CN114193590A - 一种耐磨磨粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磨粒材料领域，具体涉及一种耐磨磨粒及其制备方法，所述耐磨磨粒原料包括以下成分：无机物、PVC或PC或PVC和PC混合物、CPE、ACR、稳定剂、偶联剂、硬脂酸、金属氧化物或金属硫酸盐、高岭土、二辛脂和蜡。本申请制备的耐磨磨粒可以无水打磨金属表面，且打磨效果优异。
Description
技术领域
本发明涉及研磨材料领域，涉及一种耐磨磨粒及其制备方法。
背景技术
磨料是锐利、坚硬的材料，用以磨削较软的材料表面，其适用于机械，电子，金属零部件，五金，工具，汽车配件，仪器仪表，铸造，医疗，工艺饰品等行业产品的表面去毛刺,倒角，去氧化皮和表面抛光。
目前，磨粒的生产主要通过模具成型和烧结进行生产，在烧结过程中需要加入水，排放的污水中还含有酸，pH大约在5左右，这种含有酸的水污染环境，同时，这些磨粒硬度高，在对金属零部件表面进行加工处理时需要加水，才能避免金属被磨粒划伤，这些泥浆含有金属残渣，不能轻易排放。
发明内容
降低污水排放和使用中污泥的排放问题，本发明提供了一种具有韧性好、耐磨性强，、零污染排放的磨料，同时，提供了杨尘量小，环保型的耐磨磨料的制备方法。
本发明解决所述技术问题的方案是：
一种耐磨磨粒，其原料包括以下成分：无机物、PVC或PC或PVC和PC混合物、CPE、ACR、稳定剂、偶联剂、硬脂酸、金属氧化物或金属硫酸盐、高岭土、二辛脂和蜡。
具体的，所述耐磨磨粒的原料包括以下重量份的成分：无机物50-75份、PVC或PC或PVC和PC混合物 15-40份、CPE 5-8份、ACR 3-5份、稳定剂2-4份、偶联剂1-1.5份、硬脂酸0.5-1份、金属氧化物或金属硫酸盐1-10份、高岭土3-5份、二辛脂5-11份和蜡1-10份。
优选的，所述耐磨磨粒的原料包括以下重量份的成分：无机物50-75份、PVC 或PC或PVC和PC混合物 25-35份、CPE 5-7份、ACR 3-5份、稳定剂2-4份、偶联剂1-1.5份、硬脂酸0.5-1份、金属氧化物或金属硫酸盐1-10份、高岭土3-5份、二辛脂5-11份和蜡2-4%。
进一步优选地，所述耐磨磨粒的原料包括以下重量份的成分：无机物50-75份、PVC25-35份或PC 10-30份、CPE 5-8份、ACR 3-5份、稳定剂2-4份、偶联剂1-1.5份、硬脂酸0.5-1份、金属氧化物或金属硫酸盐1-10份、高岭土3-5份、二辛脂5-11份和蜡2-4%。
上述原料中：
无机物为切削物或摩擦物，具体为金刚砂微粉、棕刚玉微粉、白刚玉微粉、二氧化硅微粉、碳化硅微粉、二氧化铝微粉、氧化锆微粉、石榴石微粉、高岭土微粉、氧化铈微粉或碳酸钙微粉，其粒径范围（1~300u)。（粒径范围限定较大的原因是根据需要可以制备各种成分不同的磨粒）
所述PVC为聚氯乙烯，PC为聚碳酸酯。
所述PVC和PC的组合物，是按照质量比为1-3：1-3配比的PVC和PC。
所述CPE为氯化聚乙烯。
所述ACR为丙烯酸酯。
所述稳定剂为锌、钙稳定剂，具体为硬脂酸锌，硬脂酸钙。
所述偶联剂为铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂。
所述金属氧化物或金属硫酸盐为四氧化三铁或硫酸钡。
所述二辛脂为邻苯二甲酸二辛酯，简称为DOP。
所述蜡为聚乙烯蜡。
本发明的另一目的是提供耐磨磨粒的制备方法，该方法包括以下步骤：
1）按照配方称取各成分，备用；
2）成型：将无机物和PVC或PC或PVC和PC的混合物摩擦除湿，温度为80-120℃，时间10-25分钟，然后放入偶联剂进行表面活化，温度为85-130℃，时间3-10分钟，再加入其他物料搅拌，得到混合物料；
3）将步骤2）得到的混合物料混炼，然后180-260℃挤压成型，切割成磨粒颗粒，然后冷却，即得。
磨粒切割的粒径一般控制为6*6，8*8，15*15，3*3，5*5。
本发明的有益效果在于：金属表面的处理及零污染排放。
1、在配方方面：
申请人在配方筛选时发现，研磨用的磨石因为硬度大，在对金属材料进行精细打磨时，不仅起不到打磨效果，反而会造成金属表面造成二次伤害，因此必须加入水，才能缓冲打磨的副作用。
为了改善磨石的韧性，申请人考虑添加PVC或PC，无机物以金刚砂微粉为例，金刚砂作为切削物，PVC或PC可以做为磨料的粘结剂，可以使无机物相互连接到一起，且能增加磨料的韧性，但是金刚砂与PVC或PC不相容，因此，势必要加入其他辅料来改变其相容性，进而达到磨料的效果。
1）偶联剂，偶联剂可以活化改性各种无机粉体，原因是偶联剂在无机粉体表面发生化学或物理化学作用生成有机分子层，由亲水性变成亲有机性。实践证明，无机粉体表面经偶联剂改性后，偶联剂的亲无机端与亲有机端能分别与无机粉体表面和PVC或PC发生化学反应或形成缠结结构，增强了无机粉体与PVC或PC的界面相容性，所以用偶联剂改性后，不仅可以改善填充无机粉体的塑料制品的加工性能，而且也可以明显改善制品的物理机械性能，使产品吸水率降低，吸油量减少，填料分散匀均。
2）蜡的使用，本申请在试验过程中发现磨粒有形状不规则和尺寸不一的问题，蜡主要用于内润滑剂，申请人意外的发现填充了少量蜡后，解决了磨粒形状和尺寸不一的问题。
3）稳定剂可以使有机粉体在高温状态下不易降解，保持原有性能，且能增加磨料的韧性；二辛脂（DOP）使有机物或载体更有塑性，更具有粘结力，稳定剂和二辛脂合用后，使得磨粒韧性更好。
其他成分，CPE具有抗冲击性，可以使磨料具有弹性，改变磨料易碎情况；ACR能使有机物提前达到半塑化状态；硬脂酸做为配方中外润滑，使设备扭矩降低；金属的氧化物或硫酸盐使磨料力度增加，更具有切削力；高岭土做增加密度使用。
总体来说，本发明提供的磨粒材料可以在无水或少量水存在下取出金属工件毛刺，氧化皮，提高金属工件表面光洁度而开发的热塑型干式抛光耐磨料。本申请提供的磨料具有耐磨性强，致密度高，抗冲击性强。
2、在制备方法方面：
常规的磨料是采用高温（1000℃以上）烧制，导致硬度高，在金属工件表面进行打磨时，为了避免太过锋利，会加入水减缓摩擦力。
本申请中摩擦除湿、偶联剂表面活化，整个反应过程控制在150℃以下，制备方法条件简单可控。
3、本申请提供的耐磨磨粒可以无水打磨金属表面，且打磨效果优异。
附图说明
图1：切割的形状为三角的型条状，用于处理锌合金、铜、铝合金等以异形为主的金属工件；
图2：实施例1和对比例2打磨的材料图，其中左图为对比例2，右图为实施例1；
图3：实施例2和对比例3打磨的材料图，其中左图为对比例3，右图为实施例2；
图4：实施例3和对比例4打磨的材料图，其中左图为对比例4，右图为实施例3；
图5：实施例4打磨的材料图；
图6：实施例5打磨的材料图；
图7：没有打磨过的材料图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1-5的配方及制备方法
1、配方，见表1
表1：实施例1-5中配方比（重量单位：kg或g）
2、制备方法：
1）按照配比称取各成分，把无机物和PVC或PC或PVC和PC混合物放入高速搅拌机内摩擦除湿，温度为100℃，时间为15分钟，放入偶联剂进行表面活化，温度为105℃，时间为5分钟，然后放入其余物料进行最终搅拌（搅拌的速度100rpm时间15min），温度为120℃后，放料冷却，备用；
2）把挤出设备预热到180-260℃，然后放入步骤1）制备好的物料，进行定量喂料，挤出机半塑化混炼（混炼温度是180-260℃）后，压缩强制挤出后变成三角或圆柱的型条状,然后进行规格切粒（按照客户要求，一般为15*15mm粒径），冷却；最后进行振动筛选，装箱。
3、切除的形状：最终形状如图1或图2所示。可以用于处理锌合金、铜、铝合金等金属工件的表面。
对比例1-5：
1、配方说明：对比例1-5是以实施例1为基础进行的改进为筛选时的配方，具体见表2。
表2：对比例1-5的配方（单位：g，或为重量百分比）
其中对比例1没有使用偶联剂；对比例2中PVC或PC或PVC和PC混合物用量较少为10；对比例3没有使用二辛脂；对比例4没有使用稳定剂；对比例5没有使用聚乙烯蜡。
2、制备方法：
采用实施例1的制备方法。
3、成形性：
对比例1，没有偶联剂，不能做出产品，显示PVC或PC或二者的混合物与无机粉体组合不相容。
对比例5，没有成形，显示聚乙烯蜡影响成形性。
实验例1：效果检测
1、样品：实施例1-5和对比例1-5提供的样品；
2、检测方法：
2.1耐磨性能：利用研磨抛光设备来检测本产品的耐磨程度。
2.2磨粒效果：把研磨石和金属同时一起放进研磨机器里，不加水，用实施例1-5或对比例1-5制备成型的磨粒去除金属表面的毛刺、氧化皮。
3、结果：
3.1耐磨性能检测结果见：表3
表3-1：实施例1-5的耐磨性能检测
表3-2：对比例1-5的耐磨性能检测
传统磨粒磨耗每小时百公斤0.8千克，表3结果显示，本申请实施例1-5的磨粒磨耗每小时百公斤0.025千克，比传统磨粒耐磨50倍以上；
对比例1中没有添加偶联剂，无机粉体和PVC或PC的粘结力降低，使得磨粒耐磨性能差；
对比例2中PVC或PC或PVC和PC混合物用量较少为10，虽然也具有耐磨效果，但是效果较差；
对比例3没有使用二辛脂，韧性降低，耐磨性能变差；
对比例4没有使用稳定剂，韧性降低，耐磨性能变差；
对比例5没有使用聚乙烯蜡没有成形，因此没有检测。
结果证明：本申请提供的实施例1-5的耐磨性能优异，偶联剂、二辛脂、稳定剂和聚乙烯蜡的组合，可以增加无机粉体和PVC或PC或二者混合物的粘结力，进而增加二者的耐磨性能。
磨粒性能检测：见图3-8
1）图8为没有打磨过的材料图。
2）图3-7结果显示，较图8没有打磨过的材料相比，实施例1-5打磨过的材料发亮；较对比例2-4相比，实施例1-5提供的磨粒性能优异，无水打磨金属表面，没有毛刺和氧化皮等物质存在；
对比例2-4的磨粒性能较差，说明偶联剂影响了耐磨性能。
由结果可以看出，本申请配方中除了无机物、PVC或PC或PVC和PC混合物外，偶联剂和稳定剂起到关键作用，最终制备的耐磨磨粒可以无水打磨金属表面，且打磨效果优异。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种耐磨磨粒，其原料包括以下成分：无机物、PVC或PC或PVC和PC混合物、CPE、ACR、稳定剂、偶联剂、硬脂酸、金属氧化物或金属硫酸盐、高岭土、二辛脂和蜡。
2.根据权利要求1所述的耐磨磨粒，其特征在于，耐磨磨粒的原料包括以下重量份的成分：无机物50-75份、PVC或PC或PVC和PC混合物15-40份、CPE5-8份、ACR 3-5份、稳定剂2-4份、偶联剂1-1.5份、硬脂酸0.5-1份、金属氧化物或金属硫酸盐1-10份、高岭土3-5份、二辛脂5-11份和蜡1-10份。
3.根据权利要求2所述的耐磨磨粒，其特征在于，所述耐磨磨粒的原料包括以下重量份的成分：无机物50-75份、PVC 或PC或PVC和PC混合物25-35份、CPE5-7份、ACR3-5份、稳定剂2-4份、偶联剂1-1.5份、硬脂酸0.5-1份、金属氧化物或金属硫酸盐1-10份、高岭土3-5份、二辛脂5-11份和蜡2-4%。
4.根据权利要求3所述的耐磨磨粒，其特征在于，所述耐磨磨粒的原料包括以下重量份的成分：无机物50-75份、PVC 25-35份或PC 10-30份、CPE 5-8份、ACR 3-5份、稳定剂2-4份、偶联剂1-1.5份、硬脂酸0.5-1份、金属氧化物或金属硫酸盐1-10份、高岭土3-5份、二辛脂5-11份和蜡2-4%。
5.根据权利要求1-4任一项所述的耐磨磨粒，其特征在于，无机物为金刚砂微粉、棕刚玉微粉、白刚玉微粉、二氧化硅微粉、碳化硅微粉、二氧化铝微粉、氧化锆微粉、石榴石微粉、高岭土微粉、氧化铈微粉或碳酸钙微粉。
6.根据权利要求1-4任一项所述的耐磨磨粒，其特征在于，PVC和PC的组合物，是按照质量比为1-3：1-3配比的PVC和PC。
7.根据权利要求1-4任一项所述的耐磨磨粒，其特征在于，所述稳定剂为硬脂酸锌，硬脂酸钙。
8.根据权利要求1-4任一项所述的耐磨磨粒，其特征在于，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂。
9.根据权利要求1-4任一项所述的耐磨磨粒，其特征在于，所述金属氧化物或金属硫酸盐为四氧化三铁或硫酸钡。
10.一种耐磨磨粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1）按照权利要求1-9任一项所述的耐磨磨粒原料配方称取各成分，备用；
2）成型：将无机物和PVC或PC或PVC和PC的混合物摩擦除湿，然后放入偶联剂进行表面活化，再加入其他物料搅拌，得到混合物料；
3）将步骤2）得到的混合物料混炼，然后挤压成型，切割成磨粒颗粒，然后冷却，即得。
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