q代表含有2至100个碳原子和0至50个杂原子的脂族烃二-，三-或四-基团，含有4至100个碳原子和0至50个杂原子的环脂族烃基团，含有5至15个碳原子和0至10个杂原子的芳族烃基团或杂环芳族基团，或者含有8至100个碳原子和0至50个杂原子的脂族烃基团。可存在于Q中的杂原子包括非过氧化物中的氧、硫，非氨基中的氮、卤素、硅和非膦基中的磷。
聚异氰酸酯的例子如下亚乙基二异氰酸酯，1，4-四亚甲基二异氰酸酯，1，6-六亚甲基二异氰酸酯，3，4，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯，1，12-十二烷二异氰酸酯，环丁烷-1，3-二异氰酸酯，环己烷-1，3-和-1，4-二异氰酸酯和这些同分异构物的混合物，1-异氰酰-3，3，5-三甲基-5-异氰酰甲基环己烷(参见德国专利说明书第1，202，785号，美国专利第3，401，190号)，2，4-和2，6-六氢亚苄基二异氰酸酯和这些同分异构物的混合物，六氢-1，3-和/或-1，4-亚苯基二异氰酸酯，全氢-2，4′-和/或-4，4′二苯基甲烷二异氰酸酯，1，3-和1，4-亚苯基二异氰酸酯，2，4-和2，6-亚苄基二异氰酸酯和这些同分异构物的混合物，二苯基甲烷-2，4′-和/或-4，4′-二异氰酸酯，亚萘基-1，5-二异氰酸酯，和四个当量的上述含异氰酸酯化合物与含两个与异氰酸酯有反应活性的基团的化合物的反应产物。
使用下列物质也属于本发明范畴之内，例如三苯基甲烷-4，4′，4″-三异氰酸酯，聚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯，间位和对位异氰酰苯基磺酰基异氰酸酯，全氯代芳基聚异氰酸酯，含碳化二亚胺基团的聚异氰酸酯，降冰片烷二异氰酸酯，含脲基甲酸酯基团的聚异氰酸酯，含异三聚氰酸酯基团的聚异氰酸酯，含氨基酯基团的聚异氰酸酯，含脲基丙烯酸酯基团的聚异氰酸酯，含缩二脲基团的聚异氰酸酯，通过美国专利第3，654，106号中所述的那种调聚反应而制得的聚异氰酸酯，含酯类基团的聚异氰酸酯，含聚合脂肪酸基团的聚异氰酸酯，以及上述任何一种异氰酸酯与乙缩醛的反应产物;或者任何上述异氰酸酯的混合物。
嵌封聚异氰酸酯也可使用，其中许多有商品出售，它们中的嵌封基团可以是例如苯酚、ε-己内酰胺、异羟肟酸酯、酮肟、叔丁基乙酰乙酸酯和其他如Z.W.Wicks，Jr在“Progress in Organic Coatings(有机涂层进展)”杂志1981年第9期第3至28页中所述的物质。
较适宜的聚异氰酸酯为脂肪族(如六亚甲基二异氰酸酯)，及其异三聚氰酸酯和缩二脲形式，例如可以商品名“DESMODUR N”以Mobay公司购得的聚异氰酸酯，4，4′-亚甲基双(环己基异氰酸酯);1-异氰酰-3，3，5-三甲基-5-异氰酰甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯)及其缩二脲形式;亚苄基二异氰酸酯及其异三聚氰酸酯形式;亚苄基二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的混合型异三聚氰酸酯;1摩尔三羟甲基丙烷和3摩尔亚苄基二异氰酸酯的反应产物以及粗制的二苯基甲烷二异氰酸酯。
适用的与异氰酸酯有反应活性的基团含有至少2个能与异氰酸酯反应的氢原子。它们可以是高分子量或者低分子量的化合物，其重量平均分子量从约50至50，000。适用的化合物中包含氨基、硫羟基、羧基和羟基。
能与异氰酸酯反应的化合物宜含有羟基，特别是含有约2至50个羟基的化合物，尤其是分子量为约200至25，000的化合物(从约200至20，000更好)，例如聚酯、聚醚、聚硫醚、聚缩醛，聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯和聚酯酰胺，其中含至少2个，一般是从约2个至8个(但较好的是从约2个至4个)羟基，或者甚至是这些化合物的含羟基预聚物。当然可以用上述的含至少2个羟基，且分子量从约50至50，000的化合物的混合物，例如聚醚与聚酯的混合物。
适合于按本发明所述用途的含至少2个能与异氰酸酯反应的氢原子的低分子量化合物(分子量从约50至400)宜含有羟基，一般含约2至8个，较好的是含约2至4个能与异氰酸酯反应的氢原子。也可以采用含至少2个能与异氰酸酯反应的氢原子且分子量范围为约50至400的不同化合物的混合物。这类化合物的例子有乙二醇、1，2-和1，3-丙二醇、1，4-和2，3-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，8-辛二醇、新戊二醇、1，4-双羟甲基环己烷、2-甲基-1，3-丙二醇、二溴代丁烯二醇、甘油、三羟甲基丙烷、1，2，6-己三醇、三羟甲基乙烷、季戊四醇、对环己二醇、甘露糖醇、山梨醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、高分子量聚乙二醇、二丙二醇、高分子量聚丙二醇、二丁二醇、高分子量聚丁二醇、4，4′-二羟基二苯基丙烷和二羟基甲基氢醌。
适合于本发明目的的其它多元醇为醇醛和羟基酮的混合物或者通过还原由之而得到的多元醇，这些多元醇是在甲醛，它的聚合物和水合物自缩合反应中形成的，反应中存在有用作催化剂的金属化合物以及用作助催化剂的能生成烯二醇的化合物。
其它能与异氰酸酯呈反应活性的化合物为分子量范围从每摩尔200至20，000克，並且每个分子中含有两个或多个主羟基的多元醇。
较好的多元醇可以属于羟烷基化的双酚衍生物。这一类中较好的二醇可用下式表示
其中的R1为含1至10个碳原子的直链、支链或环状亚烷基(如亚甲基、亚乙基和亚癸基)基团，或者含7至14个碳原子的亚芳烷基基团(如亚苄基)。R2和R3可以独立地分别是含1至30个碳原子的烷基、芳烷基、环烷基、烷芳基，或芳香基团(较好的是甲基、乙基和三氟甲基)，其中可含0或1个至10个杂原子，R2和R3一起可以构成含2至660个碳原子以及0或1个至10个杂原子的亚烷基、环亚烷基、亚芳基、亚烷芳基，或亚芳烷基基团。“A”可以是取代或非取代的亚芳基，宜含6至12个碳原子，最好是对亚苯基、邻亚苯基和二甲基萘。
具体的适用的羟烷基化双酚有2，2-双-4-(2-羟基乙氧基苯基)丁烷、丁酮的羟乙基化双酚、2，2-双-4-(2-羟基乙氧基苯基)六氟丙烷、2，2-双-4-(2-羟基乙氧基苯基)丙烷、2，2-双-4-(2-羟基乙氧基苯基)降冰片烷、2，2-双-4-(2-羟基乙氧基苯基)-5，6-环戊基降冰片烷和1，1-双-4-(2-羟基乙氧基苯基)环己烷。由聚氨酯前体制得並且适用于本发明中的聚氨酯宜具有高于室温的玻璃化转化温度，高于70℃更好。
适用于本发明组合物中的另一类单体为用作交联剂的双反应活性单体，也就是具有至少一个可自由基聚合的基团以及一个异氰酸根或者能与异氰酸根反应的官能团的单体。例如这类单体包括2-异氰酰乙基甲基丙烯酸酯、3-异丙烯基苯基异氰酸酯、羟乙基丙烯酸酯、羟乙基甲基丙烯酸酯、羟丙基甲基丙烯酸酯和羟丁基丙烯酸酯。双反应活性单体可包含不超过25%(摩尔)的异氰酸酯或能与异氰酸酯反应的基团，它们宜包含低于5%(摩尔)的能与异氰酸酯反应的基团和不超过50%(摩尔)的能发生自由基聚合的单体，能发生自由基聚合的单体量低于25%(摩尔)较好。组合物中最好是不含双反应活性的单体。
结构涂层前体物料中的重量比一般为烯类不饱和单体占约5至95份重量份数(宜为40至85份重量份数)，阳离子可聚合单体或聚氨酯前体占5至95份重量份数(宜为15至60份重量份数)。此外，烯类不饱和单体用的固化剂和阳离子可聚合单体或聚氨酯前体的量一般低于20份重量份数，宜低于8份重量份数，低于4份重量份数更好。
本发明磨料颗粒的莫氏硬度至少为7，以至少为8较好。磨料颗粒的典型例子包括氧化铝、热处理氧化铝、陶瓷氧化铝、碳化硅、金刚石、氧化铝-氧化锆、氧化铈、碳化硼、立方晶系氮化硼、石榴石以及它们的混合物。磨料颗粒可用滴涂法涂布，或较好是用静电法涂敷。
涂在磨料颗粒和结构涂层前体上的敷胶涂层前体可以是任何树脂状或粘性的胶粘剂。这类敷胶涂层前体的例子包括酚醛树脂、脲甲醛树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸酯树脂、氨基树脂、环氧单体、聚酯树脂、氨基塑料树脂，以及它们的组合和混合物。敷胶涂层前体可包含一种阳离子可聚合单体、一种烯类不饱和单体，此二者的一对一混合物，或者各种阳离子可聚合单体和烯类不饱和单体的混合物。较好的敷胶涂层前体为酚醛树脂或环氧单体。敷胶涂层可用熟悉本领域的人员所熟知的任何常用方法涂敷，其中包括(但不限于)辊涂、型模涂、幕涂，而较好的则是喷涂。
本发明的结构涂层前体和/或敷胶涂层前体还可以含有选用的添加剂，它们在涂敷磨料领域中是熟知的。这类添加剂包括填料、纤维、润滑剂、研磨助剂、浸润剂、表面活性剂、着色剂、偶合剂、增塑剂和悬浮剂。较好的填料有碳酸钙、氧化钙、硅酸钙、氧化铝三水合物、冰晶石、二氧化镁、高岭土、石英和玻璃。起研磨助剂作用的填料有冰晶石、氟硼酸钾、长石和硫。填料用量相对于每100份结构涂层或敷胶涂层前体而言可以达到250份左右，但以约30至约150份较好，这时固化后粘合剂能保持良好的挠性和韧性。根据所要求的性质选择这些物料的用量。
阳离子可聚合单体及聚氨酯前体所用的较好的固化剂为有机金属配合阳离子的盐，诸如欧洲专利申请书第109，581号(阳离子可聚合单体)和美国专利第4，740，577号(聚氨酯前体)和第5，059，701号(阳离子可聚合单体及聚氨酯前体)中所述。固化剂的另一个例子是有机金属配合阳离子盐和鎓盐的混合物，参见美国专利第4，985，340号所述，该描述在此列为参引资料。
适用的有机金属配合阳离子盐包括(但不限于)具有以下化学式的盐类
其中，Mp代表选自下列一组元素的一种金属Cr，Mo，W，Mn，Re，Fe和Co;
L1代表1个或两个能贡献π电子的配位体。该配位体可以是选自下列一组物质的相同或不同的配位体取代和非取代的η3-烯丙基，η5-环戊二烯基，η7-环庚三烯基，η6-芳香化合物(选自η6-苯和取代η6-苯化合物以及带有2至4个稠环的化合物，每个能向Mp的价电子层贡献3至8个π电子);
L2代表0或1至3个能贡献偶数个σ电子的配位体。该配位体可以是选自下列一组物质的相同或不同的配位体一氧化碳、亚硝鎓离子、三苯基膦、三苯基
，以及磷、砷和锑的衍生物，条件是贡献给Mp的总电子电荷使得配合物的净残余正电荷为q;
q为数值等于1或2的整数，它是配合物阳离子的残余电荷;
Y为含卤素的配合阴离子，选自BF-4，AsF-6，PF-6，SbF5OH-，SbF-6和CF3SO-3;
n为数值等于1或2的整数，它是中和配合阳离子上电荷q所需的配合阴离子个数。可用于本发明组合物中的适宜的有机金属配合阳离子盐的例子包括如下形式(η6-苯)(η5-环戊二烯基)铁(1+)六氟锑酸盐(η6-甲苯)(η5-环戊二烯基)铁(1+)六氟砷酸盐(η6-异丙基苯)(η5-环戊二烯基)铁(1+)六氟磷酸盐(η6-对二甲苯)(η5-环戊二烯基)铁(1+)六氟锑酸盐(η6-二甲苯(混合同分异构物))(η5-环戊二烯基)铁(1+)六氟锑酸盐(η6-二甲苯(混合同分异构物))(η5-环戊二烯基)铁(1+)六氟磷酸盐(η6-邻二甲苯)(η5-环戊二烯基)铁(1+)三氟碳亚硫酸盐(triflate)(η6-间二甲苯)(η5-环戊二烯基)铁(1+)四氟硼酸盐(η6-三甲苯)(η5-环戊二烯基)铁(1+)六氟锑酸盐(η6-六甲基苯)(η5-环戊二烯基)铁(1+)五氟羟基锑酸盐(η6-萘)(η5-环戊二烯基)铁(1+)四氟硼酸盐(η6-芘)(η5-环戊二烯基)铁(1+)三氟碳亚硫酸盐(η6-苝)(η5-环戊二烯基)铁(1+)六氟锑酸盐
(η6-
)(η5-环戊二烯基)铁(1+)五氟羟基锑酸盐(η6-乙酰苯)(η5-甲基环戊二烯基)铁(1+)六氟锑酸盐(η6-芴)(η5-环戊二烯基)铁(1+)六氟锑酸盐可用于本发明组合物中的较好的有机金属配合阳离子盐的例子包括下列一种或几种物质(η6-二甲苯(混合同分异构物))(η5-环戊二烯基)铁(1+)六氟锑酸盐(η6-二甲苯(混合同分异构物))(η5-环戊二烯基)铁(1+)六氟锑酸盐(η6-间二甲苯)(η5-环戊二烯基)铁(1+)四氟硼酸盐(η6-邻二甲苯)(η5-环戊二烯基)铁(1+)六氟锑酸盐(η6-对二甲苯)(η5-环戊二烯基)铁(1+)三氟碳亚硫酸盐(η6-三甲苯)(η5-环戊二烯基)铁(1+)六氟锑酸盐(η6-异丙基苯)(η5-环戊二烯基)铁(1+)六氟磷酸盐(η6-三甲苯)(η5-环戊二烯基)铁(1+)五氟羟基锑酸盐(η6-甲苯)(η5-环戊二烯基)铁(1+)六氟砷酸盐阳离子可聚合单体用的固化剂可包含带有鎓阳离子和金属或准金属含卤素配合阴离子的盐，参见美国专利第4，751，138号所述，该描述内容在此列为参引资料。
虽非较好的做法，但使用适当的固化剂使阳离子可聚合单体或聚氨酯前体固化也属于本发明范畴，例如使用受热活化的固化剂。环氧固化剂包括(但不限于)脂族和芳族伯胺，路易斯酸，如三氯化铝、三溴化铝、三氟化硼、五氟化锑、四氟化钛。此外，固化剂包括三氟化硼配合物，例如BF3-单乙醇胺;咪唑，例如2-乙基-4-甲基咪唑;酰肼，例如氨基二酰肼;胍，例如四甲基胍;双氰胺;和多元酸及其酐。这一类聚氨酯前体固化剂包括(但不限于)常用的催化剂，其中有叔胺和锡与铋的盐。
在紫外光辐射能作用下产生自由基源的固化剂或引发剂的例子有醌、二苯酮、亚硝基化合物、丙烯酰基卤化物、腙、苯偶姻醚、苯偶酰缩酮、噻吨酮和乙酰苯衍生物。烯类不饱和化合物用的自由基光致引发剂体系的其它参考资料列于美国专利第3，887，450号和美国专利第3，895，949号。对于紫外光固化来说，为了使烯类不饱和单体完全聚合，结构涂层前体应受到的能量水平至少在100至700毫焦耳/厘米2之间，在400至600毫焦耳/厘米2之间较好。
在本发明范畴之内还可以在可聚合组合物中包含光敏剂或光化加速剂。使用光敏剂或光化加速剂可以改变辐射敏感组合物的波长灵敏度。当所用的光致引发剂不能强烈吸收入射辐射时，这样做特别有利。使用光敏剂或光化加速剂增加了辐射灵敏度，从而使照射时间缩短和/或可使用功率较小的辐射源。任何光敏剂或光化加速剂均可用，只要它的三重态能量至少为每摩尔45千卡。这类光敏剂的例子包括芘、氟蒽烯、呫吨酮、噻吨酮、二苯酮、苯乙酮、苯偶姻、苯偶酰和苯偶酰醚、
、对三联苯、二氢苊、萘、菲、二联苯，以及前述化合物的取代衍生物，等等。如果使用的话，本发明实施中光敏剂或光化加速剂的用量一般为0.01至10份重量份数范围，对每份固化体系而言使用0.1至10份重量份数的光敏剂或光化加速剂较好。
如果结构涂层或敷胶涂层前体中不含聚氨酯前体，而且当结构涂层或敷胶涂层前体中含有至少一种环氧单体时，则添加有效催化数量的，可以热分解的，叔醇与酸的酯类反应产物也属于本发明范畴之内。一般来说，这种可以热分解的，叔烷基醇与酸(这种酸能与本发明所用的有机金属配合物盐的金属离子形成螯合配合物)的酯类反应产物是可溶性化合物，这种化合物在加热时(宜加热到温度为60℃至125℃范围)会分解而释出螯合酸。虽不打算拘泥于理论阐述，但据信这种释出的酸与金属离子形成不电离的螯合配合物，这一螯合反应趋向于从光解的阳离子有机金属盐的溶液中除去金属原子，从而释放出盐的阴离子所构成的酸用于反应，以便催化体系中可聚合物料的聚合过程。
所述的酯类反应产物由叔烷基醇制备。任何能与适当的酸生成酯类反应产物的叔烷基醇均可使用。适用的叔烷基醇的例子有叔丁醇、1，1-二甲基丙醇、1-甲基-2-乙基丙醇、1，1-二甲基正丁醇、1，1-二甲基正辛醇、1，1-二苯基乙醇、1，1-二苄基乙醇、1，1-二甲基-正戊醇、1，1-二甲基异丁醇、1，1，2，2-四甲基丙醇、1-甲基环戊醇、1-甲基环己醇和1，1-二甲基正己醇。
包含在本发明的“酸生成酯”中的较好的螯合酸为草酸、磷酸和亚磷酸。其它可用的螯合酸举例来说有多羧酸，例如丙二酸，丁二酸，富马酸，马来酸，柠康酸，乌头酸，邻苯二甲酸，苯三酸及其它分隔羧基的碳原子数少于3个的多羧酸;羟基羧酸，例如乙醇酸，乳酸，β-羟基丁酸，γ-羟基丁酸，丙醇二酸，苹果酸，草乙酸，酒石酸和柠檬酸;醛酸和酮酸，例如二羟乙酸，丙酮酸，乙酰乙酸;其它含磷酸类，铬酸和钒酸。
所述的由酸生成的酯可用本领域中熟知的方法制备。例如涉及有机酸的酸生成酯可按Karabatsos等人在“J.Org.Chem.(有机化学杂志)”第30卷(1965年)第689页所述方法制备。涉及磷酸酯，膦酸酯和亚磷酸酯的酯类可分别按下列三篇文章中所述方法制备Cox，Jr.，“J.Am.Chem.Soc′y。(美国化学会杂志)”第80卷(1958年)第5441页;Goldwhite，“J.Am.Chem.Soc′y”第79卷(1957年)第2409页;Cox，Jr.，“J.Org.Chem。”第54卷(1969年)第2600页。
所述的酸生成酯应该是比较不易水解的，而且基本上不含酸。为了从酸生成酯中去除痕量的酸，可将其流经充填有离子交换树脂的柱子。
当与有机金属配合物阳离子盐及酸生成的酯一起使用时，下列过氧化物亦可用于加速阳离子聚合过程酰基过氧化物，如苯甲酰过氧化物;烷基过氧化物，如叔丁基过氧化物;氢过氧化物，如奎基氢过氧化物;过酸酯，如叔丁基过苯甲酸酯;二烷基过二碳酸酯，如2(仲丁基)过二碳酸酯;二过氧基缩酮;以及酮类过氧化物，如甲基乙基酮过氧化物。
烯类不饱和单体用电子束固化时不需要自由基固化剂(虽然也可以加入)。对于电子束固化来说，为了使烯类不饱和单体完全聚合，结构涂层前体应在150至300千电子伏的加速电位下经受1至10兆拉德的剂量水平。
结构涂层和敷胶涂层前体在能源作用下引发阳离子可聚合单体或聚氨酯前体的聚合反应。这种能源作用可使阳离子可聚合单体或聚氨酯前体只是部分固化，也就是说聚合过程开始了但却未完成。另一种情况下，与能源接触可使阳离子可聚合单体或聚氨酯前体完全固化。如果聚合已经开始，则让结构涂层和敷胶涂层前体在室温下放置(也即在结构涂层前体中不再加入能量)一段时间可使聚合全部完成。这段时间可以是几小时到几天。这种时间上的延迟从有关的经济角度看是不利的。
这种能源可以是热能(包括红外和加热)或者辐射能(包括电子束、紫外光和可见光)。引发聚合或使聚合完全所需要的时间和能量取决于构成结构涂层前体的实际物料、固化剂的类型、结构涂层前体的密度和厚度。
对于直接加热一类的热固化而言，为了引发阳离子可聚合单体或聚氨酯前体的聚合反应，结构涂层前体要在30℃至125℃之间(以50℃至100℃较好)加热约1至150分钟。为使阳离子可聚合单体或聚氨酯前体完全聚合，结构涂层前体应在50℃至125℃之间(以75℃至100℃较好)加热约5至200分钟。
电子束辐射也称之为电离辐射，它是由加速粒子构成的。对于电子束固化而言，为了引发阳离子可聚合单体或聚氨酯前体的聚合反应，结构涂层前体或可以辐射固化的敷胶涂层前体要经受0.1至5兆拉德的剂量水平(在100至300千电子伏的加速电位下)。为使阳离子可聚合单体或聚氨酯前体完全聚合，结构涂层前体或可以辐射固化的敷胶涂层前体应经受1至10兆拉德的剂量水平(在150至300千电子伏的加速电位下)。
紫外光辐射是指波长范围为200至400纳米(350至400纳米之间更好)的非粒子辐射。对于紫外光固化而言，为了引发阳离子可聚合单体或聚氨酯前体的聚合反应，结构涂层前体要经受至少为100至700毫焦耳/厘米2的能量，以400至600毫焦耳/厘米2较好。为了使阳离子可聚合单体或聚氨酯前体完全聚合，上述能量水平可保持相同值或更高一些。
可见光辐射是指波长范围为400至800纳米(400至550纳米更好)的非粒子辐射。对于可见光固化而言，为了引发阳离子可聚合单体或聚氨酯前体的聚合反应，结构涂层前体应经受至少为100至700毫焦耳/厘米2的能量，以400至600毫焦耳/厘米2较好。为了使阳离子可聚合单体或聚氨酯前体完全聚合，结构涂层前体应在可见光下照射5至60秒钟，以10至30秒钟较好。
用于引发阳离子可聚合单体或聚氨酯前体的聚合反应的能源以可见光较好。烯类不饱和单体的聚合则一般用紫外光能源照射实现。因此，当结构涂层前体受可见光能源照射时，引发的是阳离子可聚合单体或聚氨酯前体的聚合反应，而不是烯类不饱和单体的聚合反应。
对于热固化而言，结构涂层前体应在30℃至125℃之间(约50℃至100℃之间较好)加热约1至150分钟。对于电子束固化而言，为了引发烯类不饱和单体的聚合反应，结构涂层前体应经受0.1至5兆拉德的剂量(在1至300千电子伏的加速电位下)。对于紫外线固化而言。为了引发烯类不饱和单体的聚合反应，结构涂层前体应经受至少为100至700毫焦耳/厘米2的能量，以400至600毫焦耳/厘米2较好。对于可见光固化而言，为了引发烯类不饱和单体的聚合反应，结构涂层前体应经受至少为100至700毫焦耳/厘米2的能量，以400至600毫焦耳/厘米2较好。
为了使烯类不饱和单体完全固化，应使结构涂层前体受某种能源的照射作用。在本发明涂敷磨料制品制作过程中所用的能源可以是热能(包括红外与直接加热)，或者辐射能(包括电子束、紫外光或可见光)。烯类不饱和单体是通过自由基反应机制而聚合的。对于热、紫外光和可见光能源来说，为使烯类不饱和单体开始聚合需要有固化剂。完全聚合所需的时间和能量取决于实际所用的烯类不饱和单体种类、烯类不饱和单体所用的固化剂类型，以及结构涂层前体的密度与厚度。在这一完全固化步骤中，希望尽量降低所存在的氧的数量。做到这一点的办法之一是在氮气气氛中使前体固化。另一种办法是刮涂结构涂层前体，並用透明聚合物膜覆盖结构涂层前体。随后在结构涂层前体上盖有聚合物膜的情况下进行固化步骤。如果使用聚合物膜，则在涂布磨料颗粒之前要把膜去掉。
在制作本发明的涂敷磨料制品的第一种方法中，较好的做法是(1)将结构涂层涂到底材上;(2)接着使结构涂层受某种能源照射以活化阳离子可聚合单体或聚氨酯前体的引发剂;(3)依次或同时部分聚合阳离子可聚合单体或聚氨酯前体、烯类不饱和单体，或两者一起聚合;(4)随后涂布许多磨料颗粒。有利的是，涂敷敷胶涂层前体以及使结构涂层前体与敷胶涂层前体完全固化可以按任何顺序进行。例如，在涂布敷胶涂层前体及随后使敷胶涂层前体完全固化之前可使结构涂层前体先完全固化。另一种做法是将敷胶涂层前体涂在磨料颗粒层之上，然后使敷胶涂层前体与结构涂层前体一起完全固化。在涂布磨料颗粒之前让结构涂层前体先部分聚合可得到基本上是单层的颗粒。这种部分聚合的结构涂层前体是一层类似于压敏胶粘剂的物质。这一层具有足够的粘着性，在敷胶涂层涂布和固化时能固着磨料颗粒从而得到基本上是单层的磨料颗粒。粘着性的程度可随颗粒大小而变化。例如，大的磨料颗粒一般要求比相对于较小磨料颗粒而言有较高程度的粘着性。本发明的一个优点是部分聚合的结构涂层前体层既有足够粘性以固着磨料颗粒，而又不呈现能浸润和吸着磨料颗粒的粘度。
在制作本发明的涂敷磨料制品的第二种方法中，(1)将结构涂层前体涂在底材上;(2)接着使结构涂层前体受某种能源的作用，以使前体完全固化;(3)涂布许多磨料颗粒;(4)涂布敷胶涂层並使之固化。虽然是完全聚合的结构涂层，但它仍为压敏胶粘剂，一般具有以下性质(1)粘着性;(2)有很强的固着力;(3)具有足够的粘结性和弹性，因而当其从平滑表面上取下时不会留下可见的残余物;(4)不需要用水分、溶剂或加热活化就呈粘性。所述的结构涂层具有足够的粘着性，可在敷胶涂层涂布和固化过程中固着磨料颗粒。粘着性的程度可随颗粒大小而变化。例如，大磨料颗粒与小磨料颗粒相比，一般要求较高程度的粘着性。本发明的一个优点是，聚合后的结构涂层前体层具有固着磨料颗粒所需的足够的粘着性，而又不呈现能浸润及吸着磨料颗粒的粘度。可以认为任何一种如下所述的粘弹性材料均属于本发明的范畴和原理范围之内这种材料的无溶剂状态能保持持久的粘性，在加以极轻微的压力下就能立即粘着到大多数固体表面上去。这种压敏胶粘剂被认为是具有四重平衡性能即粘合性、粘聚性、伸展性和弹性。参见Houwink和Salomon编著的书“Adhesion and Adhesives(粘合性和胶粘剂)”(Elsevior出版公司1967年出版)。
制作本发明的涂敷磨料制品的第二种方法的较好实施方案中，认为下列步骤较为适宜(1)将结构涂层涂在底材上;(2)接着使结构涂层在某种能源的作用下以依次或同时活化阳离子可聚合单体或聚氨酯前体，烯类不饱和单体;或者两者一起聚合;(3)使结构涂层前体完全固化;(4)接着涂布一层磨料颗粒;(5)在磨料颗粒层上涂以敷胶涂层前体;(6)使敷胶涂层前体完全固化。为了使所得的结构涂层具有这种压敏胶粘剂性质，恰当地选择烯类不饱和单体以及阳离子可聚合单体或聚氨酯前体是很有好处的。一般来说，烯类不饱和单体主要是单官能的，而阳离子可聚合单体(以环脂族环氧单体较好)和聚氨酯则平均官能度在2以上。一般希望敷胶涂层前体在涂布时固化，以防止敷胶涂层前体渗透到已经完全固化的结构涂层中去。
本发明的目标和优点通过下面的实施例进一步说明，但这些实施例中所列举的特定材料及其用量，以及其它条件和细节不应被看作是对本发明的过分限制。
实施例所有的涂层重量均以克/米2为单位表示。所有配方比例均基于重量份数。除非另有叙述或属显而易见，所有物料均有商品出售或者在文献中已有报导。
专用术语表IOA 丙烯酸异辛酯NVP N-乙烯基吡咯烷酮PH1 2,2-二甲氧基-1,2-二苯基-1-乙基酮(可以商品名IrgacureTM651从Ciba-Geigy公司购得,或以商品名KB-1从Sartomer公司购得)HPA 2,2-双-4-(2-羟基乙氧基苯基)六氟丙烷(羟乙基化双酚A)HDODA 1,6-已二醇二丙烯酸酯PH2 η6-(二甲苯(混合同分异构物))-η5-环戊二烯基铁(1+)六氟磷酸盐TEGDA 四甘醇二丙烯酸酯(可按商品名"SR-268"从Sartomer公司购得)BDDA 丁二醇二丙烯酸酯(可按商品名"SR-313"从Sartomer公司购得)PUP1 1,6-六亚甲基二异氰酸酯的缩二脲(可按商品名"Desmodur N-100"从Mobay公司购得)IPDI 异佛尔酮二异氰酸酯EM1 双-(3,4-环氧-6-甲基环已基甲基)已二酸酯(可按商品名"ERL-4229"从联合碳化物公司购得)PH3 η6-(二甲苯(混合同分异构物))-η5-环戊二烯基铁(1+)六氟锑酸盐RP1 一种可熔酚醛树脂(在水/2-乙氧基乙醇中的体系,含70%固体)RP2 一种可熔酚醛树脂(在水/2-乙氧基乙醇中的体系,含75%固体)PP 一种聚酯树脂(可熔酚醛树脂用的增塑剂)BA 丙烯酸正丁酯THFA 丙烯酸四氢糠酯(可按商品名"SR-285"从Sartomer公司购得)EM2 一种双酚A环氧树脂(可按商品名"Epon828"从壳牌化学公司购得,环氧基当量重量为185至192克/当量)EM3 一种双酚A环氧树脂(可按商品名"Epon1001F"从壳牌化学公司购得,环氧基当量重量为525至550克/当量)tBOX 二叔丁基草酸酯EM4 3,4-环氧环已基甲基3,4-环氧环已烷羧酸酯(可按商品名"ERL4221"从联合碳化物公司购得)PH4 η6-(异丙基苯)-η5-环戊二烯基铁(1+)六氟磷酸盐(可按商品名"Irgacure261"从Ciba-Geigy公司购得)WA 一种浸润剂(可按商品名"Interwet33"从Akzo Chemie America Interstab化学公司购得)
以下试验方法用于测试按各实施例制得的涂敷磨料。
磨盘测试法Ⅰ将涂敷磨料制品做成直径为10.2厘米的圆盘並用压敏胶粘剂固定在泡沫垫板上。将涂敷磨料圆盘和垫板的组合件装到Schiefer试验机上，让涂敷磨料盘磨削有机玻璃“PLEXIGLAS”(聚甲基丙烯酸甲酯)。负载为4.5千克。全部试验在注水的条件下进行。在涂敷磨料盘各种转数时测量切削下来的“PLEXGLAS”总量以及有机玻璃工件的表面加工程度(Ra和Rtm)。“Ra”为磨刮尺寸的算术平均值，以微英寸表示。“Rtm”为对每次取样长度中最大峰谷高差作连续5次取样长度的测量所得的平均值。在有些场合下未测量表面加工程度(finish)。
磨盘测试法Ⅱ磨盘测试法Ⅱ按磨盘测试法Ⅰ进行，只是研磨在干燥状态下进行，亦即不用注水。
磨盘测试法Ⅲ将涂敷磨料制品做成直径为7.6厘米的圆盘並用压敏胶粘剂固定在泡沫垫板上。将此涂敷磨料盘与垫板的组合件装到Schiefer试验机上。用此涂敷磨料盘磨削用1018号低碳钢制成的环状工件(环的外径为10.2厘米，内径为6.4厘米)。负载为4.5千克。全部试验以干式进行，即不用水。在涂敷磨料盘不同转数时测量磨削下来的低碳钢总量。
磨盘测试法Ⅳ磨盘测试法Ⅳ按磨盘测试法Ⅰ进行，只是涂敷磨料做成直径为7.6厘米的圆盘。此外，工件为外径10.2厘米，内径5.1厘米的圆环。
制备例1将80份IOA，20份NVP和0.04份PH1装入玻璃瓶中並用磁性搅拌器充分混合。所得的混合物随即用氮气鼓泡通过溶液至少5分钟以驱除氧气。混合物接着用Black-Ray灯照射约45秒钟将物料预聚合到粘度为1000至3000厘泊之间，测粘度所用的是一台Brookfield粘度计，带有转速设定为6档的LV2号转轴，测定温度为21℃。所得物料以FA表示。
制备例2将36份BA，24份THFA和0.024份PH1装入玻璃瓶中並用磁性搅拌器充分混合。所得的混合物随即用氮气鼓泡通过溶液至少5分钟以驱除氧气。混合物接着用Black-Ray灯照射45秒钟左右将物料预聚合到粘度约为2000厘泊，测粘度所用的是一台Brookfield粘度计，带有转速设定为6档的LV2号转轴，测定温度为21℃，所得物料以FB表示。
制备例3物料按制备例1进行制备，只是装入玻璃瓶中的是70份IOA，15份NVP和0.04份PH1。所得物料以FC表示。
制备例4物料按制备例1进行制备，只是装入玻璃瓶中的是100份IOA和0.04份PH1。所得物料以FD表示。
实施例1至2和比较例1至2这一组实施例对各种结构涂层前体配方进行比较。所得的涂敷磨料按磨盘试验法Ⅰ进行测试並将结果概括在表Ⅰ中。
实施例1充分混合85份FA和15份HPA(在80℃下)以制备结构涂层前体。然后在结构涂层前体中充分混合下加入0.1份HDODA，0.1份PH1和0.05份PH2。快要涂敷之前将结构涂层前体在90℃水浴中加热。接着又在充分混合下往结构涂层前体中加入7.5份PUP1和7.5份IPDI。所得的结构涂层前体放在干燥器中在真空下脱气以去除空气气泡和溶解的氧。接着将结构涂层前体刮涂到A级重量的防水纸上至厚度为0.05毫米。在刮涂和后续处理过程中，结构涂层前体上放有一层涂有隔离剂的聚酯膜覆盖片。该结构涂层前体然后用二个300瓦的泛光灯以0.5米/分的速度辐照，接着再用600毫焦耳/厘米2的紫外光照射。随后去掉覆盖膜片並将600号碳化硅磨料颗粒滴落涂布到结构涂层前体中。磨料颗粒层的平均重量为17克/米2。所得产物在100℃下热固化10分钟左右。然后将敷胶涂层前体喷涂在磨料颗粒上。敷胶涂层前体的平均重量为8克/米2。敷胶涂层前体为含30%固体的乙醇体系，其中RP1与PP的比例为90∶10。所得产品在88℃下预固化1小时，再在115℃下最终固化约90分钟。
实施例2按照实施例1所述制备涂敷磨料，只是结构涂层前体的组成为80份FD，20份EM1，1份PH1，0.5份PH3和0.1份HDODA。
比较例1比较例1为600号Tri-M-ite湿/干型W级涂敷磨料(可从明尼苏达州圣保尔市的3M公司购得)。
比较例2按实施例1所述制备涂敷磨料，只是结构涂层前体的组成为80份FA，1份PH1和0.1份HDODA。
实施例3至5这一组实施例对不同涂敷磨料制品进行比较。所得的涂敷磨料按磨盘试验法Ⅳ进行测试，结果概括列于表2中。
实施例3按实施例1制备结构涂层前体並按实施例1所述的类似方法涂到底材上。结构涂层前体用4个复印机灯泡以可见光辐照，速度为0.5米/分。这些灯泡下方的温度约为90℃。在可见光照射后，在90℃下加热结构涂层前体/底材共5分钟，接着用600毫焦耳/厘米2的紫外光照射。随后去掉覆盖膜片，用静电法将600号碳化硅磨料颗粒涂布到结构涂层前体中。磨料颗粒层的重量为13克/米2。所得产品在100℃下热固化约10分钟。在磨料颗粒上喷涂敷胶涂层前体。敷胶涂层前体的平均重量为15克/米2。敷胶涂层前体为乙醇体系，含30%固体，RP1∶PP比例为90∶10。所得产品在88℃下预固化1小时，再在115℃下最终固化约90分钟。
实施例4将60份FB物料与20份EM2，20份EM3，4份环己烷二甲醇，1份PH1，1份PH3和1份tBOX充分混合以制备结构涂层前体。所得结构涂层前体进行除气处理。然后将结构涂层前体刮涂到A级重量的防水纸上，厚度涂到0.5毫米。在刮涂和后续处理过程中，结构涂层前体上放有涂上脱离剂的聚酯膜覆盖片。随后用600毫焦耳/厘米2的紫外光辐照结构涂层前体去掉覆盖膜片，用静电法将600号碳化硅磨料颗粒涂布到结构涂层前体中。磨料颗粒层的平均重量为13克/米2。所用的敷胶涂层与实施例1中所述的相同。随后按实施例1中的步骤使涂敷磨料制品预固化和固化。
实施例5按实施例4制备涂敷磨料制品，但其敷胶涂层是用90份EM4，10份HDODA，0.25份PH3和0.25份PH1制备的。所述的敷胶涂层物料用甲基乙基酮(MEK)稀释至固体含量为70%，並喷涂在磨料颗粒/结构涂层前体的上面。敷胶涂层的平均涂覆重量为15克/米2。敷胶涂层前体随后用120瓦/厘米的紫外光(牌号为Fusion System D的灯泡)以3米/分的速度照射三遍。所得涂敷磨料在100℃下热固化约15分钟。
实施例6至8和比较例3这一组实施例对不同的涂敷磨料制品进行比较。所得的涂敷磨料按磨盘试验法Ⅱ进行测试，结果概括于表3中。
实施例6用85份FC，1份PH4，0.03份PH3，0.1份HDODA和15份乙氧基双酚A制备结构涂层前体。快要涂敷之前，将结构涂层前体放在90℃的水浴中加热。接着在充分混合下往结构涂层前体中加入7.5份PUP1和7.5份IPDI。所得的结构涂层前体在干燥器中真空脱气以去除空气气泡和溶解氧。然后将结构涂层前体刮涂到D级重量的牛皮纸上至厚度为0.05毫米。在涂敷之前，刮涂器用红外灯加热到温度为70℃至90℃之间大约30分钟。在刮涂和后续处理过程中，结构涂层前体上放有涂上脱离剂的聚酯膜覆盖片。结构涂层前体用放置在脱离膜上方约5厘米处的2个120瓦/厘米的泛光灯辐照，速度为0.5米/分。此后，结构涂层前体用紫外光照射到总曝光能量约为600毫焦耳/厘米2。然后去掉覆盖膜片，将400号氧化铝磨料颗粒滴涂在结构涂层前体中。磨料颗粒层的平均重量约为45克/米2。所得产物在100℃下热固化15分钟。随后将敷胶涂层前体喷涂在磨料颗粒上。敷胶涂层前体中RP1与PP的比例为90∶10並含有1%的WA。敷胶涂层前体物料用50∶50的乙醇与乙二醇单乙基醚的混合物稀释到固体含量为20%。所得产品在88℃下预固化1小时，再在120℃下最终固化90分钟。
实施例7按实施例6制备涂敷磨料，只是将乙氧基双酚A代之以甲基乙基酮的羟乙基化双酚。此外，磨料颗粒的涂覆重量为约39克/米2。
实施例8按实施例7制备涂敷磨料，只是隔离衬膜是在用泛光灯进行可见光辐照之后才去掉的，磨料颗粒仍采用滴涂法涂到结构涂层中去。磨料颗粒的平均涂覆重量为43克/米2。随后用紫外光辐照结构涂层前体/磨料颗粒。
比较例3比较例3为400号生产用湿/干纸型T2级涂敷磨料(可从明尼苏达州圣保尔市的3M公司购得)。这种涂敷磨料的底材为A级重量的防水纸。磨料颗粒为熔融氧化铝。
实施例9至14和比较例4这一组实施例对各种涂敷磨料制品进行比较。所得的涂敷磨料按磨盘试验法Ⅲ进行测试，结果概括于表4中。
实施例9用60份FB，20份EM2，20份EM3，4份环己烷二甲醇，1份PH1，1份PH3和1份tBOX制备结构涂层前体。所述的结构涂层前体放在干燥器中在真空下脱气以去除空气气泡和溶解氧。然后将结构涂层前体刮涂到0.13毫米厚的聚酯膜上至涂层厚度为0.05毫米，该膜上预先有一层亚乙基丙烯酸共聚物涂底。在刮涂和后续处理过程中，结构涂层前体上放置涂上隔离剂的聚酯膜覆盖片。接着结构涂层前体用600毫焦耳/厘米2的紫外光辐照。然后去掉覆盖膜片，用静电法将P120号氧化铝磨料颗粒涂布到结构涂层前体中。磨料颗粒层的平均重量为190克/米2。所得产品在100℃下热固化15分钟。随后在磨料颗粒上喷涂敷胶涂层前体。敷胶涂层前体用48%RP2和52%碳酸钙填料制备。该敷胶涂层前体用90∶10的水∶2-乙氧基乙醇溶剂稀释到固体含量为70%。敷胶涂层前体的涂覆重量为110克/米2。所得产品在90℃下预固化约90分钟，在100℃下最终固化10小时，再在116℃下后续固化约30分钟。在此固化处理后将该涂敷磨料进行挠曲。
实施例10按实施例9制备涂敷磨料，只是敷胶涂层前体的涂覆重量为170克/米2。
实施例11
按实施例9制备涂敷磨料，只是敷胶涂层前体的涂覆重量为200克/米2。
实施例12按实施例9制备涂敷磨料，但其结构涂料前体是用60份FB，20份EM2，20份EM3，4份1，4-环己烷二甲醇，1份PH1，1份PH3，0.08份HDODA和1份tBOX制备的。敷胶涂层前体的涂覆重量为150克/米2。
实施例13按实施例9制备涂敷磨料，但其结构涂料前体是用60份FB，20份EM2，20份EM3，4份1，4-环己烷二甲醇，1份PH1，1份PH3，5份丙烯酸缩水甘油酯和1份tBOX制备的。敷胶涂层前体的涂覆重量为150克/米2。
比较例4比较例4为P120号Three-M-ite树脂粘合膜封闭涂层涂敷磨料(可从明尼苏达州圣保尔市的3M公司购得)。
实施例14和15这一组实施例对其中结构涂层前体的聚合反应开始于涂布磨料颗粒之前和之后的两类涂敷磨料的性能进行比较。所述的涂敷磨料按试验法Ⅲ进行测试，结果概括于表5中。
实施例14将60份FB物料与20份EM2，20份EM3，4份1，4-环己烷二甲醇，0.5份PH1，0.5份PH3和0.5份tBOX充分混合以制备结构涂层前体。所得的结构涂层前体在真空下脱气。将此结构涂层前体刮涂到聚酯膜上至涂层厚度为0.05毫米，该膜上预先用亚乙基丙烯酸共聚物涂底。将上述涂覆膜放在2个80瓦/厘米的汞灯下以15米/分的速度通过四次，从而使结构涂层前体在氮气气氛下受辐射。将日本工业标准1000号白色氧化铝滴涂到结构涂层前体中。磨料颗粒层的平均重量为15克/米2。所得产品在110℃下热固化15分钟。制备涂敷磨料的其余步骤与实施例6中相同。
实施例15底材、结构涂层前体和磨料颗粒均与实施例14相同。将结构涂层前体刮涂到底材上，其厚度约为8微米。磨料颗粒重量约为23克/米2。涂布磨料颗粒之后，将所得物料在氮气气氛中以15米/分的速度用2个80瓦/厘米的汞灯照射四次从而引发结构涂层前体的聚合反应。所得产品在110℃下热固化15分钟。制备涂敷磨料的其余步骤与实施例6中相同。这种磨料颗粒涂层呈明显斑状。
转数为500时，实施例14和15的表面加工程度参数Ra/Rtm分别为6/43和8/45。
实施例16至21这一组实施例对不同的涂敷磨料制品进行比较。所得的涂敷磨料按磨盘试验法Ⅱ和磨盘试验法Ⅲ测试，结果概括于表6和表7中。
实施例16实施例16的涂敷磨料按实施例9中同样的方法制作，但结构涂层前体的厚度为0.10毫米，敷胶涂层前体的涂覆重量为205克/米2。
实施例17实施例17的涂敷磨料按实施例9中同样的方法制作，但结构涂层前体的厚度为0.20毫米，敷胶涂层前体的涂覆重量为197克/米2。
实施例18实施例18的涂敷磨料按实施例9中同样的方法制作，但结构涂层前体的厚度为0.025毫米，敷胶涂层前体的涂覆重量为205克/米2。此外，结构涂层前体还含有0.5份的tBOX。
实施例19实施例19的涂敷磨料按实施例9中同样的方法制作，但结构涂层前体中还含有0.5份tBOX，敷胶涂层前体的涂覆重量为205克/米2。
实施例20实施例20的涂敷磨料按实施例9中同样的方法制作，但结构涂层前体的厚度为0.10毫米，敷胶涂层前体的涂覆重量为200克/米2。此外，结构涂层前体还含有0.5份的tBOX。
实施例21实施例21的涂敷磨料按实施例20中同样的方法制作，只是采用一种不同的敷胶涂层前体。这种敷胶涂层物料由50%(重量)的氧化铝三水合物填料与50%(重量)的环氧树脂配料构成。所述的环氧树脂配料用甲基乙基酮溶剂稀释到固体含量为75%。该环氧树脂配料中包含90份EM4，10份HDODA，0.25份PH1和0.25份PH4。在磨料颗粒上喷涂敷胶涂层前体之后，将所得的涂敷磨料制品用4个紫外灯照射，灯的工作能量为150瓦/厘米，移动速度为4.5米/分。该涂敷磨料随后在100℃下热固化1小时。
实施例22至24和比较例5这一组实施例比较不同的涂敷磨料制品。这些所得的涂敷磨料按磨盘试验法Ⅳ和磨盘试验法Ⅰ进行测试，结果概括于表8中。
实施例22本实施例介绍一种包含环氧丙烯酸酯结构涂层的600号硬砂磨料制品，该结构涂层用高强度紫外光在空气中以较高的移动速率照射使之聚合。结构涂层前体用EM2/EM3(80∶20)的储备溶液制备。该备料溶液的制法为将480份EM2和120份EM3混合后放在烘箱中80℃下加热，摇动到成为均匀溶液。往160份上述溶液中加入20份TEGDA，20份BDDA，16.07份1，4-环己烷二甲醇，1.0份PH3，1.0份tBOX，和1.0份PH1(KB-1)。这一混合物在烘箱中60℃下加热至成为均匀溶液，然后在室温下暗处存放备用。将此溶液刮涂到100微米厚的聚酯膜上，涂层厚度为50微米。用高强度紫外光(工作能量为120瓦/厘米)进行照射，移动速度为约24米/分。将600号碳化硅磨料颗粒滴涂在结构涂层中，使得膜上完全覆盖磨料颗粒並基本上为单层厚度。所得产品在100℃下热固化约30分钟。敷胶涂层前体与实施例5中所述的相同。该涂敷磨料制品随后按实施例5中的步骤进行预固化和固化。
实施例23本实施例介绍一种包含环氧丙烯酸酯结构涂层的1200号硬砂磨料制品，该结构涂层用高强度紫外光在空气中以较高的移动速率照射使之聚合。结构涂层前体用EM2/EM3(50∶50)的储备溶液制备。该储备溶液的制法为将250份EM2和250份EM3混合后放在烘箱中在80℃下加热，摇动到成为均匀溶液。往75.33份上述溶液中加入19.83份TEGDA，5.84份1，4-环己烷二甲醇，1.0份PH1，1.0份tBOX和1.0份PH3。这一混合物在60℃下加热直到所有成分进入溶液中，随后在室温下暗处存放备用。将此溶液刮涂到厚度为100微米的聚酯膜上，涂层厚度为50微米。用高强度紫外光(工作能量为80瓦/厘米)照射，移动速度为约15米/分。将1200号碳化硅磨料颗粒滴涂到结构涂层上，使膜上完全覆盖磨料颗粒，並基本上为单层厚度。所得产物在100℃下热固化约30分钟。敷胶涂层前体与实施例5中所述的相同。随后按实施例5中的步骤对上述涂敷磨料制品进行预固化和固化。
实施例24将60份EM2，32份IOA，8份HDODA，0.4份PH3，0.4份tBOX和2份PH1充分混合以制备结构涂层前体物料。将此结构涂层前体物料辊涂到A级重量的防水纸上，涂覆重量为4克/米2。随后在空气中用600毫焦耳/厘米2的紫外光辐照上述结构涂层前体。接着将1220号碳化硅磨料颗粒用静电法涂布到结构涂层前体中。磨料颗粒层的平均重量为14.5克/米2。所得产品在115℃下热固化10分钟。敷胶涂层前体与实施例5中的相同，只是它是用甲苯稀释到固体含量为90%。将敷胶涂层前体辊涂到磨料制品上，涂覆重量为8克/米2。然后用120瓦/厘米的紫外灯以10米/分的速度辐照。所得的涂敷磨料在115℃下热固化60分钟。
比较例5比较例5为1200号Tri-M-ite湿/干型W级涂敷磨料(可从明尼苏达州圣保尔市的3M公司购得)。
不脱离本发明的范畴和主旨，各种对于本发明的修改和替代方案对熟悉本领域的人员来说是显而易见的。应该理解，本发明不应不恰当地局限于本说明书中所叙述的这些示例性实施方案。
权利要求
1.涂敷磨料制品的制作方法，该方法包括以下步骤(1)将结构涂层前体涂在底材上，其中结构涂层前体包含(a)至少一种烯类不饱和单体，(b)至少一种阳离子可聚合单体或聚氨酯前体，(c)有效催化数量的固化剂，它包含(i)至少一种阳离子可聚合单体或聚氨酯前体引发剂，(ii)任意选用的至少一种可以热分解的，由叔烷基醇和酸所生成的酯类反应产物，该酸与有机金属配合物的金属离子形成螯合配合物，条件是上述组分(b)为阳离子可聚合单体，(iii)任意选用的至少一种自由基引发剂；(2)使上述结构涂层前体受到能源的作用，以活化有机金属配合物盐；(3)依次或同时使所述的阳离子可聚合单体或聚氨酯前体，烯类不饱和单体，或两者一起部分聚合；(4)将许多磨料颗粒涂到结构涂层前体中；(5)涂敷胶料涂层前体；(6)使结构涂层前体完全固化；(7)使胶料涂层前体完全固化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中结构涂层前体中的阳离子可聚合单体在涂布许多磨料颗粒之前先部分固化，该结构涂层前体随后才完全固化。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所说的胶料涂层前体是在结构涂层前体完全固化之前涂敷的。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所说的胶料涂层前体是在结构涂层前体完全固化之后涂敷的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所说的结构涂层前体中的烯类不饱和单体在涂布很多磨料颗粒之前先部分固化，该结构涂层前体随后才完全固化。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所说的胶料涂层前体是在结构涂层前体完全固化之前涂敷的。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所说的胶料涂层前体是在结构涂层前体完全固化之后涂敷的。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所说的许多磨料颗粒基本上为单层。
9.涂敷磨料制品的制作方法，它包括(1)将结构涂层前体涂在底材上，这里所说的结构涂层前体由压敏胶粘剂前体构成;(2)使上述结构涂层前体完全固化成为压敏胶粘剂;(3)将许多磨料颗粒涂布到已固化的结构涂层中;(4)涂敷敷胶涂层前体;(5)使胶料涂层前体完全固化。
10.涂敷磨料制品的制作方法，它包括(1)将结构涂层前体涂在底材上，这里所说的结构涂层前体中包含(a)至少一种烯类不饱和单体，(b)至少一种阳离子可聚合单体或聚氨酯前体，(c)有效催化数量的固化剂，它包含(ⅰ)至少一种阳离子可聚合单体或聚氨酯前体引发剂，(ⅱ)任意选用的至少一种可以热分解的，由叔烷基醇和酸所生成的酯类反应产物，该酸与有机金属配合物盐的金属离子形成螯合配合物，含此成分的条件是上述组分(b)为阳离子可聚合单体，(ⅲ)任意选用的至少一种自由基引发剂;(2)使结构涂层前体受到能源的作用以依次或同时活化所述的阳离子可聚合单体或聚氨酯前体，烯类不饱和单体，或两者;(3)使结构涂层前体完全固化;(4)将许多磨料颗粒涂布到结构涂层前体中;(5)涂敷胶料涂层前体;(6)使胶料涂层前体完全固化。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所说的烯类不饱和单体选自由(甲基)丙烯酸酯，(甲基)丙烯酰胺和乙烯系化合物所构成的一组物质。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所说的阳离子可聚合单体经历阳离子聚合反应，这类单体包括1，2-，1，3-，和1，4-环醚，以及乙烯基醚。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所说的聚氨酯前体是一种或几种单体(包含聚异氰酸酯)和一种或几种多元醇的混合物，或者是含有至少两个能与异氰酸酯反应的氢原子的单体，其异氰酸根基团和能与异氰酸酯反应的氢原子之比为1∶2至2∶1。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所说的许多磨料颗粒基本上为单层。
15.根据权利要求10所述方法制备的涂敷磨料制品。
16.涂敷磨料制品，其构成为(1)底材;(2)结构涂层，其中所说的结构涂层由下列物质的聚合产物构成(a)至少一种烯类不饱和单体，(b)至少一种阳离子可聚合单体，(c)至少一种有机金属配合物盐，(d)至少一种可以热分解的，由叔烷基醇与酸所生成的酯类反应产物，该酸与有机金属配合物盐的金属离子形成螯合配合物，(e)任意选择的过氧化物;(3)许多磨料颗粒;(4)胶料涂层。
17.根据权利要求16所述的涂敷磨料制品，其中所说的阳离子可聚合单体选自以下一组物质双酚A的二缩水甘油醚，双酚A环氧树脂，3，4-环氧环己基甲基3，4-环氧环己烷羧酸酯和双-(3，4-环氧-6-甲基环己基甲基)己二酸酯。
18.根据权利要求16所述的涂敷磨料制品，其中所说的烯类不饱和单体选自下列一组物质单官能或多官能(甲基)丙烯酸酯，(甲基)丙烯酰胺，和乙烯系化合物。
19.根据权利要求18所述的涂敷磨料制品，其中所说的烯类不饱和单体选自下列一组物质丙烯酸异辛酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，丙烯酸丁酯，和丙烯酸四氢糠酯。
20.根据权利要求19所述的涂敷磨料制品，其中所说的有机金属配合物盐由以下化学式代表〔(L1)(L2)MP〕+qYn其中，Mp代表选自下列一组元素的一种金属Cr，Mo，W，Mn，Re，Fe和Co;L1代表1或2个提供π电子的配位体，可以是选自下面一组的同样的或不同的配位体取代和不取代的η3-烯丙基，η5-环戊二烯基和η7-环庚三烯基;η6-芳香族化合物，它们选自η6-苯和取代的η6-苯化合物，以及带有2至4个稠环的化合物，每个能为MP的价电子层提供3至8个π电子;L2代表0，或1至3个提供偶数个δ电子的配位体，可以是选自下面一组的同样的或不同的配位体一氧化碳，亚硝鎓离子，三苯基膦，三苯基
以及磷、砷和锑的衍生物，条件是提供给MP的总电子电荷数使配合物的净残余正电荷为q;q为数值为1或2的整数，它是配合物阳离子的残余电荷数;Y为含卤素的配合阴离子，选自BF-4，AsF-6，PF-6，SbF5OH-，SbF-6和CF3SO-3;n为数值为1或2的整数，它是中和配合阳离子上的电荷q所需的配合阴离子数。
21.根据权利要求20所述的涂敷磨料制品，其中所说的可以热分解的，由叔醇和酸所生成的酯类反应产物选自草酸、亚磷酸和磷酸。
22.根据权利要求21所述的涂敷磨料制品，其中所说结构涂层包含丙烯酸异辛酯，1，6-己二醇丙烯酸酯，双酚A环氧树脂，2，2-二甲氧基-1，2-二苯基-1-乙基酮，η6-(二甲苯(混合同分异构物))-η5-环戊二烯基铁(1+)六氟锑酸盐和二叔丁基草酸酯。
23.根据权利要求22所述的涂敷磨料制品，其中所说的胶料涂层包含1，6-己二醇丙烯酸酯，3，4-环氧环己基甲基3，4-环氧环己烷羧酸酯，η6-(二甲苯(混合同分异构物))-η5-环戊二烯基铁(1+)六氟锑酸盐和2，2-二甲氧基-1，2-二苯基-1-乙基酮。
24.涂敷磨料制品，其组成为(1)底材;(2)由下列物质聚合产物构成的结构涂层(a)烯类不饱和单体，(b)聚氨酯前体，其中的聚氨酯在固化后的玻璃化转化温度高于室温，(c)聚氨酯前体引发剂;(3)许多磨料颗粒;(4)胶料涂层。
25.根据权利要求24所述的涂敷磨料制品，其中所说的聚氨酯前体为一种或几种单体(包含聚异氰酸酯)与一种或几种多元醇的混合物，或者是含有至少两个能与异氰酸酯反应的氢原子的单体，其异氰酸根基团和能与异氰酸酯反应的氢原子之比为1∶2至2∶1。
26.根据权利要求25所述的涂敷磨料制品，其中所说的聚氨酯前体包含(1)聚异氰酸酯;其中的聚异氰酸酯为1，6-六亚甲基二异氰酸酯的缩二脲，或异佛尔酮二异氰酸酯，或它们的混合物;(2)多元醇，其中的多元醇为羟乙基化的双酚A。
27.根据权利要求24所述的涂敷磨料制品，其中的烯类不饱和单体选自单官能或多官能(甲基)丙烯酸酯，(甲基)丙烯酰胺和乙烯系化合物。
28.根据权利要求27所述的涂敷磨料制品，其中的烯类不饱和单体选自以下一组物质丙烯酸异辛酯，N-乙烯基吡咯烷酮，N，N-二甲基丙烯酰胺，1，6-己二酮二丙烯酸酯，丙烯酸丁酯和丙烯酸四氢糠酯。
全文摘要
介绍了制备涂敷磨料制品的方法，其中许多磨料颗粒涂布在结构涂层上，且使磨料颗粒基本上为单层。所说的结构涂层前体是类似于压敏胶粘剂的物质或者就是压敏胶粘剂。结构涂层前体部分固化而接近成为压敏胶粘剂状的涂层，或者在完全固化时成为压敏胶粘剂。这种结构涂层前体具有足够的“粘着性”，能在敷胶涂层涂布和固化的过程中将磨料颗粒牢牢地固着，从而得到基本上是单层的磨料颗粒。
文档编号C08G18/79GK1074637SQ9310077
公开日1993年7月28日 申请日期1993年1月21日 优先权日1992年1月22日
发明者W·L·哈墨, R·J·戴福尔, E·G·拉森, D·H·金赛德, P·S·微里特, J·W·威廉母斯 申请人:明尼苏达州采矿制造公司