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(shù)：

1、隨著人們經(jīng)濟(jì)水平的提高，碳化硅、藍(lán)寶石、精密陶瓷等材料在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)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(lǐng)域，多采用超細(xì)碳化硅磨料拋光輪，氧化鈰粉配合拋光盤或者游離磨料進(jìn)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(zhì)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(jià)格較貴，成本較高，而且拋光時(shí)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(yán)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(jié)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(shí)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(gè)小時(shí)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(jié)構(gòu)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(fù)合結(jié)合劑砂輪，包括砂輪基體及粘結(jié)在基體外側(cè)的磨料層，磨料層中的復(fù)合結(jié)由聚乙烯醇縮丁醛樹脂、天然橡膠、硫化劑、硫化促進(jìn)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(zhì)量的加工要求，但是天然橡膠耐氧性差、容易老化變質(zhì)，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(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)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(zhì)、使用壽命長的精密拋光砂輪。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)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(jié)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(jìn)劑4-5份、改性聚氨酯20-30份。

4、在一些實(shí)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(yīng)容器，在75-85℃反應(yīng)4-5h，得到物質(zhì)a；

6、(2)將步驟(1)得到的物質(zhì)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(yīng)2-3h，萃取，合并有機(jī)層，洗滌，干燥，得到物質(zhì)b；

7、(3)將步驟(2)得到的物質(zhì)b加入氯仿中升溫至45-55℃，加入氫氧化鈉，反應(yīng)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(shí)際使用中，需要對天然橡膠進(jìn)行加工和處理，以提高其性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，因此本領(lǐng)域人員對天然橡膠進(jìn)行改性，在其分子鏈的部分雙鍵上接枝環(huán)氧基團(tuán)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(tuán)的引入增大了分子極性，提高了橡膠與其他物質(zhì)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(diǎn)。

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(yīng)，得到的物質(zhì)a與環(huán)氧化天然橡膠進(jìn)行反應(yīng)，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(zhì)a與環(huán)氧化天然橡膠進(jìn)行反應(yīng)，消耗了環(huán)氧天然橡膠的部分雙鍵，進(jìn)一步改進(jìn)了環(huán)氧天然橡膠不耐老化的缺點(diǎn)，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(tuán)的存在增強(qiáng)了其疏水性，防止在炎熱天氣下或摩擦生熱導(dǎo)致橡膠吸潮變粘縮短砂輪的使用壽命，同時(shí)影響拋光效果；此外，主鏈支鏈都具有環(huán)氧基團(tuán)有利于形成網(wǎng)狀的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，沒食子酸甲酯的羥基可與聚氨酯的異氰酸根反應(yīng)，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(shí)施方式中，所述沒食子酸酯與環(huán)氧氯丙烷的質(zhì)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(zhì)量比，使沒食子酸酯的部分羥基與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)，不影響沒食子酸酯的抗老化性。

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

13、本發(fā)明限定物質(zhì)a與環(huán)氧天然橡膠的質(zhì)量比，使環(huán)氧天然橡膠的雙鍵與之反應(yīng)，同時(shí)保留部分雙鍵參與硫化，形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

14、在一些實(shí)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(nèi)酯二元醇、異佛爾酮二異氰酸酯、催化劑加入反應(yīng)容器，在75-85℃，氮?dú)獗Ｗo(hù)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(yīng)0.5-2h，干燥，得到改性聚氨酯。

15、聚氨酯具有良好的拉伸強(qiáng)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(shí)留下很少的劃痕，一方面可能是由于擴(kuò)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(jié)構(gòu)，進(jìn)一步增強(qiáng)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(shí)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(jìn)磨料層中，減少了被磨工件表面的劃痕，當(dāng)砂輪變涼，氫鍵重新形成，砂輪恢復(fù)硬度，仍具有較高的鋒利度，滿足拋光的需求。

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

17、本發(fā)明限定聚己內(nèi)酯二元醇與異佛爾酮二異氰酸酯的質(zhì)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(yīng)。

18、在一些實(shí)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(zhì)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(zhì)量比一方面增強(qiáng)了聚氨酯的穩(wěn)定性，另一方面可以彌補(bǔ)為了提高聚氨酯的硬度異佛爾酮二異氰酸酯加入較多，導(dǎo)致聚氨酯柔韌性下降的缺陷。

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

21、在一些實(shí)施方式中，所述硫化促進(jìn)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(jī)中，之后再加入金剛石、硫化劑、硫化促進(jìn)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(jī)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(shí)間為50-70s；二段溫度為98-103℃、壓力為2.8-3.2mpa，加壓時(shí)間為110-140s；三段溫度為118-123℃、壓力為4.8-5.2mpa，加壓時(shí)間為110-130s；四段溫度為123-128℃、壓力為5.8-6.2mpa，加壓時(shí)間為13-17min；

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

26、與現(xiàn)有技術(shù)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(shí)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(yīng)，得到的物質(zhì)a與環(huán)氧化天然橡膠進(jìn)行反應(yīng)，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(tuán)有利于形成網(wǎng)狀的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，沒食子酸甲酯的羥基可與聚氨酯的異氰酸根反應(yīng)，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(jìn)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(shí)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(jìn)磨料層中，減少了被磨工件表面的劃痕，當(dāng)砂輪變涼，氫鍵重新形成，砂輪恢復(fù)硬度，仍具有較高的鋒利度，滿足拋光的需求。