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树脂磨具常见结合剂用树脂特性介绍

树脂结合剂用来把松散的磨料黏结起来,固结成一定形状,经过加热固话使其具有一定的硬度、强度和磨削性能、树脂结合剂由黏结剂(树脂)和各种填料组成。填料的种类和用量对结合剂的物理力学性能影响很大。因此,必须合理选用填料的种类和用量。

树脂结合剂应具备以下性能:良好的黏结性能,结合剂强度要高,硬度要合适;良好的耐热性,有利于提高磨削加工效率和降低磨削工件表面粗糙度;良好的经济性及环保性。

国内外制造树脂磨具的树脂主要是人造酚醛树脂、环氧树脂、聚砜树脂、聚酰胺等。为石英磨具产生的特殊要求,以酚醛树脂为主,加入一定量的其他树脂。如酚醛-环氧树脂、酚醛-聚酰胺等。

主要生产原料是苯酚、二甲酚、多元酚等酚类、甲醛、乙醇糠醛等醛类,催化剂,如盐酸、硫酸、草酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氧化镁等。

酚醛树脂的生产工艺流程 如下:

酚与醛的所聚反应可在加压、常压及减压等条件下进行。通常是在酸性或碱性介质中进行常压锁具反应。

酚醛树脂分为热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂。热塑性分权是指的密度为1.18~1.32g/cm3。软化点为85~110℃。游离酚质量分数为3.5%~7%,常温下为白色或淡黄色半透明固体粉末,在空气中易吸收水分。树脂粉不加硬化剂,能溶于乙醇、丁醇、丙酮等溶剂中。在硬化剂作用下,树脂粉经加热可变为热固性树脂。热塑性酚醛树脂的软化点搞,其磨具的抗拉强度高。软化点的高低对磨具硬度影响并不明显,但对于磨具制造工艺的可行性影响较大。软化点低(85℃),树脂粉易发黏,易结块,易造成成形料结块,给制造带来不便。软化点过高,则成形料可塑性差,且影响磨具的成型强度,特别是对薄片砂轮影响更大。

树脂粉的粒度大多属于F240及更细粒度,树脂粉粒度过细易结块,粒度过粗则成形料不易混匀,影响磨具硬度与强度。树脂粉易在空气中吸水而结块变硬,给生产带来不便,且影响磨具的强度和硬度。实验表明,树脂粉的湿度由0.176%增至4.23%的磨具试块的硬度降低两个小级,强度降低20%。

热塑性酚醛树脂的硬(固)化剂是乌洛托品,与水作用生成CH2O,甲醛先与线性树脂中苯环的邻对位作用生成羟甲基物,之后进一步缩聚生成王庄结构,固化剂加入量不足,树脂硬化不完全,影响磨具的强度和硬度,加入量过多,多余的固化剂并不与树脂粉结合,在硬化过程中分解挥发,使磨具的气孔增多,降低磨具硬度与强度。

热固性酚醛树脂液在常温下是一种淡黄色至深褐色的粘性液体,密度为1.16 ~ 1.20g /cm3,黏度为60~200s(4号杯法),能溶于乙醇、丙酮及糠醛中,经加热也可溶于水。其化学性能不稳定, 常温下存放,能缓慢的进行缩聚反应,黏度增大,在110~120℃保持2h,则失去流动性,变为弹性或脆性物。加热至230℃以上,则树脂液开始炭化,温度越高,炭化程度越深,当达到500℃时,则完全烧毁。树脂液的黏度为100~500s(杯法)时常做结合剂,黏度在30~200s范围内,常将树脂液做树脂粉的润滑剂。合适的黏度可获得结合剂适宜的可塑性。黏度太低时,成形料的流动性大,可塑性差,容易粘模,制成的磨具坯体机械强度低;粘度太高,则成形料太硬,不易混匀,不利于压型时摊料,影响磨具组织均匀性和机械强度。实践证明,树脂液的杯法黏度为100~500s时,质量稳定,对磨具硬度影响很小。

热固性树脂在180℃温度下,缩聚硬化后的质量成为固体质量。固体含量在不同程度上耵磨具的硬度与强度,固体含量低,则制成的磨具硬度和强度下降,生产中必须控制树脂液的固体含量。

以氨水为催化剂制成的树脂液结合剂粘结强度大,耐火性好;以氢氧化钠为催化剂制成的树脂结合剂的粘结强度和耐火性较差。

酚醛树脂结合剂固化后,具有较高的耐火性和良好的力学性能,但结构中的酚羟基与亚甲基易氧化,使耐热性与耐氧化性收到影响,亚甲基的存在使固化后的结合剂显现一定的脆性等弱点,需要改性加以克服。酚醛树脂改性是加入添加剂,改变树脂的一些性质。改性树脂有酚醛-缩醛树脂、酚醛-环氧树脂、硼酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂等。

是指含有环氧基团的高分子化合物或反应中能生成环氧基团的化合物与某些组成中具有活泼氢氧基团的物质相互作用而成的线型聚合物。环氧树脂有缩水甘油基型环氧树脂、环氧化烯烃、新型环氧树脂三类。我国通用的环氧树脂为E-型环氧树脂,它是由环氧氯丙烷和双醛A(二酚基丙烷)两种单体,在碱性催化剂(NO2OH)作用下,逐步聚合而成的双醛A型环氧树脂。环氧树脂中含环氧基的多少是一项重要指标。

环氧树脂常压下为淡黄色至琥珀色的透明液体或固体,能溶于丙酮、加班呢、二甲苯等有机溶液中,它是线型结构,自身不会固话,只有加入硬化剂使其线型结构交联成网状或体型结构,形成不溶物,才具有优良的使用性能,固化物的性能取决于硬化剂的种类与用量。硬化剂是环氧树脂结合剂中重要的组成部分。

硬化剂根据所需要的温度,可分为加热硬化剂和室温硬化剂;根据化学结构类型可分为胺类硬化剂、酸酐类硬化剂、树脂类硬化剂、咪唑类硬化剂;按硬化剂的形态可分为液体硬化剂和固体硬化剂,树脂磨具结合剂常用的硬化剂有:胺类,包括己二胺、间苯二胺、三乙醇胺;树脂类,包括聚酰胺树脂、酚醛树脂;酸酐类,包括顺丁烯酸酐、邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸二酐;咪唑类,包括α-甲基咪唑、2-乙基-4甲基咪唑。

环氧树脂结合剂有如下特点。

可黏结金属与分金属。以环氧树脂作为结合剂的磨具比酚醛树脂磨具强度高。

其收缩率很小约(2%),若加入填充剂,其制作收缩率仅有0.25%~1.25%,线胀系数小(60×10-6℃-1)。适于制造细粒度,高密度磨具。

可耐有机溶剂和各种化学试剂。

环氧树脂磨具在磨削接触区的瞬时温度可达800~1000℃,环氧树脂在磨削热作用下,易发生炭化,丧失对磨料的保持能力,使磨粒过早脱落,加大磨具损耗。在相同工艺条件下,环氧树脂磨具比酚醛树脂磨具的磨损量高3~5倍,加上价格昂贵,环氧树脂磨具未被广泛应用于磨具制造,常用语珩磨轮、细粒度抛光轮、磨转子槽砂轮、高速磨片等特殊磨具制造。另外,与酚醛树脂混用组成酚醛-环氧改性树脂,可提高磨具质量。

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