CN110408205A - 一种耐热耐磨组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐热耐磨组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于不锈钢表面打磨领域，具体涉及一种耐热耐磨组合物及其制备方法和应用。所述耐热耐磨组合物包括：聚酰亚胺树脂、耐磨填料、烷基偶联剂。本发明所述磨料丝材料兼具优异的耐热耐磨性能，可在较高工作温度下以较高的转速工作，在提高磨料丝工作效率的同时，最大程度地减小对不锈钢产品钝化膜的损伤，有效防止锈蚀。

Description

一种耐热耐磨组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于不锈钢表面打磨领域，具体而言，本发明涉及一种耐热耐磨组合物及其制备方法和应用。
背景技术
不锈钢因表面具有一层致密的氧化膜，在大气环境下表现出良好的耐腐蚀性。然而，不锈钢产品在制造过程中，要经历折弯、焊接、调修、打磨等工艺过程，对表面钝化膜(氧化膜)造成不同程度的物理损伤。
在目前打磨工序中，普遍采用的打磨磨料为不锈钢专用碗刷，打磨工具转速在10000r/min以上；打磨后，不锈钢产品表面损伤较大，极易出现锈蚀问题，严重影响不锈钢产品的商品化质量。
CN109623638A公开了一种不锈钢表面打磨头及打磨工具，其中具体公开了不锈钢表面打磨头包括非金属磨料丝和固定所述非金属磨料丝的底座，所述非金属磨料丝包括磨料丝基体和按设定比例分散在所述磨料丝基体中的打磨磨粒。所述磨料丝基体采用聚酰胺、聚苯乙烯或聚四氟乙烯中的任一种制成。然而，在实际应用中技术人员发现，上述磨料丝耐热性差，打磨处理过程中须控制工作温度及打磨速度，降低了打磨工作效率。
聚酰亚胺具有优异的耐热性，以其为磨料丝基质，虽能够有效提高磨料丝的耐热性能，但由于聚酰亚胺自身耐热性、导热性的限制，以及聚酰亚胺与无机填料结合性的影响，导致采用聚酰亚胺为基质的磨料丝在强度、韧性、耐热性方面有所下降。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提出一种新的磨料丝材料，其兼具优异的耐热耐磨性能，可在较高工作温度下，以较高的转速工作；在提高磨料丝工作效率的同时，最大程度地减小对不锈钢产品钝化膜的损伤，有效防止锈蚀。
本发明所述的耐热耐磨组合物，包括：聚酰亚胺树脂、耐磨填料、烷基偶联剂。
本发明所述耐热耐磨组合物以聚酰亚胺树脂为基质，同时添加耐磨填料、烷基偶联剂，三者产生协同作用，显著提高组合物的耐热、耐磨性，使其在强度、韧性、耐热性方面兼具优异。
在本发明的一些实施例中，所述聚酰亚胺树脂为聚醚酰亚胺PEI和/或聚均苯四甲酰亚胺PMMI。研究发现，PEI和PMMI相比其他聚酰亚胺树脂在强度和韧性方面具有更好的性能，更有利于提高组合物的性能。
在本发明的一些实施例中，所述耐磨填料选自碳化硅、二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆中的一种或多种；研究发现，这些耐磨填料可与烷基偶联剂产生更好的协同作用，更有利于提高组合物的耐磨性。
在本发明的一些实施例中，所述烷基偶联剂选自苯氨基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种；研究发现，通过特定的偶联剂与上述耐磨填料组合，可以产生更好的协同作用，更有利于提高组合物的机械性能、老化性能。
在本发明的一些实施例中，当所述耐磨填料为三氧化二铝时，所述烷基偶联剂优选为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；在此条件下，二者可产生更好的协同作用，进一步提升组合物的耐磨性。
在本发明的一些实施例中，所述耐热耐磨组合物包括如下重量份的组分：聚酰亚胺树脂50-80份、耐磨填料10-30份、烷基偶联剂1-10份。通过优化调整各组分的用量比例，可最大程度发挥各组分协同作用，提高组合物的综合性能。
本发明所述的耐热耐磨组合物还包括导热填料。所述导热填料选自碳纳米管、石墨、氧化铝、氮化硼中的一种或多种；导热填料的加入有助于进一步提高组合物的耐热性能。
在本发明的一些实施例中，所述耐热耐磨组合物包括如下重量份的组分：聚酰亚胺树脂50-80份、耐磨填料10-30份、烷基偶联剂1-10份、导热填料5-20份。通过优化调整各组分的用量比例，可最大程度发挥各组分协同作用，提高组合物的综合性能。
本发明还提供上述耐热耐磨组合物的制备方法，包括：
(1)先利用烷基偶联剂对耐磨填料进行处理，再将处理后的耐磨填料与导热填料混合均匀，得到混合填料；
(2)将聚酰亚胺树脂加入到双螺杆机前段进行熔融处理，将混合填料加入到双螺杆机中段，熔融的聚酰亚胺树脂被挤到中段时与填料混合，由末端挤出。
在上述步骤(2)中，所述熔融处理的温度为250-350℃。在此温度条件下加工性能良好，更有利于提升组合物的稳定性、均一性。
本发明还提供了上述耐热耐磨组合物在打磨工具、隔热涂层、防火内饰板中的应用。
本发明还提供一种磨料丝，其采用上述耐热耐磨组合物制备得到的。所述制备包括：将所得组合物进行加热处理，拉伸，得到磨料丝；其中，所述拉伸比例为1：1.2-2.0。通过对拉伸比例的优化，使磨料丝在稳定性、表面质量等方面获得更好的提升。
与现有技术相比，本发明所述耐热耐磨组合物具有优异的耐磨性以及耐高温性能。采用所述耐热耐磨组合物制得的磨料丝，可在更高的工作温度条件下，以2000r/min-8000r/min转速对不锈钢产品表面进行打磨，显著提高了磨料丝的工作效率。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施提供一种耐热耐磨磨料丝，由下列重量份的原料组成：聚醚酰亚胺树脂PEI60份，导热填料碳纳米管15份，耐磨填料碳化硅20份，偶联剂苯氨基三乙氧基硅烷5份。
实施例2
本实施提供一种耐热耐磨磨料丝，由下列重量份的原料组成：聚均苯四甲酰亚胺树脂PMMI 65份，导热填料石墨10份，耐磨填料三氧化二铝20份，偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷5份。
实施例3
本实施例提供实施例1或2所述耐热耐磨磨料丝的制备方法，包括以下步骤：
先用硅烷偶联剂对耐磨填料进行处理，然后将处理过的耐磨填料与导热填料混合均匀；将聚酰亚胺树脂加入到双螺杆机前段进行熔融处理，把混匀的填料加入到双螺杆机中段，熔融的聚酰亚胺树脂被挤到中段时与填料进行充分混合，磨料丝粗丝由末端挤出，对粗丝进行加热，拉伸，制得磨料丝。
效果验证
测试方法具体为：采用打磨工具对相同不锈钢测试品进行打磨，观察不锈钢测试品表面情况。
1、以不锈钢专用碗刷作为打磨工具，打磨转速达8000r/min时，不锈钢测试品表面损伤大，出现锈蚀问题。
2、以尼龙磨料丝作为打磨工具，打磨转速达2000r/min时，磨料丝软化或断裂，只能降低转速至1000r/min，影响工作效率。
3、以聚酰亚胺磨料丝作为打磨工具，打磨转速可达2000r/min以上正常工作；且当打磨转速为8000r/min时，表面无损伤，且无锈蚀问题。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种耐热耐磨组合物，其特征在于，包括：聚酰亚胺树脂、耐磨填料、烷基偶联剂。
2.根据权利要求1所述的耐热耐磨组合物，其特征在于，所述聚酰亚胺树脂为聚醚酰亚胺PEI和/或聚均苯四甲酰亚胺PMMI。
3.根据权利要求1或2所述的耐热耐磨组合物，其特征在于，所述耐磨填料选自碳化硅、二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3任一所述的耐热耐磨组合物，其特征在于，所述烷基偶联剂选自苯氨基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的耐热耐磨组合物，其特征在于，当所述耐磨填料为三氧化二铝时，所述烷基偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
6.根据权利要求1-5任一所述的耐热耐磨组合物，其特征在于，所述耐热耐磨组合物包括如下重量份的组分：聚酰亚胺树脂50-80份、耐磨填料10-30份、烷基偶联剂1-10份。
7.根据权利要求1-6任一所述的耐热耐磨组合物，其特征在于，还包括导热填料；所述导热填料选自碳纳米管、石墨、氧化铝、氮化硼中的一种或多种；
优选地，所述耐热耐磨组合物包括如下重量份的组分：聚酰亚胺树脂50-80份、耐磨填料10-30份、烷基偶联剂1-10份、导热填料5-20份。
8.权利要求1-7任一所述耐热耐磨组合物的制备方法，其特征在于，包括：
(1)先利用烷基偶联剂对耐磨填料进行处理，再将处理后的耐磨填料与导热填料混合均匀，得到混合填料；
(2)将聚酰亚胺树脂加入到双螺杆机前段进行熔融处理，将混合填料加入到双螺杆机中段，熔融的聚酰亚胺树脂被挤到中段时与填料混合，由末端挤出。
9.权利要求1-7任一所述的耐热耐磨组合物在打磨工具、隔热涂层、防火内饰板中的应用。
10.一种磨料丝，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述的耐热耐磨组合物制备得到的。
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