一种高强度超薄切割砂轮及其制备方法技术

本申请涉及砂轮技术领域，具体公开了一种高强度超薄切割砂轮及其制备方法。一种高强度超薄切割砂轮，主要由如下重量份数的原料制成：磨料60

A high-strength ultra-thin cutting wheel and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高强度超薄切割砂轮及其制备方法


[0001]本申请涉及砂轮制作
，更具体地说，它涉及一种高强度超薄切割砂轮及其制备方法。

技术介绍

[0002]砂轮在工业生产中有着广泛的应用，其中在机械制造、金属加工、船舶航天等领域的应用主要以切割加工为主。树脂超薄切割砂轮在金属材料加工应用中具有切割速度快，切割尺寸精度高、自锐性好的优点。其中，随着加工精度的要求不断提高，砂轮的尺寸也越来越薄，这对砂轮的强度有了更大的考验，如何在保证切割效率、使用寿命等性能的同时减少砂轮出现变形、裂纹甚至损坏的几率，这些是技术人员亟待解决的技术难题。
[0003]针对上述问题，申请公布号为CN108857942A的中国专利申请文件公开了一种超薄树脂切割砂轮配方，由下列重量份的原料制成：立德粉2
‑
6份，萤石粉0.5
‑
4份，冰晶石5
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10份，炭黑4
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8份，铁红0.5
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4份，钛青绿30
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50份，钛白粉10
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20份，白刚玉磨料10
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20份，棕刚玉磨料30
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50份，液态酚醛树脂15
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30份，粉状酚醛树脂5
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10份，碳化硅8
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20份，重晶石为4
‑
8份，采用较合适的棕刚玉和白刚玉比例，在一定程度上提升了砂轮的强度和切削效率。
[0004]针对上述的超薄树脂切割砂轮，专利技术人认为多种成分的填料、有机粉体经过树脂粘合时，树脂固化形成的交联结构强度和韧性较低，对颗粒物料的粘结力较弱，砂轮整体上的力学性能较差。

技术实现思路

[0005]为了提升砂轮的整体力学性能，本申请提供一种高强度超薄切割砂轮及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种高强度超薄切割砂轮，采用如下的技术方案：一种高强度超薄切割砂轮，主要由如下重量份数的原料制成：磨料60
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70份、酚醛树脂液12
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15份、填料8
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10份、酚醛树脂粉5
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8份、环氧树脂3.5
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4份、聚乙烯缩丁醛2.3
‑
2.6份、硼纤维0.2
‑
0.5份、增强剂2
‑
3.5份；填料为冰晶石、石膏、钛白粉、氧化锆中的至少两种；增强剂由硝基苯磺酰氯、邻苯二胺、固体酸按摩尔比(0.78
‑
1.2):(0.45
‑
0.6):(0.015
‑
0.028)组成。
[0007]通过采用上述技术方案，将磨料、填料、酚醛树脂粉等颗粒物料与酚醛树脂液混合均匀，使得颗粒物料与液态树脂原料之间充分混合，保持混合料的润湿性。然后经过烧结固化后，混合料中的一部分酚醛树脂与环氧树脂在高温下发生开环反应，另一部分酚醛树脂与聚乙烯缩丁醛生成接枝共聚物，三者形成交联网状结构，能够与硼纤维网布相互纠连形成非常好的包覆结构，对颗粒原料形成很好的包覆和粘结，大大提高了砂轮的强度和韧性。另外，增强剂中的固体酸大大降低了酚醛树脂与环氧树脂的反应活化能，促进开环反应的延续和深入，同时邻苯二胺与交联网状结构分子链上的活性基团进行缩聚接枝反应，并产生一部分水分，另外，酚醛树脂与聚乙烯缩丁醛生产接枝共聚物的同时，也会产生一部分水
分，这些水分在固体酸的促进作用下，参与到硝基苯磺酰氯与交联网状结构之间的水解反应，在此过程中，交联反应、水解反应以及缩聚接枝反应协同进行，大大提升了交联网状结构分子链与分子链之间的结合力和韧性，从整体上提升了砂轮的力学性能。
[0008]优选的，所述固体酸为硫化锌、磷酸铝、硫酸铁中的至少一种。
[0009]通过采用上述技术方案，优化和调整固体酸的种类，使得固体酸受到高温环境的影响更小，活化促进作用更强，能够进一步降低开环反应和交联反应的活化能，使得树脂之间的反应更加彻底，交联网状结构的韧性和强度更高。
[0010]优选的，所述固体酸由硫化锌、硫酸铁按摩尔比(0.4
‑
0.5):(0.3
‑
0.35)组成。
[0011]通过采用上述技术方案，试验和优化固体酸的组成配比，进一步调整固化反应的速率和反应状态，降低交联网状结构产生的内聚应力，提高交联网状结构的粘结力和韧性。
[0012]优选的，所述磨料由白刚玉、棕刚玉、碳化硅按质量比(3
‑
5):(1
‑
1.5):(0.2
‑
0.5)组成。
[0013]通过采用上述技术方案，优化和调整磨料的组成配比，白刚玉的硬度大于棕刚玉，较大比例的白刚玉可以提升砂轮的切割性能，同时棕刚玉热稳定性和韧性较好，并且减少砂轮的制造成本。另外，在碳化硅的填充作用下，提高砂轮的自锐性和切割效率，从整体上保证了砂轮的加工性能。
[0014]优选的，所述酚醛树脂液与增强剂的质量比为(4
‑
6):1。
[0015]通过采用上述技术方案，调整和试验酚醛树脂液与增强剂的比例，在不影响交联网状结构主体结构的形成条件下，增强相邻分子链之间的结合程度，减少出现过交联现象而导致结构强度降低的现象的几率，提高砂轮的整体致密程度。
[0016]优选的，所述原料中还包括1.2
‑
1.5重量份数的乙二醇硬脂酸酯。
[0017]通过采用上述技术方案，加入乙二醇硬脂酸酯后，使得乙二醇硬脂酸酯的柔性长碳链嵌入和接枝到交联网状结构内，线性结构的比例增大，砂轮整体的韧性得以提升。
[0018]第二方面，本申请提供一种高强度超薄切割砂轮的制备方法，采用如下的技术方案：一种高强度超薄切割砂轮的制备方法，包括如下步骤：S1：将配方量的磨料与酚醛树脂液、环氧树脂混合均匀制得中间料；S2：将填料、酚醛树脂粉、聚乙烯缩丁醛、增强剂与中间料混合均匀后制得成型料；S3：将成型料在模具内摊平，将硼纤维制成网布铺设在模具内后进行压制成型，然后烧结硬化后即得。
[0019]通过采用上述技术方案，先将占比较多的磨料与液态的树脂进行混合，使得磨料上均匀包裹液态树脂，然后再将填料、酚醛树脂粉以及剩余原料一起混合，形成均匀的成型料，然后经过高温烧结固化后制得力学性能好的砂轮产品。
[0020]优选的，所述步骤S3中，烧结是先以(10℃
‑
12℃)/h的升温速度加热至180
‑
190℃，接着保温3
‑
3.5h，然后降温至170℃保温1
‑
1.5h后自然冷却至室温。
[0021]通过采用上述技术方案，调整和优化固化温度，以合适的升温速度进行固化，使得树脂的固化反应更加均匀，同时在增强剂的作用下，使得开环反应、缩聚接枝反应以及水解反应有序进行，相互之间促进，进一步提高交联网状结构的力学性能和各向同性。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度超薄切割砂轮，其特征在于，主要由如下重量份数的原料制成：磨料60
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70份、酚醛树脂液12
‑
15份、填料8
‑
10份、酚醛树脂粉5
‑
8份、环氧树脂3.5
‑
4份、聚乙烯缩丁醛2.3
‑
2.6份、硼纤维0.2
‑
0.5份、增强剂2
‑
3.5份；填料为冰晶石、石膏、钛白粉、氧化锆中的至少两种；增强剂由硝基苯磺酰氯、邻苯二胺、固体酸按摩尔比(0.78
‑
1.2):(0.45
‑
0.6):(0.015
‑
0.028)组成。2.根据权利要求1所述的一种高强度超薄切割砂轮，其特征在于，所述固体酸为硫化锌、磷酸铝、硫酸铁中的至少一种。3.根据权利要求2所述的一种高强度超薄切割砂轮，其特征在于，所述固体酸由硫化锌、硫酸铁按摩尔比(0.4
‑
0.5):(0.3
‑
0.35)组成。4.根据权利要求1所述的一种高强度超薄切割砂轮，其特征在于，所述磨料由白刚玉、棕刚玉、碳化硅按质量比(3
‑
5):(1

【专利技术属性】
技术研发人员：李蒙，张青禄，朱立新，
申请(专利权)人：郑州九天工贸有限公司，
类型：发明
国别省市：