一种改性氮化硅防水型树脂砂轮的制备方法技术

本发明专利技术涉及砂轮制备技术领域，具体涉及一种改性氮化硅防水型树脂砂轮的制备方法。本发明专利技术以改性酚醛树脂为基材，改性自制氮化硅纤维和自制混合液作为补强剂，并辅以过硫酸钠和蜗牛粘液等制备得到改性氮化硅防水型树脂砂轮，首先利用硼酸和苯胺对酚醛树脂进行双重改性，形成的硼酸苯酚酯结构，有利于树脂砂轮的耐高温性得到提高，向硼酚醛树脂中加入苯胺，通过苯胺的氮分子与硼酸的硼分子发生配位反应，从而提高硼酚醛树脂的耐水性，利用硅烷偶联剂对氮化硅纤维进行改性，提高氮化硅纤维和基材的相容性，继续加入大豆粉和单宁溶液，单宁与蛋白之间发生配位鞣合，进一步提高树脂砂轮的防水性，具有广泛的应用前景。 1

Preparation method of modified silicon nitride waterproofing resin grinding wheel

The invention relates to the technical field of grinding wheel preparation, in particular to a preparation method of modified silicon nitride waterproofing resin grinding wheel. The modified phenolic resin is used as the base material, the modified silicon nitride fiber and the self-made mixture are used as reinforcing agent, and the modified silicon nitride waterproof resin grinding wheel is prepared with sodium persulfate and snail mucus. The structure of boric acid phenol ester is beneficial to the double modification of phenolic resin by boric acid and aniline. The high temperature resistance of the resin grinding wheel is improved and the aniline is added to the boron phenolic resin. The water resistance of the boron phenolic resin is improved by the coordination reaction between the nitrogen molecule of the aniline and boric acid, thus improving the water resistance of the boric phenol formaldehyde resin, and the modification of the silicon nitride fiber by the silane coupling agent. With soybean flour and tannin solution, the coordination tanning between tannin and protein will further improve the waterproofing performance of resin wheel and has a wide application prospect. One

【技术实现步骤摘要】
一种改性氮化硅防水型树脂砂轮的制备方法
本专利技术涉及砂轮制备
，具体涉及一种改性氮化硅防水型树脂砂轮的制备方法。
技术介绍
砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。砂轮是磨具中用量最大、使用面最广的一种，使用时高速旋转，可对金属或非金属工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨以及开槽和切断等。砂轮中用以粘结磨料的物质称结合剂，结合剂的性能决定砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力。目前结合剂主要分为陶瓷、树脂、橡胶和金属四种，其中树脂结合剂强度高、弹性大、耐冲击，适用于v>50m/s的高速磨削，可制成薄片砂轮，用于磨槽、切割等。树脂切割砂轮是以树脂为粘合剂，将松散的磨料粘结起来，固结成一定形状的薄片砂轮。树脂砂轮按磨料来分一般分为普通树脂砂轮和超硬树脂砂轮。普通树脂砂轮是以白刚玉、棕刚玉、碳化硅等普通磨料为主要磨削成分的砂轮，超硬树脂砂轮是以金刚石或CBN为主要磨削成分的砂轮。树脂砂轮具有磨削力小、磨削温度低、自锐性好、磨削效率高等优点，被广泛应用于硬质合金、陶瓷、玻璃等硬脆性材料的磨削加工中。目前，现有的树脂砂轮成型工艺存在以下缺点：1、由于磨料较硬，磨料之间的粘结层十分微薄，导致磨料间的接触几乎是刚性接触，因此砂轮具有较高的刚度、磨削能力和磨削效率，但是这种砂轮使得被磨工件的表面易产生划痕，难以获得较好的表面加工质量；2、耐热性较差，从而很大程度上制约了树脂砂轮的使用效率和寿命。另外，现有技术中的树脂砂轮都不防水，使其在工作过程中不可以用磨削液研磨，影响其散热效果，严重时还会在工件切口断面留有烧蚀痕迹和毛刺，同时也造成砂轮的树脂类结合剂被碳化，导致砂轮易发生脆裂损坏。因此，研制出一种能够解决上述性能问题的树脂砂轮非常有必要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前普通树脂砂轮耐热性较差，从而很大程度上制约了树脂砂轮的使用效率和寿命，另外树脂砂轮都不防水，使其在工作过程中不可以用磨削液研磨，影响其散热效果，严重时还会在工件切口断面留有烧蚀痕迹和毛刺的缺陷，提供了一种改性氮化硅防水型树脂砂轮的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：一种改性氮化硅防水型树脂砂轮的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将石英砂、活性炭和氧化钇混合研磨粉碎，得到研磨粉末，再向研磨粉末中加入研磨粉末质量3%的无水乙醇，继续混合搅拌，得到混合浆料，将混合浆料置于旋转蒸发仪中旋蒸，待无乙醇蒸出后，停止旋蒸，即得旋蒸物，将旋蒸物放入氧化铝瓷舟内，并置于管式炉中，在氨气保护下以3～5℃/min速率升温，保温处理，再改通氮气保护，以2～4℃/min速率升温，碳热还原反应，自然冷却至室温，出料，得到自制氮化硅纤维；（2）将自制氮化硅纤维和硅烷偶联剂KH-570混合搅拌，得到混合物，再向混合物中加入混合物质量9%的橄榄油和混合物质量0.8%的酸奶，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性自制氮化硅纤维；（3）称取65～75g苯酚放入带有35～40mL氨水的烧杯中混合密封并搅拌，搅拌后向烧杯中通入95～100mL甲醛，继续密封反应，得到反应物，将反应物、硼酸和苯胺混合反应，加热升温，并保温处理，冷却出料，得到自制反应液；（4）将自制反应液倒入单口圆底烧瓶中，并将单口圆底烧瓶置于旋转蒸发仪中旋蒸，待无蒸出物逸出后，停止旋蒸，即得旋蒸料，继续将旋蒸料倒入表面皿内，并置于烘箱中烘干，自然冷却至室温，出料，得到改性酚醛树脂；（5）称取16～20g大豆粉倒入带有42～55mL单宁溶液的烧杯中混合搅拌，得到自制混合液；（6）按重量份数计，分别称取32～36份改性酚醛树脂、12～16份改性自制氮化硅纤维、6～8份自制混合液、2～4份过硫酸钠和1～3份蜗牛粘液，先将改性酚醛树脂、改性自制氮化硅纤维、自制混合液、过硫酸钠和蜗牛粘液混合置于搅拌机中搅拌，得到混合料，再将混合料放入砂轮模具中摊平，置于挤压机中压制成型，得到砂轮坯体，继续将砂轮坯体放入烘箱中烘干，自然冷却至室温，出料，即得改性氮化硅防水型树脂砂轮。步骤（1）所述的石英砂、活性炭和氧化钇的质量比为6：2：1，研磨粉碎时间为16～20min，继续搅拌时间为6～8min，旋蒸温度为45～50℃，旋蒸时间为10～12min，升温温度为850～1050℃，保温处理时间为1～2h，再升温温度为1450～1650℃，碳热还原反应时间为2～4h。步骤（2）所述的自制氮化硅纤维和硅烷偶联剂KH-570的质量比为4：1，搅拌时间为8～10min，发酵温度为28～32℃，发酵时间为6～8天。步骤（3）所述的氨水的质量分数为32%，搅拌温度为25～30℃，搅拌时间为24～32min，继续反应温度为45～60℃，继续反应时间为16～20min，反应物、硼酸和苯胺的质量比为7：2：1，混合反应时间为36～42min，加热升温温度为85～90℃，保温处理时间为10～12min。步骤（4）所述的旋蒸温度为35～45℃，旋蒸时间为12～16min，烘干温度为65～75℃，烘干时间为24～30min。步骤（5）所述的单宁溶液的质量分数为30%，搅拌时间为24～32min。步骤（6）所述的搅拌温度为65～75℃，搅拌时间为24～32min，砂轮模具的外径为600mm、厚度为16mm、孔径为300mm，挤压压力为10～12MPa，烘干温度为85～100℃，烘干时间为2～4h。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以改性酚醛树脂为基材，改性自制氮化硅纤维和自制混合液作为补强剂，并辅以过硫酸钠和蜗牛粘液等制备得到改性氮化硅防水型树脂砂轮，首先利用硼酸和苯胺对酚醛树脂进行双重改性，在搅拌过程中，苯酚的酚羟基与硼酸的硼羟基发生化学反应，形成了硼酸苯酚酯结构，由于以硼原子为核心的硼酸苯酚酯结构封闭了部分酚羟基，使得基于酚羟基的热分解反应不容易发生，同时硼酸苯酚酯结构在裂解过程中，形成了氧化硼，避免了小分子碳氧化合物的形成，显著地降低了酚醛树脂中碳的损失量，有利于树脂砂轮的耐高温性得到提高，另外向硼酚醛树脂中加入苯胺，通过苯胺的氮分子与硼酸的硼分子发生配位反应，形成了螯合结构的防水保护层，从而提高硼酚醛树脂的耐水性，同时改性后的硼酚醛树脂有效地填充在树脂砂轮内部孔隙中，有利于树脂砂轮的防水性得到提高；（2）本专利技术利用硅烷偶联剂对氮化硅纤维进行改性，将其和植物油以及酸奶共混发酵，利用微生物将植物油分解并产生疏水性酯基，在微生物的自交联作用下使得酯基接枝到氮化硅纤维表面，其中酯基是极性基团，从而提高氮化硅纤维和基材的相容性，其中植物油是高疏水的物质，而氮化硅纤维具有耐热性，利用氮化硅纤维对树脂砂轮内部孔隙进行有效的填充，有利于树脂砂轮的耐高温性和疏水性得到提高，继续加入大豆粉和单宁溶液，其中大豆粉含有丰富的蛋白质，蛋白质的极性基团与单宁溶液的酚羟基发生氢键聚合，且酚羟基类似氢键，促使单宁-蛋白间的结合力增强，另外单宁以多点结合的方式分布在蛋白分子间，并形成疏水层，同时单宁与蛋白之间发生配位鞣合，从而形成致密的单宁-蛋白空间网状交联体系，进一步提高树脂砂轮的防水性，具有广泛的应用前景。具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性氮化硅防水型树脂砂轮的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

【技术特征摘要】
1.一种改性氮化硅防水型树脂砂轮的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将石英砂、活性炭和氧化钇混合研磨粉碎，得到研磨粉末，再向研磨粉末中加入研磨粉末质量3%的无水乙醇，继续混合搅拌，得到混合浆料，将混合浆料置于旋转蒸发仪中旋蒸，待无乙醇蒸出后，停止旋蒸，即得旋蒸物，将旋蒸物放入氧化铝瓷舟内，并置于管式炉中，在氨气保护下以3～5℃/min速率升温，保温处理，再改通氮气保护，以2～4℃/min速率升温，碳热还原反应，自然冷却至室温，出料，得到自制氮化硅纤维；（2）将自制氮化硅纤维和硅烷偶联剂KH-570混合搅拌，得到混合物，再向混合物中加入混合物质量9%的橄榄油和混合物质量0.8%的酸奶，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性自制氮化硅纤维；（3）称取65～75g苯酚放入带有35～40mL氨水的烧杯中混合密封并搅拌，搅拌后向烧杯中通入95～100mL甲醛，继续密封反应，得到反应物，将反应物、硼酸和苯胺混合反应，加热升温，并保温处理，冷却出料，得到自制反应液；（4）将自制反应液倒入单口圆底烧瓶中，并将单口圆底烧瓶置于旋转蒸发仪中旋蒸，待无蒸出物逸出后，停止旋蒸，即得旋蒸料，继续将旋蒸料倒入表面皿内，并置于烘箱中烘干，自然冷却至室温，出料，得到改性酚醛树脂；（5）称取16～20g大豆粉倒入带有42～55mL单宁溶液的烧杯中混合搅拌，得到自制混合液；（6）按重量份数计，分别称取32～36份改性酚醛树脂、12～16份改性自制氮化硅纤维、6～8份自制混合液、2～4份过硫酸钠和1～3份蜗牛粘液，先将改性酚醛树脂、改性自制氮化硅纤维、自制混合液、过硫酸钠和蜗牛粘液混合置于搅拌机中搅拌，得到混合料，再将混合料放入砂轮模具中摊平，置于挤压机中压制成型，得到砂轮坯体，继续将砂轮坯体放入烘箱中烘干，自然冷却至室温，出料，即得改性氮化硅防水型树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘滨，杨明忠，张建初，
申请(专利权)人：刘滨，
类型：发明
国别省市：江苏,32