CN112500800A - 一种不锈钢抛光蜡及其制备方法 - Google Patents

Abstract

目前一些抛光蜡在抛光过程中，熔融的抛光蜡因为离心力容易聚集在抛光轮外沿边缘，当工件与抛光轮接触时，部分抛光蜡直接飞溅出去，另外大量未经作用的抛光蜡就被工件刮下，形成厚厚的蜡垢。本发明提供一种能显著提高抛光蜡耐用度的不锈钢抛光蜡，该不锈钢抛光蜡，包括以下重量份数的组分：表面功能化修饰磨料60‑80份，油脂8‑20份，油脂助附剂1‑6份，光亮剂10‑40份，氟碳表面活性剂0.1‑0.5份。本发明通过磨料、油脂助附剂、油脂、光亮剂和氟碳表面活性剂的协同作用，使得抛光蜡在保持极佳的切削、润滑、光亮效果的同时，能够使抛光蜡不易从抛光布轮表面脱落下来，显著提高了抛光蜡耐用度。

Description

一种不锈钢抛光蜡及其制备方法

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，涉及一种不锈钢抛光蜡，具体涉及一种用于不锈钢精抛的抛光固体蜡及其制备方法。

背景技术

不锈钢因其较高的耐蚀性以及装饰性，因而得到广泛的应用。在不锈钢制品加工过程中往往需要对其表面进行抛光处理，在提高表面平整度的同时，也使得其外观具有光亮的外壳。目前对不锈钢制品抛光主要采用机械抛光的方式。机械抛光其原理在于依靠负载在抛光轮上抛光蜡的磨削作用，去除被抛光物表面凸出的部分，从而得到平滑的光泽面。在金属抛光过程中，为达到最终光亮的效果，一般需对表面进行粗抛、中抛和精抛。粗抛是用硬轮对表面较粗糙的表面，作初步降低表面粗糙度的加工；中抛是用比粗抛轮偏软的抛光轮，对经过粗抛的表面做进一步的加工，它能除去粗抛留下的划痕并产生中等光亮的表面；精抛则是抛光的最后工序，用软抛光轮抛光，使被抛光件的表面获得镜面光亮。

现阶段不锈钢精抛主要采用精抛固体蜡组合精抛布轮进行抛光，经打磨抛光后不锈钢表面会残留大量的固体蜡垢。这类蜡垢中含有大量未使用的抛光蜡，与此同时在抛光轮与不锈钢摩擦的过程中，也有部分未经使用的抛光蜡被甩出抛光轮。如上两部分抛光蜡的损失，造成在抛光过程中，每隔30-50秒左右，就需要对抛光布轮重新打蜡。在明显缩短抛光蜡的使用寿命的同时，也造成抛光房内大量粉尘漂浮，严重影响抛光工人身体健康。与此同时大量的蜡垢残留于工件表面，使得后端的清洗工序变得更加困难。

中国专利CN 103342965 A公开了一种用于不锈钢金属制品的超精抛光蜡，这种超精抛光蜡主要成分为微细颗粒的磨料、油脂、润滑剂和光泽度添加剂。这种超精抛光蜡通过添加油酸、三乙醇胺等润滑剂，在高温环境下使得抛光蜡在抛光轮上产生瞬间液化，避免产生扬起的粉状物质，也在一定程度上减少了抛光蜡的消耗；但在实际施工中，其熔融的抛光蜡聚集于轮的外沿，抛光轮与工件接触时，依然会使大量抛光蜡刮擦留存在工件表面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是通过使用经表面功能化修饰的磨料、油脂助附剂以及表面活性剂等物质，增强抛光蜡与抛光布轮的静电吸附力、浸润力等，从而弥补上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种能显著提高抛光蜡耐用度的不锈钢抛光蜡。

基于上述目的，本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种不锈钢抛光蜡，按重量份数计，包括以下组分：

优选地，一种不锈钢抛光蜡，按重量份数计，包括以下组分：

目前常规抛光蜡中主要组成成分为磨料、脂肪酸和蜡。通过在高速旋转下磨料的切削作用，去除工件表面的凸出部分，从而达到平整的作用。脂肪酸和蜡在这个过程中主要发挥润滑作用，从而使得抛光后的工件表面光亮。这类抛光蜡在抛光过程中，由于持续的摩擦产生的高温，使得熔融的抛光蜡因为离心力容易聚集在抛光轮外沿边缘。当工件与抛光轮接触时，部分抛光蜡直接飞溅出去，另外大量未经作用的抛光蜡被工件刮下，从而粘附在工件表面，从而形成厚厚的蜡垢。本发明通过采用经表面功能化修饰的磨料，在保持切削等性能基础上，通过静电吸附力牢牢地锁定在抛光轮上，使其不易聚集在抛光轮外沿边缘。

在本发明一些实施例中，所述表面功能化修饰磨料的表面结合有阳离子聚电解质。

在本发明一些实施例中，所述表面功能化修饰磨料的制备方法，包括以下步骤：

将磨料浸泡于碱液，取出，再浸泡于阳离子聚电解质溶液，得到表面功能化修饰磨料。

优选地，所述磨料包括氧化硅、氧化铬、氧化铁、氧化镁、氧化铝、氧化铈、氧化锆和金刚石中的一种或几种。在一些实施例中，所述磨料为氧化铝和氧化锆中的一种或两种。优选地，所述磨料中氧化铝和氧化锆的质量比为5-15：1-3。更优选地，所述磨料中氧化铝和氧化锆的质量比为10-11：1-3。应当理解，本领域技术人员容易想到，将各种磨料先混合，再制备表面功能化修饰磨料；或者，将各种磨料分别制备成表面功能化修饰磨料，再将制备所得表面功能化修饰磨料进行混合。

优选地，所述磨料的D50粒径介于0.2-0.3μm之间。

优选地，所述碱液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液中的至少一种。优选地，所述碱液的浓度为5-30％。由于碱对磨料有一定的腐蚀能力，本发明用碱液对磨料进行处理，例如将磨料浸泡于碱液，或者用碱液喷淋磨料，从而增加了磨料表面的粗糙程度，提高了磨料表面的毛细管作用。优选地，将磨料浸泡于碱液5-30min。

优选地，所述阳离子聚电解质为聚二烯丙基二甲基氯化铵。优选地，所述阳离子聚电解质溶液为聚二烯丙基二甲基氯化铵的乙醇溶液。优选地，所述阳离子聚电解质溶液的浓度为0.5-3％。由于碱液浸泡后使得磨料表面具有大量毛细孔，通过用阳离子聚电解质对磨料进行处理时，例如将如将磨料浸泡于阳离子聚电解质溶液，或者用阳离子聚电解质溶液喷淋磨料，使阳离子聚电解质能够积存于磨料表面的毛细孔中，例如使得磨料表面吸附聚二烯丙基二甲基氯化铵而带正电荷，从而实现磨料的表面功能化修饰。

优选地，将磨料浸泡于碱液，取出后洗净烘干，再浸泡于阳离子聚电解质溶液。

优选地，所述阳离子聚电解质溶液的温度为60-85℃。

在一些实施例中，所述油脂为硬脂酸和硬脂酸甘油酯中的一种或两种。优选地，所述油脂中硬脂酸和硬脂酸甘油酯的质量比为1-3：1-3。

在一些实施例中，所述油脂助附剂为阳离子双硬脂酸酰胺。本发明一些实施例所采用的阳离子双硬脂酸酰胺的制备方法可参考《阳离子双硬脂酸酰胺的制备及其在中性施胶中的应用》(杨晓武,李小瑞.阳离子双硬脂酸酰胺的制备及其在中性施胶中的应用[J].中国造纸,2006,25(9):9-11.)，该论文中描述了一种阳离子双硬脂酸酰胺的具体合成过程，包括以下步骤：将单硬脂酸甘油酯、二乙烯三胺混合，在120℃左右搅拌2h，再降温至95℃，滴加硫酸二甲酯((CH₃)₂SO₄)，再反应30min；加入热水剧烈搅拌即可得到阳离子双硬脂酸酰胺；其中n(合成酯)∶n(胺)∶n((CH₃)₂SO₄)＝1∶1∶(0.5～1.2)。

本发明采用阳离子双硬脂酸酰胺作为油脂助附剂，其与油脂类成分混合后，由于阳离子特殊结构使得抛光蜡油脂类成分均带正电荷，在抛光轮高速旋转时，也不会聚集在抛光轮外沿边缘。阳离子双硬脂酸酰胺分子结构中同时含有两个硬脂酸基团和酰胺基团使得其同时具有极佳的润滑和光亮作用。本发明中的油脂主要起润滑剂的作用，其能降低磨料切削过程中的摩擦阻力，降低抛光过程中不锈钢的表面温度，使得不易烧伤抛光表面。同时使得抛光面平滑、光亮。本发明中采用的光亮剂常温为液体，在抛光过程中容易将油脂类物质一起带走，从而使得不锈钢表面光泽度大大提高。

在本发明一些实施例中，所述光亮剂为多羟基合成酯。本发明一些实施例所采用的多羟基合成酯的制备方法可参考CN 110923718 A《一种水溶性精抛液及其制备方法》实施例中多羟基合成酯的制备方法。本发明一些实施例所采用的多羟基合成酯的制备方法，包括以下步骤：将季戊四醇、辛酸、催化剂NaHSO₄和带水剂甲苯，按摩尔比为0.5：0.5：0.15：1.5混合，在110℃下加热回流3h，再在135℃下将甲苯蒸出，得到黄色固体物质；将黄色固体物质清洗2遍，经重结晶后，所得晶体即为多羟基合成酯。

在本发明一些实施例中，所述氟碳表面活性剂为非离子型氟碳表面活性剂。本发明一些实施例中，所述氟碳表面活性剂为杜邦Capstone FS-34或Capstone FS-3100中的至少一种。本发明采用的非离子型氟碳表面活性剂是以氟碳链为非极性基团，聚氧乙烯为极性基，其中氟原子部分或全部取代碳氢链上的氢原子，因而使得氟碳表面活性剂具有极低的表面张力；极低的表面张力有利于抛光蜡在熔融条件下，对抛光布轮的浸润，从而使得抛光蜡均匀负载在抛光布轮上。

本发明还提供了一种不锈钢抛光蜡的制备方法，包括以下步骤：

将光亮剂、表面活性剂、油脂和油脂助附剂混合，加热，搅拌，得到混合物；

将表面功能化修饰磨料加入所得混合物，加热，搅拌，得到不锈钢抛光蜡粉；

将所得不锈钢抛光蜡粉加工成型，得到不锈钢抛光蜡。

优选地，将光亮剂、表面活性剂、油脂和油脂助附剂混合，加热至120-180℃进行搅拌；或者在120-180℃的温度下进行搅拌。更优选地，加热至130-160℃进行搅拌；或者在130-160℃的温度下进行搅拌。

优选地，将光亮剂、表面活性剂、油脂和油脂助附剂混合，加热，在搅拌速度为40-60转/min下搅拌15-40min。

优选地，将表面功能化修饰磨料加入所得混合物，加热，在搅拌速度为40-60转/min下搅拌15-40min。

在本发明一些实施例中，将所得不锈钢抛光蜡粉通过模塑成型，得到不锈钢抛光蜡。在一些具体实施例中，将所得不锈钢抛光蜡粉倒入模具，冷却至室温后脱模，得到不锈钢抛光蜡。

具体地，一种不锈钢抛光蜡的制备方法，包括以下步骤：

将光亮剂、表面活性剂、油脂和油脂助附剂混合，加热至120-180℃进行搅拌；或者在120-180℃的温度下进行搅拌，搅拌速度为40-60转/min搅拌15-40min，得到混合物；

将表面功能化修饰磨料加入所得混合物，加热至120-180℃进行搅拌；或者在120-180℃的温度下进行搅拌，搅拌速度为40-60转/min下搅拌15-40min，得到不锈钢抛光蜡粉；

将所得不锈钢抛光蜡粉通过模塑成型，得到不锈钢抛光蜡。

更具体地，一种不锈钢抛光蜡的制备方法，包括以下步骤：

将光亮剂、表面活性剂、油脂和油脂助附剂按重量份数依次加入搅拌釜中混合，加热至120-180℃进行搅拌；或者在120-180℃的温度下进行搅拌，搅拌速度为40-60转/min搅拌15-40min，得到混合物；

将表面功能化修饰磨料按重量份数加入所得混合物，加热至120-180℃进行搅拌；或者在120-180℃的温度下进行搅拌，搅拌速度为40-60转/min下搅拌15-40min，得到不锈钢抛光蜡粉；

将所得不锈钢抛光蜡粉倒入模具，冷却至室温后脱模，得到不锈钢抛光蜡。

本发明的有益效果是：

本发明通过磨料、油脂助附剂、油脂、光亮剂和氟碳表面活性剂五者的协同作用，使得抛光蜡在保持极佳的切削、润滑、光亮效果的同时，通过增强磨料以及油脂组分与布轮的静电吸附力，使得抛光蜡不易从抛光布轮表面脱落下来，从而显著提高了抛光蜡耐用度。

具体实施方式

现结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1

本实施例表面功能化修饰磨料的制备方法如下：

将D50粒径介于0.2-0.3μm的氧化铝浸泡于10％氢氧化钠溶液中20min，然后洗净烘干，再浸泡于80℃含1％聚二烯丙基二甲基氯化铵的乙醇溶液中10min，得到实施例1表面功能化修饰磨料，自然晾干。

实施例2

本实施例表面功能化修饰磨料的制备方法如下：

将D50粒径介于0.2-0.3μm的氧化铝和氧化锆分别浸泡于8％氢氧化钠溶液中25min，然后洗净烘干，再浸泡于75℃含1.5％聚二烯丙基二甲基氯化铵的乙醇溶液中12min，分别得到表面功能化修饰氧化铝和表面功能化修饰氧化锆，自然晾干，再表面功能化修饰氧化铝和表面功能化修饰氧化锆按质量比为10：3进行混合，得到实施例2表面功能化修饰磨料。

实施例3

本实施例表面功能化修饰磨料的制备方法如下：

将D50粒径介于0.2-0.3μm的氧化铝和氧化锆的混合物(质量比11：1)浸泡于15％氢氧化钠溶液中15min，然后洗净烘干，再浸泡于85℃含0.9％聚二烯丙基二甲基氯化铵的乙醇溶液中18min，得到实施例3表面功能化修饰磨料，自然晾干。

实施例4

本实施例不锈钢抛光蜡，由如下重量的组分组成：

其中油脂为硬脂酸；氟碳表面活性剂为杜邦Capstone FS-34非离子型氟碳表面活性剂。

所述油脂助附剂为阳离子双硬脂酸酰胺；所述阳离子双硬脂酸酰胺的制备方法，包括以下步骤：将单硬脂酸甘油酯、二乙烯三胺混合，在120℃左右搅拌2h，再降温至95℃，滴加硫酸二甲酯((CH₃)₂SO₄)，再反应30min；加入热水剧烈搅拌即可得到阳离子双硬脂酸酰胺；其中n(合成酯)∶n(胺)∶n((CH₃)₂SO₄)＝1∶1∶(0.5～1.2)。

所述光亮剂为多羟基合成酯；所述多羟基合成酯的制备方法，包括以下步骤：将季戊四醇、辛酸、催化剂NaHSO₄和带水剂甲苯，按摩尔比为0.5：0.5：0.15：1.5混合，在110℃下加热回流3h，再在135℃下将甲苯蒸出，得到黄色固体物质；将黄色固体物质清洗2遍，经重结晶后，所得晶体即为多羟基合成酯。

本实施例不锈钢抛光蜡的制备方法，包括以下步骤：

(1)将光亮剂、表面活性剂、油脂和油脂助附剂按重量依次加入搅拌釜中混合，升温至150℃，在搅拌速度为55转/min下搅拌25min，得到混合物；

(2)将表面功能化修饰磨料按重量加入所得混合物，继续搅拌35min，得到不锈钢抛光蜡粉；

(3)将所得不锈钢抛光蜡粉倒入模具，冷却至室温后脱模，得到本实施例不锈钢抛光蜡。

本实施例所得不锈钢抛光蜡用于后续进行抛光测试。

实施例5

本实施例不锈钢抛光蜡，由如下重量的组分组成：

其中油脂为硬脂酸和硬脂酸甘油酯的混合物(质量比1：1)；氟碳表面活性剂为杜邦Capstone FS-3100非离子型氟碳表面活性剂；其他组分同实施例4，仅重量分数作调整除。

本实施例不锈钢抛光蜡的制备方法同实施例4。

本实施例所得不锈钢抛光蜡用于后续进行抛光测试。

实施例6

本实施例不锈钢抛光蜡，由如下重量的组分组成：

除表面功能化修饰磨料，其他组分同实施例4，仅重量分数作调整除。

本实施例不锈钢抛光蜡的制备方法，包括以下步骤：

(1)将光亮剂、表面活性剂、油脂和油脂助附剂按重量依次加入搅拌釜中混合，升温至140℃，在搅拌速度为45转/min下搅拌35min，得到混合物；

(2)将表面功能化修饰磨料按重量加入所得混合物，继续搅拌25min，得到不锈钢抛光蜡粉；

(3)将所得不锈钢抛光蜡粉倒入模具，冷却至室温后脱模，得到本实施例不锈钢抛光蜡。

本实施例所得不锈钢抛光蜡用于后续进行抛光测试。

实施例7

本实施例不锈钢抛光蜡，由如下重量的组分组成：

除表面功能化修饰磨料，其他组分同实施例5，仅重量分数作调整除。

本实施例不锈钢抛光蜡的制备方法同实施例6。

本实施例所得不锈钢抛光蜡用于后续进行抛光测试。

实施例8

本实施例不锈钢抛光蜡，由如下重量的组分组成：

其中油脂为硬脂酸和硬脂酸甘油酯的混合物(质量比2：1)；其他组分同实施例4，仅重量分数作调整除。

本实施例不锈钢抛光蜡的制备方法，包括以下步骤：

(1)将光亮剂、表面活性剂、油脂和油脂助附剂按重量依次加入搅拌釜中混合，升温至160℃，在搅拌速度为50转/min下搅拌30min，不锈钢抛光蜡，得到混合物；

(2)将表面功能化修饰磨料按重量加入所得混合物，继续搅拌30min，得到不锈钢抛光蜡粉；

(3)将所得不锈钢抛光蜡粉倒入模具，冷却至室温后脱模，得到本实施例不锈钢抛光蜡。

本实施例所得不锈钢抛光蜡用于后续进行抛光测试。

对比例1

本对比例为现有技术的一种精抛光蜡，由如下重量的组分组成：

对比例1精抛光蜡的制备方法如下：

按配方将氧化铝，混合硬脂酸，油酸，三乙醇胺，松香，石油磺酸钡柠檬酸加入搅拌釜中混合，升温至150℃，在搅拌速度为50转/min下搅拌60min，得到抛光蜡粉；将所得抛光蜡粉倒入模具，冷却至室温后脱模，得到对比例1精抛光蜡。

对比例1所精抛光蜡用于后续进行抛光测试。

抛光测试例1

试验方法：选取经中抛后表面粗糙度一致的不锈钢铭牌，采用机械手分别用如上所述实施例4-8不锈钢抛光蜡和对比例1精抛光蜡沾附在抛光布轮上进行抛光，每次打蜡时间控制为8s，单块不锈钢铭牌抛光时间为20s。每次打蜡后，连续抛光10块不锈钢铭牌，重复10次。抛光后的不锈钢铭牌用除蜡水清洗后，测试表面粗糙度，若表面粗糙度低于0.01μm，即判定为合格，并统计合格的不锈钢铭牌片数。测试结果如表1所示。

表1除油除锈防锈测试对比表

抛光蜡	合格不锈钢铭牌片数
		实施例4	68
实施例5	65
		实施例6	71
实施例7	67
		实施例8	64
对比例1	22

通过表1可以看出，实施例4-8抛光合格的不锈钢铭牌均超过60片，而同等条件下对比例只有22片。因此，可以得出：本发明实施例不锈钢抛光蜡单次打蜡就可以抛光至少6块不锈钢铭牌，而同等条件下对比例只能抛光2块不锈钢铭牌，因而本发明能显著提高了抛光蜡耐用度，具有很高的实际应用价值。

以上所述仅为本发明的具体实施例，不能因此来限制本发明保护的范围。凡是利用本发明所作的非实质变换、在本发明所述的构思和具体实施例的启示下，推导出某些工艺技术的变化，或相关技术的替代等非实质性改动、或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均属于本发明所要求的保护范畴内。

Claims (10)

1.一种表面功能化修饰磨料，其特征在于，其表面结合有阳离子聚电解质。

2.根据权利要求1所述的表面功能化修饰磨料，其特征在于，所述阳离子聚电解质为聚二烯丙基二甲基氯化铵。

3.权利要求1或2所述的表面功能化修饰磨料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将磨料浸泡于碱液，取出，再浸泡于阳离子聚电解质溶液，得到表面功能化修饰磨料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述磨料的D50粒径介于0.2-0.3μm之间。

5.一种不锈钢抛光蜡，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：

其中，所述表面功能化修饰磨料为权利要求1或2所述的表面功能化修饰磨料。

6.根据权利要求5所述的不锈钢抛光蜡，其特征在于，所述油脂为硬脂酸和硬脂酸甘油酯中的一种或两种。

7.根据权利要求5所述的不锈钢抛光蜡，其特征在于，所述油脂助附剂为阳离子双硬脂酸酰胺。

8.根据权利要求5所述的不锈钢抛光蜡，其特征在于，所述光亮剂为多羟基合成酯。

9.根据权利要求5所述的不锈钢抛光蜡，其特征在于，所述氟碳表面活性剂为非离子型氟碳表面活性剂。

10.权利要求5-9中任一项所述的不锈钢抛光蜡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将光亮剂、表面活性剂、油脂和油脂助附剂混合，加热，搅拌，得到混合物；

将表面功能化修饰磨料加入所得混合物，加热，搅拌，得到不锈钢抛光蜡粉；

将所得不锈钢抛光蜡粉加工成型，得到不锈钢抛光蜡。