专利名称：一种不织布抛光磨具及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种不织布抛光磨具，可以作为用于金属表面的抛光处理。
背景技术：
复合磨料制品是通过有机聚合物将磨粒粘结到不织布的纤维上制成的。然后将许多层这种织物层压成可以切割成产品的板材，或将这种织物螺旋缠绕成轮形，也可以直接制成抛光片，其用途包括金属部件的清理、去毛刺、精磨和抛光。中国专利文献CN201010226872. 1中公开了一种高耐磨的不织布抛光磨具的制备方法。这种抛光磨具所用的树脂是环氧树脂，所用的固化剂为聚酰胺、芳香胺/酸酐。具体配方如下以质量份数计，取20-40份的环氧树脂，加入4-25份的固化剂，20-45份的磨料，8-15份的稀释剂，2-8份的增韧剂，1-3份的硅烷偶联剂，3-8份的辅助材料，混合均勻后，将其喷涂在不织布上，高温固化，然后冲压成型；该专利发明的磨具耐磨性好，使用寿命长等优点，但是抛光轮的弹性不佳，还有待于提高。在型号为WX-60的磨床，磨轮轴转数为 1400rpm，测试20分钟的最好结果是磨削掉金属的量为33g，磨轮外径减少量为5mm。还有专利文献CN86100995A报道了一种砂轮磨具的配方及其制作方法，这种砂轮是由均勻分散并被一种新颖的粘结剂体系粘固在有机底基中的磨料制成。胶黏剂的组分及重量配比是异氰酸酯31. 8% -52. 7%,4,4'-亚甲基-双苯胺(MDA)4. 8-8. 0%、硬脂酸锂4. 5-5. 2%、混合二甲苯1. 4-20. 8%、乙酸2-乙氧基乙醇酯20. 0-45. 2%以及少量的苯氧基树脂等。实施方案也是两道浸渍，即含有纤维织物或长纤维织物的制品包括生成弹性体树脂内层的第一道胶黏剂浸渍，以及可生成弹性体树脂外层的第二道浸渍，然后挤压成型。 当砂轮在发热条件下接触工件旋转时，由于砂轮对工件的压力很高，表面速度很大，就会涂污工件的表面。此砂轮的优点是加入了可相容聚合物，可以使涂污现象明显减少甚至消除。 但是该发明的胶黏剂体系太复杂，工序比较多，给操作带来不便，而且二甲苯易挥发，毒性很大，也给施工带来很大的麻烦。目前国内的专利文献中对不织布抛光轮的报道较少见，本专利在参考其他发明专利的同时，结合自身的实际情况，开发一种不织布抛光轮，在减少成本及污染的前提下，提高磨具的弹性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的问题，提供一种不织布抛光磨具，可作为用于金属表面的抛光处理。本发明的另一目的在于提供一种不织布抛光磨具及其制备方法。一种不织布抛光磨具的制备方法，包括如下步骤和工艺条件第一步、以质量份数计，取8-20份的环氧树脂，10-40份的封闭型聚氨酯预聚体， 加入10-22份的固化剂，20-45份的磨料，5-10份的稀释剂，1-3份硅烷偶联剂，3_8份的辅助材料，混合均勻，得到油相浆料，然后对不织布进行浸渍；其中，封闭型聚氨酯预聚体为甲乙酮肟封闭的聚醚型或聚酯型聚氨酯预聚体，数均分子量为800 3000，其解封后的活性-NCO质量含量为2% 6%，具体可为甲乙酮肟封闭的聚醚-TDI型预聚体、甲乙酮肟封闭的聚酯-TDI型预聚体、甲乙酮肟封闭的聚醚-HDI型预聚体、甲乙酮肟封闭的聚酯-HDI 型预聚体、甲乙酮肟封闭的聚醚-IPDI型预聚体、甲乙酮肟封闭的聚酯-IPDI型预聚体 ’磨料为碳化硅、海南砂、白刚玉和/或纳米二氧化硅；固化剂为聚酰胺、脂环胺和/或芳香胺； 稀释剂为乙醇、碳酸二甲酯、甲乙酮、丙酮、甲苯、二甲基甲酰胺和/或四氢呋喃；硅烷偶联剂为Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和/或Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷；辅助材料为促进剂催化剂二丁锡二月桂酸酯(DBTL)、蜡粉、石墨、颜料、硬脂酸镁和/或硬脂酸锌；所述不织布为PET型、PP型或PE型不织布；第二步、将第一步的剩余油相浆料加入到喷涂机中，在室温下对第一步得到的不织布的正反两面进行喷涂，喷涂量为不织布重量的20% -40% ；第三步、将第二步得到的喷涂后的多块不织布叠加到8_12cm的厚度，然后放在室温下压至3-6cm，取出不织布，将其放在烘箱中，120-150°C下烘3-4小时，再放在室温下1-2 天，最后用冲床冲压，制得抛光磨具。为进一步实现本发明目的，所述的封闭型聚氨酯预聚体，是将-NCO基团封闭起来的。因为-NCO基团的反应活性很高，在常温下就可以与空气中的水反应，遇到胺类固化剂， 反应非常迅速，通常在几分钟之内就会凝胶。所以必须将活泼的-NCO基团封闭起来，使其在常温下保持稳定。在使用的过程中，升温到解封温度，使其解封出-NCO基团，继而与含活泼氢的化合物反应。此外，所述聚氨酯预聚体中还含有聚醚或聚酯的软段结构。聚醚型聚氨酯具有较好的柔顺性，聚酯型聚氨酯具有较高的强度、硬度、黏附力、抗热氧化性。聚醚和聚酯中侧基越小、醚键或酯键之间亚甲基数越多、结晶性软段分子量越高，聚氨酯结晶性越高，机械强度和胶接强度就越大。所述的树脂是环氧树脂，因为环氧树脂具有较好的粘结性，与聚氨酯预聚体复配， 可以结合两者的优点，使得胶黏剂既具有较好的粘结性，又有很好的弹性。这也是与其他专利不同的地方。所述聚酰胺优选为聚酰胺651、聚酰胺650、聚酰胺200或聚酰胺400，所述芳香胺优选为4，4' -二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜或间苯二胺。异佛尔酮二胺(IPDA)是一种脂环胺固化剂，它具有耐高温，高HDT，收缩率小，色泽稳定性好，机械性能好等优点。其固化物有很好的韧性，能够增加抛光磨具的弹性。将硅烷偶联剂加入到胶黏体系中，可以提高体系的粘接强度。通过使用硅烷偶联剂，可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”，把两种性质悬殊的材料连接在一起，提高复合材料的性能和增加粘接强度的作用。这些硅烷偶联剂一方面与碳化硅，海南砂等骨架材料结合，另一方面又可以和高分子材料或粘接剂结合，从而在粘接界面形成强力较高的化学键，大大改善了粘接强度。所述蜡粉为上海研润光机科技有限公司的产品，根据蜡份的粒径要求，优选的蜡粉型号为TF-1780、TF-1778、TF-1830、PE-1500F或PP-1362D，蜡粉的作用是为了提高耐磨性。所述颜料优选为氧化铬绿、酞菁绿或群青蓝，广州市益瑞新材料有限公司生产。所述碳化硅、海南砂、白刚玉的粒径优选为200-1800目，所述纳米二氧化硅的粒径优选为20-350nm。二丁锡二月桂酸酯(DBTL)作为催化剂，用量为整个体系的1-2%左右，可以提高聚氨酯预聚体与胺类固化剂的固化速率。硬脂酸镁或硬脂酸锌，可以起到润滑的作用，防止工件被涂污。纳米二氧化硅提高强度和耐磨性。它主要分布在环氧树脂的链间中，由于其表面严重的配位不足、庞大的比表面积以及表面欠氧等特点，使它表现出极强的活性，很容易和环氧环状分子的氧起键合作用，提高了分子间的键力，同时尚有一部分纳米二氧化硅颗粒仍然分布在高分子链的空隙中，与粗晶SiO2颗粒相比较，表现很高的流涟性，从而使纳米二氧化硅添加的环氧树脂材料强度、韧性、延展性均大幅度提高。同时由于纳米二氧化硅的高流动性和小尺寸效应，使材料表面更加致密细洁，摩擦系数变小，加之纳米颗粒的高强度， 使材料的耐磨性大大增强。固化工艺分三步，即浸渍、喷胶、高温固化。胶黏剂要分两次使用，第一次是浸渍， 其目的是使不织布表面全部润湿，以填充凸凹不平的表面，使接触面积增大；第二次是喷胶，其目的是使磨料更加均勻的分布在纤维表面，同时也增大了与底材的附着力。最后将喷胶后的不织布叠加到一定的厚度，放置在一定温度的烘箱中进行固化。固化后的不织布经过冲床冲压即成型。本发明不织布是一种非织造布，它是直接利用高聚物切片、短纤维或长丝将纤维通过气流或机械成网，然后经过水刺，针刺，或热轧加固，最后经过后整理形成的无编织的布料。它是新一代平面结构环保材料的纤维制品，其优点是不产生纤维屑，强韧、耐用、丝般柔软、强力好，而且还有棉质的感觉。和棉织品相比，无纺布要厚和硬，而且造价便宜。不织布能够与胶粘体系较好的结合在一起。不织布抛光轮在降低磨料成本方面具有显著效果。 它具有以下优点散热快、耐高转速研磨；高耐磨、高弹性；研磨能力强，丝路清晰均勻，光亮度好；自锐性好；对被抛工件不留残胶，不发黑或变色；灰尘小，不污染；操作安全。本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果1.本发明所制得不织布抛光磨具所用的聚氨酯预聚体，能够明显地提高抛光磨具的弹性。2.本发明所制得不织布抛光磨具所用的复配的固化剂，能够与环氧树脂形成胶粘度很高的固化物，增大了与磨料的粘附力，在抛光过程中不易掉砂，延长了抛光磨具的使用
寿命ο3.本发明所制得不织布抛光磨具所用的硅烷偶联剂，能够改善磨粒表面的浸润性，在胶黏剂与磨粒之间形成化学键，提高其粘结强度，使磨粒不易脱落。4.本发明制备方法简单，原料容易获得，不需要昂贵的大型设备的投资，有利于市场推广。
具体实施例方式为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。实施例1第一步以质量份数计，取10份环氧树脂，25份甲乙酮肟封闭的聚醚-HDI型预聚体，数均分子量为3000，其解封后的活性-NCO质量含量为5%，加入20份聚酰胺651，20份粒度为200-1800目的碳化硅，10份粒度为200-1800目的海南砂，8份工业丙酮，2份乙醇，2 份硬脂酸镁，1份型号为TF-1780的蜡粉(粒径为0. 5-70 μ m)，1份硅烷偶联剂、-氨丙基三乙氧基硅烷KH550，0. 5份酞菁绿，0. 5份二丁锡二月桂酸酯(DBTL)，在室温下均勻搅拌， 制得油相浆料，用该油相浆料对PP型不织布(密度为50g/dm3)进行浸渍；第二步将第一步的剩余油相浆料加入到喷涂机中，在室温下对第一步得到的浸渍后的不织布正反两面进行喷涂，喷涂量为不织布重量的35% ；第三步将第二步得到的喷涂后的多块不织布叠加到IOcm厚度，然后放在室温下压至5cm，取出不织布，将其放在烘箱中，130°C下烘3小时，再放在室温下2天，最后用冲床 (型号为BD-868)进行冲压，制得直径为20cm，厚度为5cm的抛光磨具。实施例2第一步以质量份数计，取14份环氧树脂，30份甲乙酮肟封闭的聚酯-IPDI型预聚体，数均分子量为2500，其解封后的活性-NCO质量含量为6%，22份聚酰胺650，20份粒度为200-1800目的碳化硅，5份碳酸二甲酯，1份硬脂酸镁，3份型号为TF-1830的蜡粉(粒径为0. 5-70 μ m)，1份硅烷偶联剂Y -氨丙基三乙氧基硅烷KH550，3份氧化铬绿，1份二丁锡二月桂酸酯(DBTL)，在室温下均勻搅拌，制得油相浆料，用该油相浆料对PE型不织布(密度为100g/dm3)进行浸渍；第二步将第一步的剩余油相浆料加入到喷涂机中，在室温下对第一步得到的浸渍后的不织布正反两面进行喷涂，喷涂量为不织布重量的30% ；第三步将第二步得到的喷涂后的多块PE型不织布叠加到IOcm厚度，然后放在室温下压至6cm，取出不织布，将其放在烘箱中，150°C下烘4小时，再放在室温下1天，最后用冲床(型号为JB23-80T)进行冲压，制得直径为25cm，厚度为6cm的抛光磨具。实施例3第一步以质量份数计，取8份环氧树脂，20份甲乙酮肟封闭的聚醚-TDI型预聚体， 数均分子量为2000，其解封后的活性-NCO质量含量为2%，10份异佛尔酮二胺(IPDA)，5份 4,4' - 二氨基二苯基甲烷，25份粒度为200-1800目的碳化硅，10份粒度为200-1800目的海南砂，7份粒度为200-1800目的白刚玉，3份粒径为20-350nm的纳米二氧化硅，5份乙醇， 2份甲乙酮，1份硬脂酸镁，1份型号为TF-1778的蜡粉(粒径为0. 5-70 μ m)，0. 5份硅烷偶联剂Y-氨丙基三乙氧基硅烷KH550，0.5份Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH560，1 份甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷ΚΗ570，1份氧化铬绿，在室温下均勻搅拌，制得油相浆料，用该油相浆料对PET型不织布(密度为120g/dm3)进行浸渍；第二步将第一步的剩余油相浆料加入到喷涂机中，在室温下对第一步得到的浸渍后的不织布正反两面进行喷涂，喷涂量为不织布重量的40% ；第三步将第二步得到的喷涂后的多块PET型不织布叠加到12cm厚度，然后放在室温下压至6cm，取出不织布，将其放在烘箱中，120°C下烘4小时，再放在室温下2天，最后用冲床(型号为BD-868)进行冲压，制得直径为20cm，厚度为6cm的抛光磨具。实施例4第一步以质量份数计，取20份环氧树脂，30份甲乙酮肟封闭的聚酯-TDI型预聚体，数均分子量为800，其解封后的活性-NCO质量含量为3%，10份聚酰胺651，5份聚酰胺650，5份4，4' - 二氨基二苯基甲烷，20份粒度为200-1800目的碳化硅，5份二甲基甲酰胺， 1份硬脂酸镁，1. 5份型号为PE-1500F的蜡粉(粒径为0. 5-70 μ m)，1份硅烷偶联剂Y -氨丙基三乙氧基硅烷KH550，1份Y -缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH560，0. 4份氧化铬绿，1份二丁锡二月桂酸酯(DBTL)，在室温下均勻搅拌，制得油相浆料，用该油相浆料对PP 型不织布(密度为150g/dm3)进行浸渍；第二步将第一步的剩余油相浆料加入到喷涂机中，在室温下对第一步得到的浸渍后的不织布正反两面进行喷涂，喷涂量为不织布重量的35% ；第三步将第二步得到的喷涂后的多块PP型不织布叠加到8cm厚度，然后放在室温下压至4cm，取出不织布，将其放在烘箱中，140°C下烘4小时，再放在室温下1天，最后用冲床(型号为BD-868)进行冲压，制得直径为20cm，厚度为km的抛光磨具。实施例5第一步以质量份数计，取15份环氧树脂，40份甲乙酮肟封闭的聚醚-IPDI型预聚体，数均分子量为1000，其解封后的活性-NCO质量含量为4%，10份聚酰胺651，20份粒度为200-1800目的碳化硅，5份乙醇，3份硬脂酸镁，2份型号为PE-1500F的蜡粉(粒径为 0. 5-70 μ m)，0.5份硅烷偶联剂Y -氨丙基三乙氧基硅烷KH550，0. 5份Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH560，1份甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷ΚΗ570，3份群青蓝，在室温下均勻搅拌，制得油相浆料，用该油相浆料对PP型不织布(密度为200g/dm3)进行浸渍；第二步将第一步的剩余油相浆料加入到喷涂机中，在室温下对第一步得到的浸渍后的不织布正反两面进行喷涂，喷涂量为不织布重量的20% ；第三步将第二步得到的喷涂后的多块PP型不织布叠加到9cm厚度，然后放在室温下压至3cm，取出不织布，将其放在烘箱中，145°C下烘3. 5小时，再放在室温下2天，最后用冲床(型号为JB23-80T)进行冲压，制得直径为25cm，厚度为3cm的抛光磨具。实施例6第一步以质量份数计，取20份环氧树脂，10份甲乙酮肟封闭的聚酯-HDI型预聚体，数均分子量为2500，其解封后的活性-NCO质量含量为4%，15份异佛尔酮二胺(IPDA)， 3份4，4' - 二氨基二苯基甲烷，2份间苯二胺，33份粒度为200-1800目的碳化硅，10份碳酸二甲酯，1份硬脂酸镁，1份型号为PP-1362D的蜡粉(粒径为0. 5-70 μ m)，1份硅烷偶联剂Y-氨丙基三乙氧基硅烷KH550，1份Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH560，1份 Υ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷KH570，2份群青蓝，在室温下均勻搅拌，制得油相浆料，用该油相浆料对PP型不织布(密度为250g/dm3)进行浸渍；第二步将第一步的剩余油相浆料加入到喷涂机中，在室温下对第一步得到的浸渍后的不织布正反两面进行喷涂，喷涂量为不织布重量的40% ；第三步将第二步得到的喷涂后的多块PP型不织布叠加到Ilcm厚度，然后放在室温下压至6cm，取出不织布，将其放在烘箱中，135°C下烘3小时，再放在室温下1天，最后用冲床(型号为JB23-80T)进行冲压，制得直径为25cm，厚度为6cm的抛光磨具。实施例7对于实施例1-6所得到抛光磨具，测量其对金属磨削克数和磨轮外径减少量，方法是将抛光磨具安装在适于支承该磨轮的磨床轴(磨床型号为WX-60)上，用马达驱动安装在水平轴上抛光磨具。磨轮轴转数为1400rpm。在磨床另外一根水平驱动轴(与第一根平行)上支承着长为10cm，直径为8cm的圆柱形金属铁环试件，将它以3cm/s向第一根轴方向推进，使试件外圆周面与测试磨轮接触，试验过程中试件也沿着旋转轴方向作往复运动，保证试件几乎所有外圆周面相继与磨轮接触。每次试验时间为25min，每次接触进行磨削后，取下试件，测量它的重量，同时也测量磨轮外径减少量。检测结果如表1所示。表 权利要求
1.一种不织布抛光磨具的制备方法，其特征是包括如下步骤和工艺条件第一步、以质量份数计，取8-20份的环氧树脂，10-40份的封闭型聚氨酯预聚体，加入 10-22份的固化剂，20-45份的磨料，5-10份的稀释剂，1-3份硅烷偶联剂，3_8份的辅助材料，混合均勻，得到油相浆料；然后用油相浆料对不织布进行浸渍；其中，所述封闭型聚氨酯预聚体为甲乙酮肟封闭的聚醚型或聚酯型聚氨酯预聚体，数均分子量为800 3000，其解封后的活性-NCO质量含量为2% 6% ；所述固化剂为聚酰胺、脂环胺和/或芳香胺；磨料为碳化硅、海南砂、白刚玉和纳米二氧化硅中的一种或多种；所述稀释剂为乙醇、碳酸二甲酯、甲乙酮、丙酮、甲苯、二甲基甲酰胺和四氢呋喃中的一种或多种；所述硅烷偶联剂为 Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y -缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和/或Y -(甲基丙烯酰氧) 丙基三甲氧基硅烷；所述辅助材料为催化剂二丁锡二月桂酸酯(DBTL)、蜡粉、石墨、颜料、 硬脂酸镁和硬脂酸锌中的一种或多种；所述不织布为PET型、PP型或PE型不织布；第二步、将第一步的剩余油相浆料加入到喷涂机中，在室温下对第一步所得不织布的正反两面进行喷涂，喷涂量为不织布重量的20% -40% ；第三步、将第二步得到的喷涂后的多块不织布叠加到8-12cm的厚度，然后放在室温下压至3-6cm，取出不织布，将其放在烘箱中，120-150°C下烘3_4小时，再放在室温下1_2天， 最后用冲床冲压，制得抛光磨具。
2.根据权利要求1所述的一种不织布抛光磨具的制备方法，其特征在于，封闭型聚氨酯预聚体为甲乙酮肟封闭的聚醚-TDI型预聚体、甲乙酮肟封闭的聚酯-TDI型预聚体、甲乙酮肟封闭的聚醚-HDI型预聚体、甲乙酮肟封闭的聚酯-HDI型预聚体、甲乙酮肟封闭的聚醚-IPDI型预聚体或甲乙酮肟封闭的聚酯-IPDI型预聚体。
3.根据权利要求1所述的一种不织布抛光磨具的制备方法，其特征在于所述聚酰胺为聚酰胺651、聚酰胺650、聚酰胺200或聚酰胺400 ；所述脂环胺为异佛尔酮二胺(IPDA)、锰烷二胺或双(对氨基环已烯)甲烷；所述芳香胺为4，4' -二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜或间苯二胺。
4.根据权利要求1所述的一种不织布抛光磨具的制备方法，其特征在于所述不织布的密度为 50-250g/dm3。
5.根据权利要求1所述的一种不织布抛光磨具的制备方法，其特征在于所述蜡粉的粒径为 0. 5-70 μ m。
6.根据权利要求1所述的一种不织布抛光磨具的制备方法，其特征在于所述的碳化硅、海南砂、白刚玉的粒径为200-1800目，所述纳米二氧化硅的粒径为20-350nm。
7.根据权利要求1所述的一种不织布抛光磨具的制备方法，其特征在于所述施工工艺要分三步进行，即浸渍、喷胶和高温固化，最后冲压成型。
8.一种不织布抛光磨具，由权利要求书1所述方法制备。
全文摘要
本发明公开了一种不织布抛光磨具及其制备方法，该方法，以质量份数计，取8-20份的环氧树脂，10-40份的封闭型聚氨酯预聚体，加入10-22份的固化剂，20-45份的磨料，5-10份的稀释剂，1-3份硅烷偶联剂，3-8份的辅助材料，混合均匀后，经过浸渍、喷涂、高温固化，然后冲压成型，制成抛光磨具；其中，封闭型聚氨酯预聚体为甲乙酮肟封闭的聚醚型或聚酯型聚氨酯预聚体，其解封后的活性-NCO质量含量为2％～6％，本产品主要用于金属表面的抛光处理；本发明制备方法简单，原料容易获得，不需要昂贵的大型设备的投资，明显地提高抛光磨具的弹性和使用寿命，有利于推广应用。
文档编号B24D18/00GK102172901SQ20111002771
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月26日 优先权日2011年1月26日
发明者吴家伟, 吴锦章, 张应中, 张惠洪, 欧承顺, 王卫丹, 皮丕辉, 董新, 蔡智奇 申请人:华南理工大学, 清新县宏达研磨材料有限公司