一种低密度环氧发泡型砂轮及其制备方法
阅读说明：本技术 一种低密度环氧发泡型砂轮及其制备方法 (Low-density epoxy foaming type grinding wheel and preparation method thereof ) 是由 郭泽雄 徐莹 江姿 林侠 于 2021-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种低密度环氧发泡型砂轮及其制备方法,包括步骤：(1)改性环氧树脂粉末的制备：将液体环氧树脂、环氧树脂粉末和双氰胺粉末在100-120℃条件下混合均匀,冷却后打碎成粉末,制得改性环氧树脂粉末；(2)将改性环氧树脂粉末、磨料、液体润湿剂、微球发泡剂和助剂混合均匀,制得混合物；(3)将混合物装入模具中密封保存,再放入70℃-110℃的烘箱加热一定时间,然后继续升温至150-170℃加热一定时间,发泡得到低密度环氧发泡型砂轮。通过该方法制得的低密度环氧发泡型砂轮气孔率高且泡孔均匀,研磨效果较好,粗糙度较低,切削力强,且制备方法工艺简单、成本低、无有害气体排出。(The invention discloses a low-density epoxy foaming type grinding wheel and a preparation method thereof, wherein the preparation method comprises the following steps: (1) preparation of modified epoxy resin powder: uniformly mixing liquid epoxy resin, epoxy resin powder and dicyandiamide powder at the temperature of 100-120 ℃, cooling and crushing into powder to prepare modified epoxy resin powder; (2) uniformly mixing modified epoxy resin powder, an abrasive, a liquid wetting agent, a microsphere foaming agent and an auxiliary agent to prepare a mixture; (3) and (3) placing the mixture into a mold for sealing and storing, then placing the mold into an oven with the temperature of 70-110 ℃ for heating for a certain time, and then continuing to heat to 150-170 ℃ for heating for a certain time to obtain the low-density epoxy foaming grinding wheel through foaming. The low-density epoxy foaming grinding wheel prepared by the method has the advantages of high porosity, uniform pores, good grinding effect, low roughness, strong cutting force, simple preparation method process, low cost and no discharge of harmful gases.)
技术领域
本发明涉及发泡型砂轮技术领域，更具体的涉及一种低密度环氧发泡型砂轮及其制备方法。
背景技术
国内常用的低密度砂轮一般使用酚醛树脂结合磨料开发的，其特点是孔隙密集分布均匀，自身有一定弹性，抛光效果好，但是存在制作工艺复杂、成本高、砂轮强度差、使用寿命短、及生产过程中出现有害气体排出等问题。还有人借助空心微球来造孔的环氧树脂结合磨料生产砂轮，但想要实现低密度，就需要提高空球体积，但是又带来分散不好的难题及产生划痕等风险。
因此，有必要开发一种低密度环氧发泡型砂轮及其制备方法以解决上述缺陷。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种低密度环氧发泡型砂轮的制备方法，制得的低密度环氧发泡型砂轮气孔率高且泡孔均匀，研磨效果较好，粗糙度较低，切削力强，且制备方法工艺简单、成本低、无有害气体排出。
本发明的另一目的在于提供一种低密度环氧发泡型砂轮，采用上述方法制得。
为实现上述目的，本发明提供了一种低密度环氧发泡型砂轮的制备方法，包括步骤：
(1)改性环氧树脂粉末的制备：将液体环氧树脂、环氧树脂粉末和双氰胺粉末在100-120℃条件下混合均匀，冷却后打碎成粉末，制得改性环氧树脂粉末；
(2)将改性环氧树脂粉末、磨料、液体润湿剂、微球发泡剂和助剂混合均匀，制得混合物；
(3)将混合物装入模具中密封保存，再放入70℃-110℃的烘箱加热一定时间，然后继续升温至150-170℃加热一定时间，发泡得到低密度环氧发泡型砂轮。
与现有技术相比，在本发明提供的低密度环氧发泡型砂轮的制备方法中，先对环氧树脂进行改性，由于双氰胺粉末难溶于液体环氧树脂，因此采用在100-120℃的热熔融的方式让双氰胺粉末能够均匀的分散在环氧树脂粉末里面，以得到改性环氧树脂粉末。然后在70℃-110℃条件下先让液体润湿剂和液体环氧树脂进行反应，在前期定型形成半固化状态，形成网络结构，有利于在后续继续加热环氧树脂粉末熔融时，继续升温至150-170℃以让微球发泡剂发泡及粉末树脂固化，由于半固化状态的网络结构，使得树脂分子存在一定弹性，在微球膨胀时可以更好的阻止每两个微球的融合而导致大气孔的产生，让其每一个单独膨胀形成密集的小孔，气孔率高且泡孔均匀，研磨效果较好，粗糙度较低，且制备方法工艺简单、成本低、无有害气体排出。
较佳地，所述液体环氧树脂选自25℃时粘度在25000cps以下的双酚A环氧树脂和双酚F环氧树脂中的至少一种，由于双酚F环氧树脂比较脆，脱落快，故而优选采用双酚A环氧树脂，制得的发泡型砂轮寿命更长。
较佳地，所述环氧树脂粉末选自双酚A环氧树脂和苯酚酚醛环氧树脂中的至少一种。双酚A环氧树脂粉末固化温度为150-170℃。
较佳地，环氧树脂粉末的粒径D50为1-30um，比如环氧树脂粉末的粒径D50可为但不限于1um、5um、10um、15um、20um、25um、30um。
较佳地，步骤(1)中，各材料的用量分别为3-5份的液体环氧树脂、40-45份的环氧树脂粉末和1-3份的双氰胺粉末。
较佳地，步骤(2)中，各材料的用量分别为30-50份的改性环氧树脂粉末、60-80份的磨料、3-8份的液体润湿剂、1-4份的微球发泡剂和0.5-3份的助剂。
较佳地，双氰胺粉末的粒径D50为1-15um，可为但不限于1um、5um、10um、15um。
较佳地，所述磨料选自绿碳化硅、黑碳化硅、氧化铝、二氧化硅、氮化硼、空心二氧化硅、空心氧化铝中的至少一种。
较佳地，所述磨料的粒径D50为1-120um，可为但不限于1um、10um、20um、30um、40um、50um、60um、70um、80um、90um、100um、110um、120um。
较佳地，所述液体润湿剂为25℃时粘度在2000cps以下的脂环胺、聚酰胺、聚醚胺中的至少一种。
较佳地，微球发泡剂中微球外壳为丙烯酸树脂，膨胀温度为80-140℃，中微球外壳采用丙烯酸树脂能有效避免发泡型砂轮使用时对被研磨物产生划伤。
较佳地，助剂选自环氧稀释剂、糊精、表面活性剂、有机硅烷偶联剂、颜料中的至少一种。
相应地，本发明还提供一种低密度环氧发泡型砂轮，采用上述方法制得。
具体实施方式
以下实施例旨在说明本发明内容，而不是限制本发明的权利要求的保护范围。
实施例1
一种低密度环氧发泡型砂轮的制备方法，包括步骤：
(1)将4份的液体双酚A环氧树脂E51(粘度为20000cps)、40份的双酚A环氧树脂粉末、0.8份的双氰胺粉末加入到双辊混炼机在110℃混合2h，冷却后在破壁机打成粉末，过300目筛网，制得改性环氧树脂粉末；
(2)将40份的改性环氧树脂粉末、70份的碳化硅、4份的聚醚胺润湿剂(粘度为1500cps)、2份的丙烯酸微球发泡剂和0.8份的偶联剂在V型混合机上混合2h，制得混合物；
(3)将混合物装入模具中密封保存，再放进电热鼓风烘箱70℃加热1h，继续升温至160℃加热3h，发泡得到低密度环氧发泡型砂轮。
实施例2
一种低密度环氧发泡型砂轮的制备方法，包括步骤：
(1)将3份的液体双酚F环氧树脂NPEF-170(粘度为15000cps)、42份的双酚A环氧树脂粉末、0.9份的双氰胺粉末加入到双辊混炼机在100℃混合2h，冷却后在破壁机打成粉末，过300目筛网，制得改性环氧树脂粉末；
(2)将42份的改性环氧树脂粉末、75份的氧化铝、4.5份的聚酰胺润湿剂(粘度为2000cps)、0.8份的丙烯酸微球发泡剂和0.8份的偶联剂在V型混合机上混合2h，制得混合物；
(3)将混合物装入模具中密封保存，再放进电热鼓风烘箱90℃加热1h，继续升温至150℃加热3h，发泡得到低密度环氧发泡型砂轮。
实施例3
一种低密度环氧发泡型砂轮的制备方法，包括步骤：
(1)将3.5份的液体双酚A环氧树脂E51(粘度为20000cps)、35份的双酚A环氧树脂粉末、0.7份的双氰胺粉末加入到双辊混炼机在120℃混合2h，冷却后在破壁机打成粉末，过300目筛网，制得改性环氧树脂粉末；
(2)将36份的改性环氧树脂粉末、67份的碳化硅、4份的脂环胺润湿剂(粘度为1000cps)、2份的丙烯酸微球发泡剂和0.8份的偶联剂在V型混合机上混合2h，制得混合物；
(3)将混合物装入模具中密封保存，再放进电热鼓风烘箱110℃加热1h，继续升温至160℃加热3h，发泡得到低密度环氧发泡型砂轮。
对比例1
一种低密度环氧发泡型砂轮的制备方法，包括步骤：
(1)将4份的液体双酚A环氧树脂E51(粘度为20000cps)、40份的双酚A环氧树脂粉末、0.8份的双氰胺粉末加入到双辊混炼机在110℃混合2h，冷却后在破壁机打成粉末，过300目筛网，制得改性环氧树脂粉末；
(2)将40份的改性环氧树脂粉末、70份的碳化硅、2份的丙烯酸微球发泡剂和0.8份的偶联剂在V型混合机上混合2h，制得混合物；
(3)将混合物装入模具中密封保存，再放进电热鼓风烘箱70℃加热1h，继续升温至160℃加热3h，发泡得到低密度环氧发泡型砂轮。
对比例2
一种低密度环氧发泡型砂轮的制备方法，包括步骤：
(1)将4份的液体双酚A环氧树脂E51(粘度为20000cps)、40份的双酚A环氧树脂粉末、0.8份的双氰胺粉末、70份的碳化硅、4份的聚醚胺润湿剂(粘度为1500cps)、2份的丙烯酸微球发泡剂和0.8份的偶联剂在V型混合机上混合2h，制得混合物；
(2)将混合物装入模具中密封保存，再放进电热鼓风烘箱70℃加热1h，继续升温至160℃加热3h，发泡得到低密度环氧发泡型砂轮。
对比例3
一种低密度环氧发泡型砂轮的制备方法，包括步骤：
(1)将45份的双酚A环氧树脂粉末、0.8份的双氰胺粉末加入到双辊混炼机在110℃混合2h，冷却后在破壁机打成粉末，过300目筛网，制得改性环氧树脂粉末；
(2)将45份的改性环氧树脂粉末、70份的碳化硅、4份的聚醚胺润湿剂(粘度为1500cps)、2份的丙烯酸微球发泡剂和0.8份的偶联剂在V型混合机上混合2h，制得混合物；
(3)将混合物装入模具中密封保存，再放进电热鼓风烘箱70℃加热1h，继续升温至160℃加热3h，发泡得到低密度环氧发泡型砂轮。
取实施例1～3和对比例1-3获得的低密度环氧发泡型砂轮进行以下性能测试，测试结果见表1。
孔隙大小采用金相显微镜得到；
粗糙度采用三丰粗糙度测试仪测得；
密度和孔隙率根据成品体积计算得出。
表1试验结果
试验组
孔隙大小/um
粗糙度/Ra/um
孔隙率/％
密度/g/cm<sup>3</sup>
实施例1
40-60
0.15
58
0.8
实施例2
45-60
0.15
55
0.85
实施例3
50-65
0.16
57
0.82
对比例1
100-300
0.45
75
0.5
对比例2
50-500
0.6
70
0.55
对比例3
150-300
0.5
77
0.48
从实施例1～3和对比例1～3的测试结果可知，通过本申请低密度环氧发泡型砂轮的制备方法制得的环氧发泡型砂轮泡孔得到很好的控制且比较均匀，研磨效果较好，粗糙度较低。
实施例1-3中的技术方案中，通过先预固化的形式再后固化发泡得到的产品，体系中泡孔得到很好的控制且比较均匀，研磨效果较好，粗糙度较低。
对比例1和对比例3中，对比例1相对于实施例1缺聚醚胺润湿剂，而对比例3中没有加入液体环氧树脂双酚A，这两种都是体系中前期预固化的关键性材料，如果缺少其中一样，体系中前期不能形成一定网络结构，整体结构粘弹性不好，在分子链来不及扩张，微球发泡剂就开始膨胀导致气孔不能够得到很好的控制，再加热直接固化放热很大，促使气孔呈现不断增大的趋势，导致出现一些比较大的气孔。
对比例2中没有热熔融处理，未对环氧树脂粉末和双氰胺粉末进行预处理，结果出现超大气孔，这是因为环氧树脂粉末和双氰胺粉末没有很好的分散，导致局部富集，出现剧烈反应温度过高，微球发泡剂膨胀超过极限而破裂出现大气孔。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
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