一种高强度高效切割树脂砂轮及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度高效切割树脂砂轮及其制备方法，由以下重量份数的原料组成：磨料40~60份，树脂结合剂35~52份，填料10~27份、增强纤维2~5份以及造孔剂5~12份。该种高强度树脂砂轮采用改性单宁和糠醇交联形成单宁树脂，该方法制备的树脂砂轮避免了酚醛树脂基砂轮片的稳定性差以及含有甲醛等有害物质的缺点，并且具有较好的耐热性、耐水性以及优异的力学性能。的力学性能。的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高效切割树脂砂轮及其制备方法


[0001]本专利技术涉及磨具加工
，具体涉及一种高强度高效切割树脂砂轮。

技术介绍

[0002]砂轮切割片广泛应用于建筑施工、室内装饰、机械制造等领域。是最常见的机械加工用材料之一。近20年，来自石油化工的酚醛树脂(PF)是用于制备树脂基砂轮片和热固性复合材料的主要物质，但酚醛树脂基砂轮片的稳定性差、且含有毒物质甲醛，以上缺点将制约其未来的发展。来自农林作物的生物质材料，如单宁和木质纤维素因其低毒性和可再生性而被广泛用于替代PF树脂制备热固性材料。由树皮和葡萄籽中提取的单宁是继木质素后最丰富的天然芳香环生物质材料，其芳环结构与苯酚类似，且活性高于苯酚，因此单宁被用于部分或全部替代苯酚制备热固性树脂基材料。
[0003]但是单宁
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糠醇树脂制备的砂轮的耐热性以及耐水性较差，并且糠醇与单宁交联的过程中或发生自缩聚现象。因此可以将单宁酸进行改性处理，提高单宁
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糠醇树脂的耐热性以及耐水性。选取合适的交联剂来阻止糠醇的自缩聚，并且增大树脂网络结构，使树脂的力学性能以及耐热性有较大的提升。此外，在磨料中掺杂一些颗粒，促进树脂结合剂与磨料的结合，使砂轮的结构更加致密，力学性能以及耐热性得到较大的提升。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高强度高效切割树脂砂轮及其制备方法。
[0005]本专利技术的第一方面提供了一种高强度高效切割树脂砂轮，所述的切割树脂砂轮由以下原料组成：磨料、树脂结合剂、填料、增强纤维以及造孔剂。
[0006]所述的切割树脂砂轮由以下重量份数原料组成：磨料40~60份，树脂结合剂35~52份，填料10~27份、增强纤维2~5份以及造孔剂5~12份。
[0007]进一步地，所述的磨料为二氧化硅颗粒中掺有碳化硼颗粒。
[0008]进一步地，所述的树脂结合剂为改性单宁和糠醇交联的单宁树脂。
[0009]更进一步地，所述的填料为半水石膏粉、冰晶石粉、黄铁矿粉、石英粉、刚玉粉、氧化铁粉、四氟化锆粉中的一种或几种的组合物。
[0010]更进一步地，所述的增强纤维为玻璃纤维、碳纤维中的一种或几种的组合物。其中优选的所述的增强纤维为玻璃纤维。
[0011]更进一步地，所述的水溶性造孔剂为NaCl、NH4Cl、NH4HCO3中的一种或几种。其中优选的所述的水溶性造孔剂为NaCl。
[0012]第二方面，本专利技术提供了一种高强度高效的切割树脂砂轮的制备方法，包含以下步骤：（1）将单宁树脂与磨料按照一定的比例进行混合，将两者进行充分搅拌，再其混合均匀后与水溶性造孔剂、增强纤维、填料混合放入磨具；（2）将磨具放入HR03型热压机在150~230℃压制1~3h，热压机压力为20~35MPa，将成型后的砂轮进行热脱模，并在80~185℃的条
件下进行10~22h固化，最终得到具有高强度高效树脂砂轮。
[0013]第三方面，本专利技术提供了一种单宁树脂结合剂的制备方法，其步骤如下：S1.改性单宁酸的制备：将单宁酸溶解在吡啶中，在装有磁力搅拌器以及氮气保护装置的容器中进行反应，加入甲基六氢苯酐，反应在70~85℃下进行，反应20~36h，反应结束后，将反应液用无水乙醚沉淀，将沉淀物用四氢呋喃溶解后继续用无水乙醚沉淀，重复3~5次，将产物置于真空干燥箱干燥，即得改性单宁酸；S2.单宁树脂得制备：将改性单宁酸与糠醇按照一定得质量比混合，加入对甲苯磺酸调节pH，随后加入三乙氧基硅烷和丙烯酸正丁酯，常温下搅拌3~7min，随后加入桐油和聚乙二醇，搅拌，得到单宁树脂。
[0014]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1.由于单宁酸化学结构中大量π结构以及酚羟基的存在，单宁酸的分子间作用力非常强，因此单宁酸容易发生自聚集，最终形成宏观沉降，导致树脂难以形成。因此，本专利技术将单宁酸引入羧基进行改性，得到羧基的改性单宁酸引入树脂中可以提升树脂的力学性能以及热学性能。
[0015]2.丙烯酸正丁酯是一种应用较广的有机合成中间体，本专利技术采用丙烯酸正丁酯作为交联剂，一方面与改性单宁芳香环上的羟基反应，降低游离羟基含量，提高树脂的耐水性能;另一方面与改性单宁芳香环上的基团发生取代反应，增加树脂分子量。
[0016]3.引入三乙氧基硅烷作为偶联剂，一方面与糠醇反应来降低糠醇在酸性条件下的自缩聚;另一方面与改性单宁反应增大树脂的网状结构，提高砂轮结合剂的力学强度和耐热性能。
[0017]4.在二氧化硅颗粒中引入碳化硼颗粒，可以使树脂结合剂与磨料结合的更加的紧密，制备得到的树脂的气孔率大大降低。同时碳化硼还可以作为吸气剂，生成三氧化二硼，增加砂轮的抗折强度
附图说明
[0018]图1为本专利技术制备的羧基改性单宁的单体的结构式。
[0019]图2为本专利技术制备的羧基改性单宁的抗弯曲测试结果与抗冲击性能。
[0020]图3为本专利技术实施例2中配方1
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6制备的树脂砂轮片的布氏硬度以及压缩强度柱状图。
[0021]图4为本专利技术实施例2中不同树脂砂轮表面的接触角柱状图。
具体实施方式实施例1 改性单宁及树脂结合剂的制备
[0022]改性单宁的制备将2mM单宁酸溶解在30mL吡啶中，将溶液移入装有装备有磁力搅拌以及氮气保护的装置中，加入16.8g甲基六氢苯酐，反应在80℃油浴中进行，搅拌并在氮气保护下反应36h，反应结束后，将反应液用无水乙醚沉淀，将沉淀物用四氢呋喃溶解后继续用无水乙醚沉淀，重复3次，将产物置于30℃真空干燥箱干燥。
[0023]单宁树脂的制备
将羧基改性单宁酸与糠醇按照质量比2∶1混合，加入Ph调节剂（对甲苯磺酸）使混合液的pH为4，将混合液在常温下搅拌30min，得到混合液随后加入三乙氧基硅烷和丙烯酸正丁酯(三乙氧基硅烷与混合液的质量比1∶10;丙烯酸正丁酯与混合液的质量比为1∶15)，常温下搅拌5min，随后加入桐油和聚乙二醇(桐油与混合液的质量比为1∶8;聚乙二醇与混合液的质量比为1∶6)，搅拌10 min后，得到改性单宁
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糠醇树脂。
[0024]改性单宁
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糠醇树脂性能测试一、树脂耐热性能检测（1）测试样品：实施例1制备的改性单宁
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糠醇树脂（简称改性单宁树脂）、未改性单宁与糠醇制备的单宁
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糠醇树脂、酚醛树脂、聚氨酯、聚苯乙烯树酯。其中酚醛树脂购于济南圣泉集团股份有限公司，聚氨酯购于嘉华聚氨酯制品有限公司，聚苯乙烯树脂购于中国石油化工股份有限公司。未改性单宁与糠醇制备的单宁
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糠醇树脂与改性单宁
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糠醇树脂制备方法一致，所不同的是加入的单宁酸为未改性的单宁酸。
[0025]（2）测试仪器：热重分析仪（3）测试方法：将5mg固化后的材料放入仪器中，温度从30℃升温到900℃，升温速率为5℃/min，采用的保护气体为氮气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度高效切割树脂砂轮，其特征在于，由以下原料组成：磨料、树脂结合剂、填料、增强纤维以及造孔剂。2.根据权利要求1所述的一种高强度高效切割树脂砂轮，其特征在于，包括以下重量份数的原料：磨料40~60份，树脂结合剂35~52份，填料10~27份、增强纤维2~5份以及造孔剂5~12份。3.根据权利要求1所述的一种高强度高效切割树脂砂轮，其特征在于，所述的磨料为二氧化硅颗粒中掺有碳化硼颗粒。4.根据权利要求1所述的一种高强度高效切割树脂砂轮，其特征在于，所述的树脂结合剂为改性单宁与糠醇交联的单宁树脂。5.一种高强度高效切割树脂砂轮制备方法，其特征在于，包含以下步骤：（1）将单宁树脂与磨料按照一定的比例进行混合，将两者进行充分搅拌，再其混合均匀后与水溶性造孔剂、增强纤维、填料混合放入磨具；（2）将磨具放入HR03型热压机在150~230℃压制1~3h，热压机压力为20~35MPa，将成型后的砂轮进行热脱模，并在80~185℃的条件下进行10~22h固化，最终得到具有高强度高效树脂砂轮。6.根据权利要求5所述一种高强度高效切割树脂砂轮制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的单宁树脂的制备方法包含以下步骤：S1.改性单宁酸的制备：将单宁酸溶解在吡啶中，在装有磁力搅拌器以及氮气保...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建河，张洪振，董双致，
申请(专利权)人：唐山市名鲨五金磨具有限公司，
类型：发明
国别省市：