本發(fā)明涉及砂輪制造，具體涉及一種精密拋光砂輪及其制備方法。

背景技術：

1、隨著人們經濟水平的提高，碳化硅、藍寶石、精密陶瓷等材料在各個領域的應用越來越多，因此對這類材料的減薄與拋光變的尤為重要，精密材料拋光加工領域，多采用超細碳化硅磨料拋光輪，氧化鈰粉配合拋光盤或者游離磨料進行拋光加工，但這種拋光方式拋光效率相對較低，使用壽命相對較短，拋光質量逐漸下降，另外氧化鈰磨料拋光盤需要用到氧化鈰，氧化鈰價格較貴，成本較高，而且拋光時需要配合使用游離微粉金剛石溶液，金剛石使用率較低，污染嚴重。

2、專利cn105397651b公開了一種寶石拋光用澆鑄成型微粉金剛石砂輪，包括砂輪基體、磨料和結合劑組成的磨料層，磨料層包含微粉金剛石、碳化硅微粉、不飽和聚酯樹脂液、固化劑、消泡劑、填料。加工時只需將磨料層物料混合加熱制作成混合液，加熱基體和模具至85～95℃，迅速將混合液均勻澆鑄于模腔中，保溫1-2個小時即得到砂輪成品，該發(fā)明制備的砂輪氣孔分布均勻，磨料層整體結構致密，但這類砂輪的拋光效率較低。

3、專利cn105058249b公開了一種陶瓷材料拋光用樹脂橡膠復合結合劑砂輪，包括砂輪基體及粘結在基體外側的磨料層，磨料層中的復合結由聚乙烯醇縮丁醛樹脂、天然橡膠、硫化劑、硫化促進劑與硫化活性劑組成；該發(fā)明制得的砂輪能夠滿足精密陶瓷材料的高精度，高表面質量的加工要求，但是天然橡膠耐氧性差、容易老化變質，制成的砂輪使用壽命短、性能差。

4、因此，市場上亟需一種拋光效率高、使用壽命長的精密拋光砂輪。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的在于獲得一種拋光效率高、不損傷被拋光物質、使用壽命長的精密拋光砂輪。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下：

3、本發(fā)明一方面提供了一種精密拋光砂輪，包括砂輪基體、磨料層以及砂輪基體和磨料層之間的粘結膠，所述磨料層包括以下重量份原料：金剛石45-55份、改性環(huán)氧天然橡膠13-18份、硫化劑3-5份、硫化促進劑4-5份、改性聚氨酯20-30份。

4、在一些實施方式中，所述改性環(huán)氧天然橡膠的制備方法，包括以下步驟：

5、(1)將沒食子酸甲酯、環(huán)氧氯丙烷、芐基三乙基氯化銨加入反應容器，在75-85℃反應4-5h，得到物質a；

6、(2)將步驟(1)得到的物質a、催化劑加入n,n-二甲基甲酰胺中，待升溫至105-115℃后，加入環(huán)氧化天然橡膠，攪拌反應2-3h，萃取，合并有機層，洗滌，干燥，得到物質b；

7、(3)將步驟(2)得到的物質b加入氯仿中升溫至45-55℃，加入氫氧化鈉，反應1-2h，洗滌干燥，得到改性環(huán)氧天然橡膠。

8、天然橡膠的可塑性相對較低、耐磨性差、易老化，在實際使用中，需要對天然橡膠進行加工和處理，以提高其性能，擴大其應用范圍，因此本領域人員對天然橡膠進行改性，在其分子鏈的部分雙鍵上接枝環(huán)氧基團得到環(huán)氧天然橡膠，不僅保持了天然橡膠的優(yōu)良彈性，而且環(huán)氧基團的引入增大了分子極性，提高了橡膠與其他物質之間的相容性，但仍然存在性能不穩(wěn)定及耐老化性能差的缺點。

9、本發(fā)明首先通過環(huán)氧氯丙烷開環(huán)與沒食子酸甲酯的羥基反應，得到的物質a與環(huán)氧化天然橡膠進行反應，之后將其環(huán)氧化，得到支鏈上具有環(huán)氧基的改性環(huán)氧天然橡膠，具有優(yōu)異的抗老化性，一方面由于沒食子酸甲酯的酚羥基具有抗氧化性，提高了抗老化性，另外物質a與環(huán)氧化天然橡膠進行反應，消耗了環(huán)氧天然橡膠的部分雙鍵，進一步改進了環(huán)氧天然橡膠不耐老化的缺點，另一方面支鏈上具有環(huán)氧基的改性環(huán)氧天然橡膠苯環(huán)和環(huán)氧基團的存在增強了其疏水性，防止在炎熱天氣下或摩擦生熱導致橡膠吸潮變粘縮短砂輪的使用壽命，同時影響拋光效果；此外，主鏈支鏈都具有環(huán)氧基團有利于形成網狀的交聯(lián)結構，沒食子酸甲酯的羥基可與聚氨酯的異氰酸根反應，交叉纏繞，能與金剛石緊密的包裹在一起，在高速拋光的過程中也不易造成刮傷。

10、在一些實施方式中，所述沒食子酸酯與環(huán)氧氯丙烷的質量比為1：(0.5-0.6)。

11、本發(fā)明通過限定沒食子酸酯和環(huán)氧氯丙烷的質量比，使沒食子酸酯的部分羥基與環(huán)氧氯丙烷反應，不影響沒食子酸酯的抗老化性。

12、在一些實施方式中，所述步驟(2)中物質a與環(huán)氧天然橡膠的質量比為(1-2)：1。

13、本發(fā)明限定物質a與環(huán)氧天然橡膠的質量比，使環(huán)氧天然橡膠的雙鍵與之反應，同時保留部分雙鍵參與硫化，形成交聯(lián)網狀結構。

14、在一些實施方式中，所述改性聚氨酯的制備方法，包括以下步驟：將聚己內酯二元醇、異佛爾酮二異氰酸酯、催化劑加入反應容器，在75-85℃，氮氣保護下攪拌2-3h，冷卻至室溫，加入dmf，攪拌均勻，加入2,2,3,3,4,4-六氟環(huán)-1,5-戊二醇和羧甲基殼聚糖，在50-60℃下反應0.5-2h，干燥，得到改性聚氨酯。

15、聚氨酯具有良好的拉伸強度和抗撕裂性能，即使在低溫條件下也能保持優(yōu)異的性能，本發(fā)明通過改性聚氨酯與改性環(huán)氧天然橡膠制備得到的砂輪具有一定的硬度和彈性，能夠拋光被磨材料表面，同時留下很少的劃痕，一方面可能是由于擴鏈劑含有大量的氟元素，增大其穩(wěn)定性，另一方面可能是有羧甲基殼聚糖表面具有大量的氨基和羥基，有利于聚氨酯形成交聯(lián)結構，進一步增強了其韌性，此外，氟元素、羧甲基殼聚糖的氨基、羧基與改性天然橡膠的羥基形成氫鍵，提高了砂輪的彈性，可能是由于在拋光時砂輪摩擦生熱，部分氫鍵斷裂，被磨材料表面磨掉的磨粒被壓縮進磨料層中，減少了被磨工件表面的劃痕，當砂輪變涼，氫鍵重新形成，砂輪恢復硬度，仍具有較高的鋒利度，滿足拋光的需求。

16、在一些實施方式中，所述聚己內酯二元醇與異佛爾酮二異氰酸酯的質量比為(2-4):1。

17、本發(fā)明限定聚己內酯二元醇與異佛爾酮二異氰酸酯的質量比使聚氨酯具有較高的硬度，而且保留部分的異氰酸根與改性天然橡膠反應。

18、在一些實施方式中，所述2,2,3,3,4,4-六氟環(huán)-1,5-戊二醇與羧甲基殼聚糖的質量比為(1-2)：1。

19、本發(fā)明限定2,2,3,3,4,4-六氟環(huán)-1,5-戊二醇與羧甲基殼聚糖的質量比一方面增強了聚氨酯的穩(wěn)定性，另一方面可以彌補為了提高聚氨酯的硬度異佛爾酮二異氰酸酯加入較多，導致聚氨酯柔韌性下降的缺陷。

20、在一些實施方式中，所述硫化劑為硫磺和氧化鋅的組合物，二者的質量比為1：(1-3)。

21、在一些實施方式中，所述硫化促進劑為dm、cz、mz、dpg中的任意一種或幾種。

22、本發(fā)明另一方面提供了一種精密拋光砂輪的制備方法，包括以下步驟：

23、s1、將改性環(huán)氧天然橡膠和改性聚氨酯粉碎至粒徑為55-65μm加入混煉機中，之后再加入金剛石、硫化劑、硫化促進劑，升溫至120-130℃攪拌55-65min，得到混合料；

24、s2、將步驟s1得到的混合料中加入模具中，在熱壓機上壓制成環(huán)狀，得到磨料層，具體壓制工藝為：一段溫度為78-83℃、壓力為0.9-1.1mpa，加壓時間為50-70s；二段溫度為98-103℃、壓力為2.8-3.2mpa，加壓時間為110-140s；三段溫度為118-123℃、壓力為4.8-5.2mpa，加壓時間為110-130s；四段溫度為123-128℃、壓力為5.8-6.2mpa，加壓時間為13-17min；

25、s3、將步驟s2得到的磨料層用粘結膠粘在砂輪基體上，得到精密拋光砂輪。

26、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

27、(1)本發(fā)明將改性聚氨酯與改性環(huán)氧天然橡膠制備得到的砂輪具有一定的硬度和彈性，能夠拋光被磨材料表面，同時留下很少的劃痕，使用壽命長。

28、(2)本發(fā)明首先通過環(huán)氧氯丙烷開環(huán)與沒食子酸甲酯的羥基反應，得到的物質a與環(huán)氧化天然橡膠進行反應，之后將其環(huán)氧化，得到支鏈上具有環(huán)氧基的改性環(huán)氧天然橡膠，具有優(yōu)異的抗老化性，此外，主鏈支鏈都具有環(huán)氧基團有利于形成網狀的交聯(lián)結構，沒食子酸甲酯的羥基可與聚氨酯的異氰酸根反應，交叉纏繞，能與金剛石緊密的包裹在一起，在高速拋光的過程中也不易造成刮傷。

29、(3)本發(fā)明通過對聚氨酯進一步改性，提高其穩(wěn)定性和韌性，氟元素、羧甲基殼聚糖的氨基、羧基與改性天然橡膠的羥基形成氫鍵，提高了砂輪的彈性，在拋光時砂輪摩擦生熱，部分氫鍵斷裂，被磨材料表面磨掉的磨粒被壓縮進磨料層中，減少了被磨工件表面的劃痕，當砂輪變涼，氫鍵重新形成，砂輪恢復硬度，仍具有較高的鋒利度，滿足拋光的需求。