本發(fā)明涉及屬于精密研磨拋光領(lǐng)域。具體涉及一種采用橡膠結(jié)合劑的多孔海綿復(fù)合金剛石研磨丸片及其制備方法。

背景技術(shù)：

橡膠結(jié)合劑磨具的制備方法很多且各有不同，有的將磨粒用樹脂結(jié)合劑組成塊狀集合體的，混入橡膠彈性配合料中而成型的丸片；有的采用樹脂結(jié)合劑使磨粒固結(jié)在磨粒粒度粗的橡膠彈性顆粒上而成型的彈性復(fù)合磨粒塊，再把這種塊使之具有一定氣孔率的相互結(jié)合成型而成的磨具。無論哪一種制法都是使用通過介質(zhì)有機(jī)結(jié)合劑和樹脂粘結(jié)劑使磨粒成塊集合體的有機(jī)復(fù)合磨粒，磨具本身的橡膠彈性填充劑中所出現(xiàn)的氣孔量少，而且這些氣孔多是獨(dú)立的。因此，上述磨具產(chǎn)生如下的缺點(diǎn)：

(1)使用中，磨粒不僅易從丸片上脫落和飛濺，產(chǎn)生危險(xiǎn)，而且飛濺的磨粒進(jìn)入設(shè)備里面導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生故障。

(2)磨削效率低，對(duì)于曲面較多的工件不能均勻地進(jìn)行磨削。

查閱大多數(shù)專利可得，普通磨具制備方法采用混料方法有一定的局限性，都未解決上述缺點(diǎn)。專利201310635637.3公布了一種新配方橡膠砂輪，此專利采用新型的原料配比，外觀大為提升且減輕了對(duì)環(huán)境的污染，有效的降低了磨粒的使用量，節(jié)約了生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯，這種方法已經(jīng)很優(yōu)越，但由于機(jī)器工作過程中離心力發(fā)生變化，也會(huì)導(dǎo)致磨粒脫落和飛濺現(xiàn)象。飛濺問題可能會(huì)直接導(dǎo)致安全的問題。專利201310453677.6公布了一種軸承專用橡膠砂輪，此專利優(yōu)化了保溫技術(shù)，采用了保溫延時(shí)技術(shù)，而使終溫事件縮短，增加了硬度，具有經(jīng)久耐用，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，但也沒有解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決在磨具使用過程中出現(xiàn)的磨粒容易脫落飛濺的現(xiàn)象。提供一種實(shí)用性強(qiáng)、加工效率高的避免磨粒容易飛濺的磨具制備方法。

為達(dá)到目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種采用橡膠結(jié)合劑的多孔海綿復(fù)合金剛石磨料研磨丸片制備方法。多孔海綿復(fù)合金剛石研磨丸片是含有連續(xù)氣孔的橡膠彈性復(fù)合配合物中與復(fù)合顆粒結(jié)合為一體具有海綿狀細(xì)小連續(xù)氣孔組織的丸片，配方包括：金剛石磨料，添加劑，氣孔生成劑，樹脂粘結(jié)劑，橡膠，硫化劑，硫化助劑。

一種采用橡膠結(jié)合劑的多孔海綿復(fù)合金剛石磨料研磨丸片制備方法，包括以下步驟：

第一步，將適量的金剛石磨料，添加劑，氣孔生成劑，樹脂粘結(jié)劑混合，金剛石磨料等其他添加劑被樹脂粘結(jié)劑浸潤后，制成0.01～150微米的混合顆粒；

第二步，將第一步的制備的混合顆粒在熔融溫度下進(jìn)行爐內(nèi)熔燒制成復(fù)合混料，燒制完成后需將復(fù)合混料打碎粉化，然后過篩，得到復(fù)合磨料；

第三步，將第二步得到的復(fù)合磨粒和橡膠混合，在煉膠機(jī)中制成混合物1；

第四步，將第三步得到的橡膠混合物1中加入硫化劑，硫化助劑得到混合料2；

第五步，將第四步得到的混合料2首先壓制成研磨丸片，然后硫化成型，其硫化過程由常溫升溫到90～180℃，累計(jì)時(shí)間為10～20小時(shí)，其中保溫為2～5小時(shí)；

第六步，將得到的金剛石磨料橡膠結(jié)合劑研磨丸片隨室溫冷卻，得到的丸片是一種海綿形狀的細(xì)小氣孔組織丸片。

所述的金剛石磨料平均粒徑為0.01～100微米，按重量計(jì)50～300份；橡膠為天然橡膠，丁苯橡膠，丁腈橡膠，順丁橡膠，氯丁橡膠，硅橡膠，三元乙丙橡膠，橡塑共混材料中的一種或者多種，按重量計(jì)110份；添加劑為：炭黑1～20份，氧化鋅5～8份；氧化鎂8～10份，碳酸鈣3～5份，滑石粉3～5份，二硫化鉬5～8份，偶聯(lián)劑0.5～2份。偶聯(lián)劑為硅烷，鈦酸酯、鋁酸酯、高分子偶聯(lián)劑中的任意一種，加入偶聯(lián)劑是因?yàn)樘盍媳砻嬉话銥橛H水性的，而聚合物是憎水的，兩者相容性較差，必須進(jìn)行表面處理。

所述的氣孔生成劑為發(fā)泡劑、精萘、焦炭、木粉、核桃殼、尿素、小蘇打中的一種或者多種，其中發(fā)泡劑可以是碳酸氫鈉，碳酸氫氨，發(fā)泡劑ac(偶氮二甲酞胺)，發(fā)泡劑h(n,n-二亞硝基五亞甲基四胺)，發(fā)泡劑obsh(二苯磺酰肼醚)，發(fā)泡劑dab(二偶氮氨基苯)，發(fā)泡劑tsh(對(duì)甲苯磺酰肼)，發(fā)泡劑abin(偶氮二異丁睛)中的任意一種，氣孔生成劑按重量計(jì)6～10份。

所述的樹脂粘結(jié)劑可以是丙烯酸樹脂，聚氨酯樹脂，環(huán)氧樹脂，有機(jī)硅樹脂，酚醛樹脂，環(huán)氧樹脂，新酚樹脂，聚氨酯樹脂，聚酰亞胺樹脂，以及膠木粉中的任意一種，按重量計(jì)5～20份。

所述的硫化劑可以是硫黃、碲、硒、含硫化合物、過氧化物、醌類化合物、胺類化合物、樹脂和金屬化合物中的任意一種，按重量計(jì)1～20份；所述的硫化助劑包括防老劑，促進(jìn)劑，硫化活性劑，防焦劑，按重量計(jì)1～10份。

所述的防老劑包括：酚類，硫化二丙酸酯，亞磷酸酯，防老劑nbc(n-二丁基二硫代氨基甲酸鎳)，防老劑dnp(n-二對(duì)苯二胺)，防老劑mb(二巰基苯并咪唑)，防老劑rd(2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體)，防老劑a(n-苯基-α-苯胺)，防老劑d(n-苯基-β-萘胺)，防老劑cppd(n-苯基-n-環(huán)己基對(duì)苯二胺)，防老劑ippd(n-苯基-n-異丙基-對(duì)苯二胺)，防老劑h(n-n-二苯基-對(duì)苯二胺)，防老劑264(4.4-雙(2.2-二甲基芐基)二苯胺)中的一種或者多種，按重量計(jì)1～2份。

所述的促進(jìn)劑可以是無機(jī)促進(jìn)劑或者有機(jī)促進(jìn)劑中的一種或者多種，無機(jī)促進(jìn)劑包括氧化鎂、氧化鉛，有機(jī)包括噻唑類、秋蘭姆類、次磺酰胺類、胍類、二硫代氨基甲酸鹽類、醛胺類、黃原酸鹽類和硫脲類，促進(jìn)劑m(硫醇基苯并噻唑)，促進(jìn)劑dm(二硫化二苯并噻唑)，促進(jìn)劑tmtd(二硫化四甲基秋蘭姆)，促進(jìn)劑tbbs(n-叔丁基-2-苯并噻唑次黃酰胺)，促進(jìn)劑cz(n-環(huán)已基-2-苯并噻唑次磺酰胺)，按重量計(jì)1～3份。

所述的硫化活性劑是氧化鋅和硬脂酸，按重量計(jì)按重量計(jì)1～4份；所述的防焦劑是鄰羥基苯甲酸、鄰苯二甲酸酐、防焦劑nppa(亞硝基二苯胺)，防焦劑ctp(n-環(huán)己基硫代鄰苯二甲酞亞胺)中的一種或者多種，按重量計(jì)0.1～1份。

所述制備方法在于，第一步混合方法可以是v型桶混料機(jī)混合，球磨機(jī)混合，逆流混料機(jī)混合中的任意一種；第二步熔融溫度為70～200℃；第五步采用的壓制成型壓力為20～60mpa，壓制后的研磨丸片可以是圓柱形，星狀，四邊形，五邊形，六邊形或者其他多邊形。

本專利優(yōu)點(diǎn)在于制備過程中在原料中加入了氣孔生成劑和海綿化用發(fā)泡劑，從而使丸片被海綿化后形成細(xì)小的連續(xù)氣孔組織丸片，依靠海綿化特有緩沖吸震的效果，解決了在使用過程中磨粒脫落和飛濺的現(xiàn)象。

附圖說明

圖1是粒徑2.5微米金剛石研磨丸片表面sem圖；

圖2是不同金剛石磨料含量條件下研磨丸片的磨損率和材料去除率關(guān)系圖；

圖3是不同金剛石磨料含量條件下研磨丸片對(duì)石英玻璃加工后的表面粗糙度和材料去除率；

圖4是碳酸氫鈉氣孔生成劑研磨丸片表面sem圖；

圖5是粒徑20微米金剛石研磨丸片表面sem圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：

實(shí)施例1

第一步，將適量的粒徑2.5微米的金剛石磨料和添加劑，氣孔生成劑，樹脂粘結(jié)劑在v型桶混料機(jī)中混合，金剛石磨料等其他添加劑被樹脂粘結(jié)劑浸潤后，制成2～5微米的混合顆粒。其中加入的樹脂粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂；氣孔生成劑為發(fā)泡劑obsh(二苯磺酰肼醚)，發(fā)泡劑obsh熱分解溫度較低，在130℃就可以緩慢分解，150℃時(shí)能快速分解，通常能在硫化溫度140℃左右下發(fā)泡，發(fā)氣量約為125ml/g，熱分解反應(yīng)生成氮?dú)?，熱分解產(chǎn)物殘?jiān)且环N不揮發(fā)性聚合物，制得的微孔橡膠氣孔細(xì)致均勻，在混料中滲透性小，形成閉孔或聯(lián)孔的氣孔結(jié)構(gòu)，收縮率，孔眼不塌陷小，可以保證較小的變形量；

第二步，將第一步的制備的混合顆粒在熔融溫度100℃下進(jìn)行燒結(jié)爐內(nèi)熔燒制成復(fù)合混料，燒制完成后需將復(fù)合混料用打碎機(jī)打碎粉化，然后過篩，篩網(wǎng)孔徑2000目，得到復(fù)合磨料，其中混合顆粒各組分重量比例如表1所示；

表1混合顆粒各組分重量比例

第三步，將第二步得到的復(fù)合磨粒和丁苯橡膠混合，在煉膠機(jī)中制成混合物1；

第四步，將第三步得到的橡膠混合物1中加入硫化劑，硫化助劑得到混合料2，混合料2各組分重量比例如表2所示；

表2混合料2各組分重量比例

第五步，將第四步得到的混合料2首先壓制成研磨丸片，然后硫化成型，其硫化過程按一定升溫曲線由常溫升溫到145℃，累計(jì)時(shí)間為15小時(shí)，其中保溫為3小時(shí)。

第六步，將得到的金剛石磨料橡膠結(jié)合劑研磨丸片隨電熱干燥箱緩慢冷卻冷卻，得到的丸片是一種海綿形狀的細(xì)小氣孔組織丸片，如圖1所示。

獲得的研磨丸片拉伸強(qiáng)度達(dá)到了20mpa以上，硬度達(dá)到了50(邵爾硬度)，斷裂伸長率為200％。

實(shí)施例2

本實(shí)施目的是試驗(yàn)出不同金剛石磨料含量對(duì)研磨拋光的效率影響，挑選出最佳性能丸片的金剛石磨料含量。

操作與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于，金剛石磨料的重量分別為20,50,100,150,200,250,300,350,400g，分別制備研磨丸片，標(biāo)號(hào)a20,a50,a100,a150,a200,a250,a300,a350,a400在nanopoli100研磨拋光機(jī)上對(duì)石英玻璃進(jìn)行研磨，測(cè)量不同金剛石磨料含量條件下研磨丸片的磨損率和工件材料去除率，從圖中可以看到磨具磨損率隨著金剛石含量的提高而增大，而材料去除率在金剛石含量為150g是達(dá)到最大值，說明金剛石含量過高或者過低都不利于磨具的加工效率。

實(shí)施例3

本實(shí)施目的是試驗(yàn)出不同金剛石磨料粒徑對(duì)研磨拋光的效率影響。

操作與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于，金剛石磨料粒徑值為w1,w2.5，w5,w10,w14,w20,w28,w40，分別制備研磨丸片，在nanopoli100研磨拋光機(jī)上對(duì)石英玻璃進(jìn)行研磨，測(cè)量不同金剛石磨料含量條件下研磨丸片對(duì)石英玻璃加工后的表面粗糙度和材料去除率，如圖3所示，從圖中可以看到，隨著金剛石磨粒粒徑的增大，對(duì)工件加工后的表面粗糙度和材料去除率都有所提高，選擇不同金剛石粒徑可以獲得不同的表面粗糙度。

實(shí)施例4

操作與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于，氣孔生成劑為碳酸氫鈉，重量仍為6g，觀測(cè)研磨丸片中氣孔的大小，與實(shí)施例1得到的研磨丸片進(jìn)行對(duì)比，從圖4中可以看出。碳酸氫鈉作為氣孔生成劑，生成的氣孔較大。

實(shí)施例5

第一步，將適量的粒徑20微米的金剛石磨料和添加劑，氣孔生成劑，樹脂粘結(jié)劑在v型桶混料機(jī)中混合，金剛石磨料等其他添加劑被樹脂粘結(jié)劑浸潤后，制成20～30微米的混合顆粒。其中加入的樹脂粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂；氣孔生成劑為發(fā)泡劑obsh(二苯磺酰肼醚)，發(fā)泡劑obsh熱分解溫度較低，在130℃就可以緩慢分解，150℃時(shí)能快速分解，通常能在硫化溫度140℃左右下發(fā)泡，發(fā)氣量約為125ml/g，熱分解反應(yīng)生成氮?dú)?，熱分解產(chǎn)物殘?jiān)且环N不揮發(fā)性聚合物，制得的微孔橡膠氣孔細(xì)致均勻，在混料中滲透性小，形成閉孔或聯(lián)孔的氣孔結(jié)構(gòu)，收縮率，孔眼不塌陷小，可以保證較小的變形量；

第二步，將第一步的制備的混合顆粒在熔融溫度100℃下進(jìn)行燒結(jié)爐內(nèi)熔燒制成復(fù)合混料，燒制完成后需將復(fù)合混料用打碎機(jī)打碎粉化，然后過篩，篩網(wǎng)孔徑2000目，得到復(fù)合磨料，其中混合顆粒各組分重量比例如表3所示；

表3混合顆粒各組分重量比例

第三步，將第二步得到的復(fù)合磨粒和丁苯橡膠混合，在煉膠機(jī)中制成混合物1；

第四步，將第三步得到的橡膠混合物1中加入硫化劑，硫化助劑得到混合料2，混合料2各組分重量比例如表4所示；

表4混合料2各組分重量比例

第五步，將第四步得到的混合料2首先壓制成研磨丸片，然后硫化成型，其硫化過程按一定升溫曲線由常溫升溫到145℃，累計(jì)時(shí)間為15小時(shí)，其中保溫為2.5小時(shí)。

第六步，將得到的金剛石磨料橡膠結(jié)合劑研磨丸片隨電熱干燥箱緩慢冷卻冷卻，同樣可以得到一種海綿形狀的細(xì)小氣孔組織研磨丸片，如圖5所示。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。