CN115319648A - 一种长寿命砂布及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及B24D3/28，具体涉及一种长寿命砂布及其制备方法。包括以下步骤：将磨料与胶黏剂混合形成混合均匀，涂覆在砂布基材上，然后采用钢管模具压制磨料团的形式即得；其中所述磨料，胶黏剂的质量比为(20‑10)：(4‑2)。通过本发明所述方法制备得到砂布具有磨削性能佳，柔韧性和力学性能好，使用寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明涉及B24D3/28，具体涉及一种长寿命砂布及其制备方法。
背景技术
磨料磨具素有工业牙齿的美称。在对材料进行磨削或抛光时常采用磨具对零件进行机械加工。磨具分为天然模具和人造模具，其中人造模具通过粘结剂将磨料与基材进行结合制备得到，被广泛应用于金属加工，机械制造、陶瓷、塑料等多个行业。抛磨轮作为用于材料表面或者镀层的抛光或磨削使用的磨料磨具之一，可以分为砂布轮、树脂砂轮、尼龙轮等多种。其中砂布轮在工业生产中占据重要作用。
专利CN201911059913.X一种超薄超软光面砂布及其生产工艺通过制备特定的环氧酚醛树脂作为复胶层，使制备得到的砂布具有优异的韧性和粘接性能，使用寿命长，但其磨削性能较差。
专利CN200910181787.5一种超柔软砂布的生产工艺通过采用乳胶、环氧树脂、增稠剂制备得到的胶黏剂，以特定的生产工艺制备得到砂布，显著提高了砂布的柔软性和弹性，具有良好的磨削性能，但其使用寿命较短。
本发明提供了一种长寿命砂布，具有优异的磨削性能的同时其粘结性好，使用寿命长，更消费者的需求，具有更广的应用范围。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种长寿命砂布的制备方法，包括以下步骤：将磨料与胶黏剂混合形成混合均匀，涂覆在砂布基材上，然后采用模具压制磨料团的形式即得；其中所述磨料，胶黏剂的质量比为(20-10)：(4-2)。
优选的，所述磨料层的制备原料包括刚玉磨料和/或碳化硅磨料。
进一步优选的，所述磨料层的制备原料包括碳化硅磨料。
优选的，所述碳化硅磨料的莫氏硬度≥9.2，比重为3.5-4.2g/cm3。
优选的，所述碳化硅磨料中碳化硅含量≥98wt％，氧化铁含量≤0.2wt％。
优选的，所述碳化硅磨料为酸洗绿碳化硅。
优选的，所述胶黏剂包括环氧树脂胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、酚醛树脂胶黏剂、脲醛树脂胶黏剂的至少一种。
进一步优选的，所述胶黏剂为酚醛树脂胶黏剂。
优选的，所述酚醛树脂胶黏剂的制备原料包括：按重量份计，酚醛树脂100份，聚氨酯预聚体50-80份、填料30-50份、助剂3-8份。
进一步优选的，所述酚醛树脂和聚氨酯预聚体的质量比为100：(60-70)。
砂布寿命短暂的一个重要原因就是在磨削过程中容易脱砂，磨削变化大，且在使用过程中容易产生裂纹。本发明通过聚四氢呋喃聚氨酯预聚体，与酚醛树脂的活性基团共同作用，分子链之间形成交联互穿网络，同时还进一步增强了与磨料层之间的结合力，防止出现脱砂现象，尤其是酚醛树脂和聚氨酯预聚体的质量比为100：(60-70)时，避免破坏酚醛树脂本身的网络结构，使得制备得到砂布不容易发生断裂，从而进一步提高耐折性。
优选的，所述酚醛树脂在25℃时的粘度为550-650mPa·s。
优选的，所述聚氨酯预聚体在23℃时的粘度为300-350mPa·s。
优选的，所述聚氨酯预聚体的凝胶时间为3-7min。
优选的，所述聚氨酯预聚体的-NCO含量为6.5-7.0wt％。
本发明还进一步限定聚氨酯预聚体-NCO含量为6.5-7.0wt％，粘度为300-350mPa·s，凝胶时间为3-7min，进一步增加体系的相容性，粘结性能更佳，缩短形成交联结构的时间，改变交联网络的构成，显著提高表面光泽度，使制备得到的具有更高的磨削性能，避免连续磨削时，砂布带容易损坏，单次磨削量变化大，降低使用寿命，同时避免聚氨酯的加入导致酚醛树脂胶黏剂的固化时间延长。
优选的，所述聚氨酯预聚体包括聚醚聚氨酯预聚体、聚酯聚氨酯预聚体、聚四氢呋喃聚氨酯预聚体、聚己内酯聚氨酯预聚体的至少一种。
进一步优选的，所述聚氨酯预聚体包括聚四氢呋喃聚氨酯预聚体。
优选的，所述填料包括二氧化硅、氧化镁、氧化铝、钛白粉、高岭土、碳酸钙、氧化铁红的至少一种。
优选的，所述填料包括二氧化硅。
优选的，所述二氧化硅经过六甲基二硅氮烷处理过的气相二氧化硅。
优选的，所述助剂包括偶联剂和/或表面活性剂。
进一步优选的，所述助剂包括偶联剂和表面活性剂。所述偶联剂和表面活性剂的质量比为(5-7)：(2-4)。
优选的，所述偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的至少一种。
进一步优选的，所述偶联剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
优选的，所述表面活性剂的羟值为90-110mgKOH/g，皂化值为40-50mgKOH/g。
优选的，所述表面活性剂的HLB值为16-17。
优选的，所述表面活性剂包括吐温和/或司盘。
进一步优选的，所述表面活性剂为吐温。
优选的，所述砂布基材为标准白洋布。
优选的，所述磨料团与砂布基材水平方向的夹角α为30-60°。
优选的，所述磨料团的形状不做特殊限制，所述磨料团的形状包括长方形、正方形、菱形、圆柱、多边形。
本发明的第二个方面提供了一种长寿命砂布，根据上述所述一种长寿命砂布的制备方法制得。
有益效果：
砂布寿命短暂的一个重要原因就是连续磨削，磨削力较大，单次磨削量变化过大，在磨削过程中容易脱砂，且在使用过程中容易产生裂纹。本发明提供了一种长寿命砂布及其制备方法，通过聚四氢呋喃聚氨酯预聚体，与酚醛树脂的活性基团共同作用，并进一步限定聚氨酯预聚体-NCO含量为6.5-7.0wt％，粘度为300-350mPa·s，凝胶时间为3-7min增强与磨料层之间的结合力，同时通过加入羟值为90-110mgKOH/g，皂化值为40-50mgKOH/g，HLB值为16-17的表面活性剂，以及γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷等物质，并进一步控制磨料与砂布基材之间的角度等，有效控制砂布带磨削力大小，使单次磨削量更为均匀，降低脱砂现象，降低表面粗糙度，显著提高磨削效果，从而得到具有磨削性能佳，柔韧性和力学性能好，使用寿命长等优点的砂布。
具体实施方式
实施例
实施例1
一种长寿命砂布的制备方法，包括以下步骤：将磨料与胶黏剂混合形成混合均匀，涂覆在砂布基材上，然后采用钢管模具压制磨料团的形式即得；其中所述磨料，胶黏剂的质量比为15：3。
所述磨料层的制备原料包括碳化硅磨料。所述碳化硅磨料为酸洗绿碳化硅，平均粒度为240目，莫氏硬度≥9.2，比重为3.5-4.2g/cm3，碳化硅含量≥98wt％，氧化铁含量≤0.2wt％，购自河南助力研磨工具有限公司。
所述胶黏剂为酚醛树脂胶黏剂。所述酚醛树脂胶黏剂的制备原料包括：按重量份计，酚醛树脂100份，聚氨酯预聚体65份、填料40份、助剂4份。
所述酚醛树脂在25℃时的粘度为600mPa·s，购自住友电木株式会社，型号：PR-53074。
所述聚氨酯预聚体包括聚四氢呋喃聚氨酯预聚体，-NCO含量为6.8wt％，在23℃时粘度为320mPa·s，凝胶时间为4-5min。购自淄博华天橡塑科技有限公司，型号：H1268。
所述填料包括二氧化硅。所述二氧化硅经过六甲基二硅氮烷处理过的气相二氧化硅，购自湖北汇富纳米材料股份有限公司，型号：HB630。
所述助剂包括偶联剂和表面活性剂。所述偶联剂和表面活性剂的质量比为6：3。
所述偶联剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
所述表面活性剂为吐温，所述表面活性剂的羟值为90-110mgKOH/g，皂化值为40-50mgKOH/g，HLB值为16.7。购自淄博海杰化工有限公司，型号：聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸脂。优选的，所述砂布基材为标准白洋布。
所述磨料团与砂布基材水平方向的夹角α为45°。
所述磨料团的形状为长方形。
一种长寿命砂布，根据上述所述一种长寿命砂布的制备方法制得。
实施例2
一种长寿命砂布，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述偶联剂和表面活性剂的质量比为7：4。
实施例3
一种长寿命砂布，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述复胶层的制备原料包括：酚醛树脂100g，聚氨酯预聚体50g、填料30g、助剂3g。
对比例1
一种长寿命砂布，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述聚氨酯预聚体的-NCO含量为5wt％，在23℃时粘度为450mPa·s，购自淄博华天橡塑科技有限公司，型号：H1250。
对比例2
一种长寿命砂布，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述酚醛树脂胶黏剂的制备原料包括酚醛树脂100份，聚氨酯预聚体75份、填料40份、助剂4份。
性能测试
把长寿命砂布制成5mm*2.1m的砂布带，然后进行下述测试。
1.脱砂量测试：按照JB/T 10155-2012测其脱砂量；
2.抛光性能测试：用砂带磨削机研磨不锈钢板5s，用粗糙度仪测试不锈钢板表面粗糙度，并根据表1将表面粗糙度换算为表面光洁度。
表1性能测试结果表面光洁度和表面粗糙度对照表
| 表面粗糙度 | Ra | 0.01 | 0.02 | 0.04 | 0.08 | 0.16 | 0.32 | 0.63 | 1.25 | 2.5 | 5 | 10 | 20 | 40 | 80 |
| 表面光洁度 | 等级 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
表2性能测试结果
3.磨削性能测试：以实施例1制备得到砂布带为试验组，Ax67砂布带作为对照组，用磨削机磨削工件304不锈钢，磨削面10mm*20mm，每次磨削时间为30s。
其中对照组的磨削次数为10次，并记录10次后总的磨削量以及第10次时的磨削量；然后用试验组砂布带进行多次磨削，记录每次的磨削量，当最后一次磨削量＜对照组第10次时的磨削量时，停止磨削。对试验组单次磨削量≥对照组第10次时的磨削量的试验组单次磨削量进行加和计算得到试验组总的磨削量。
表3性能测试结果
| 总磨削量g | |
| 实施例1 | 201.8 |
| Ax67砂布带 | 47 |
Claims (10)
1.一种长寿命砂布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将磨料与胶黏剂混合形成混合均匀，涂覆在砂布基材上，然后采用模具压制磨料团的形式即得；其中所述磨料，胶黏剂的质量比为(20-10)：(4-2)。
2.根据权利要求1所述的一种长寿命砂布的制备方法，其特征在于，所述磨料层的制备原料包括刚玉磨料和/或碳化硅磨料。
3.根据权利要求1所述的一种长寿命砂布的制备方法，其特征在于，所述胶黏剂包括环氧树脂胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、酚醛树脂胶黏剂、脲醛树脂胶黏剂的至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种长寿命砂布的制备方法，其特征在于，所述复胶层为酚醛树脂胶黏剂。
5.根据权利要求4所述的一种长寿命砂布的制备方法，其特征在于，所述酚醛树脂胶黏剂的制备原料包括：按重量份计，酚醛树脂100份，聚氨酯预聚体50-80份、填料30-50份、助剂3-8份。
6.根据权利要求4所述的一种长寿命砂布的制备方法，其特征在于，所述酚醛树脂在25℃时的粘度为550-650mPa·s。
7.根据权利要求4所述的一种长寿命砂布的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯预聚体在23℃时的粘度为320mPa·s。
8.根据权利要求4所述的一种长寿命砂布的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯预聚体包括聚醚聚氨酯预聚体、聚酯聚氨酯预聚体、聚四氢呋喃聚氨酯预聚体、聚己内酯聚氨酯预聚体的至少一种。
9.根据权利要求4所述的一种长寿命砂布的制备方法，其特征在于，所述填料包括二氧化硅、氧化镁、氧化铝、钛白粉、高岭土、碳酸钙、氧化铁红的至少一种。
10.一种长寿命砂布，其特征在于，根据权利要求4所述的一种长寿命砂布的制备方法制得。
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