本發(fā)明涉及磨削拋光技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種濕式硬質(zhì)精拋輪拋光材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

砂紙等片狀柔性基體的拋光研磨材料由于形狀不固定，通常只能手工拋光或者用手動(dòng)工具進(jìn)行拋光，而且片狀拋光研磨材料散熱不良，摩擦產(chǎn)生的熱量可能會導(dǎo)致拋光產(chǎn)品灼傷變色而影響整體拋光效果?，F(xiàn)有的拋光材料在一定程度上可以減少摩擦熱量，但是其一般體積都比較大，在用手握持的時(shí)候使用不方便，而且握持時(shí)需要擠壓拋光材料形狀，使拋光面與工件之間的接觸面積變小，拋光材料無法得到有效利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種濕式硬質(zhì)精拋輪拋光材料及其制備方法，通過本發(fā)明制得的濕式硬質(zhì)精拋輪拋光材料在打磨過程中能實(shí)現(xiàn)物體細(xì)小間隙打磨，增加磨料與工件的接觸面積，提高磨削效率。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種濕式硬質(zhì)精拋輪拋光材料，包括以下重量份的組分：聚醚多元醇90～100份、多異氰酸酯40～60份、磨料30～40份、偶聯(lián)劑6～10份、擴(kuò)鏈劑8～10份、發(fā)泡劑3～6份、催化劑0.1～0.5份和水1～2份。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用聚醚多元醇與多異氰酸酯合成的聚氨酯材料具有微孔結(jié)構(gòu)，且質(zhì)地柔軟有彈性，有利于磨料分散其中，增加磨料與工件的接觸面積；并且通過偶聯(lián)劑對磨料表面進(jìn)行改性，使得磨料更容易與聚氨酯材料復(fù)合，從而提高拋光材料的拋光性能。

進(jìn)一步，所述聚醚多元醇為分子量2000～3000的聚醚二元醇和分子量500～1000的聚醚三元醇的混合物，且所述聚醚二元醇和聚醚三元醇的摩爾比為2:1～2.5:1。聚醚二元醇和聚醚三元醇分子量低、含有活潑基團(tuán)，混合后根據(jù)所含不同活性原子的數(shù)目可制得不同官能度的聚醚多元醇，控制聚醚二元醇和聚醚三元醇的摩爾比為2:1～2.5:1，能兼顧合成材料低粘度、高韌性的性能。

進(jìn)一步，所述聚醚多元醇的官能度為2～5。官能度過小，則參與化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán)數(shù)目少，交聯(lián)度不夠，導(dǎo)致合成材料較軟，拋光效果差；官能度過大，則導(dǎo)致合成材料的硬度和脆性過大，拋光時(shí)易造成工件表面劃傷。

進(jìn)一步，所述磨料為碳化硅、氧化鈰或氧化鋯，所述磨料的粒徑為1～5μm。碳化硅、氧化鈰和氧化鋯由于良好的耐磨性、導(dǎo)熱性和化學(xué)穩(wěn)定性，適于用作磨料；磨料的粒徑大小會影響拋光效果，若磨料粒徑小于1μm，顆粒較小，切削作用下降，拋光效率低；若磨料粒徑大于5μm，顆粒較大，拋光時(shí)易造成工件表面劃傷。

進(jìn)一步，所述多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、三苯基甲烷三異氰酸酯中的一種或兩種。甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯和三苯基甲烷三異氰酸酯中的nco基團(tuán)易與多元醇的oh基團(tuán)作用，生成帶有nco端基的聚氨酯預(yù)聚體。

進(jìn)一步，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑。硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑含有兩種不同化學(xué)性質(zhì)的反應(yīng)基團(tuán)，能夠同時(shí)和無機(jī)質(zhì)材料、有機(jī)質(zhì)材料進(jìn)行化學(xué)結(jié)合，因此用于表面處理，可提高聚氨酯材料與磨料的復(fù)合性能，有利于將磨料分散于聚氨酯中，增加磨料與工件的接觸面積。

進(jìn)一步，所述擴(kuò)鏈劑為丙三醇或乙二胺。丙三醇和乙二胺含有活性氫，帶有nco端基的聚氨酯預(yù)聚體與丙三醇和乙二胺反應(yīng)，可以拓展分子鏈，增加分子量，提高聚氨酯的力學(xué)性能。

進(jìn)一步，所述發(fā)泡劑為正戊烷、異丁烷、四氫呋喃或二氯二氟甲烷。正戊烷、異丁烷、四氫呋喃和二氯二氟甲烷具有較高的表面活性，經(jīng)加熱分解后能釋放出氣體，并在聚氨酯中形成細(xì)孔，增加吸附能力。

進(jìn)一步，所述催化劑為辛酸亞錫、油酸亞錫或二月桂酸二丁基錫的一種或兩種。辛酸亞錫、油酸亞錫和二月桂酸二丁基錫的活性高，極易被氧化，能夠促進(jìn)聚氨酯合成。

一種所述濕式硬質(zhì)精拋輪拋光材料的制備方法，包括以下步驟：

s1：將聚醚多元醇與多異氰酸酯混合，在60～90℃下反應(yīng)3～5h，制得聚氨酯預(yù)聚體；

s2：將磨料與偶聯(lián)劑混合，在100～200℃下反應(yīng)1～2h，制得改性磨料；

s3：將步驟s1所得聚氨酯預(yù)聚體與步驟s2所得改性磨料混合均勻澆入模具，并加入擴(kuò)鏈劑、發(fā)泡劑、催化劑和水進(jìn)行發(fā)泡，在100～150℃下反應(yīng)2～3h，冷卻后即得所述濕式硬質(zhì)精拋輪拋光材料。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的制備方法具有如下有益效果：

(1)通過兩步法，先分別制備聚氨酯預(yù)聚體和改性磨料，然后將兩者混合進(jìn)行發(fā)泡反應(yīng)，避免了一次性集中反應(yīng)嚴(yán)重放熱導(dǎo)致的泡孔分布差異大、拋光材料性質(zhì)變脆的問題；

(2)通過聚醚多元醇和多異氰酸酯的預(yù)聚反應(yīng)，并控制反應(yīng)溫度和反應(yīng)速度，制得的聚氨酯質(zhì)地柔軟有彈性，泡孔分布均勻，有利于磨料均勻分散其中，增加磨料與工件的接觸面積，實(shí)現(xiàn)物體細(xì)小間隙打磨，同時(shí)增大散熱面積，提高散熱性；

(3)通過偶聯(lián)劑對磨料表面進(jìn)行改性，使得磨料更容易與聚氨酯復(fù)合，大大提高磨削鋒利度和磨削效率，改善拋光材料的拋光性能，同時(shí)有效降低研磨拋光的工作強(qiáng)度。

為了更好地理解和實(shí)施，下面詳細(xì)說明本發(fā)明。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明公開了一種濕式硬質(zhì)精拋輪拋光材料，包括以下重量份的組分：聚醚多元醇90～100份、多異氰酸酯40～60份、磨料30～40份、偶聯(lián)劑6～10份、擴(kuò)鏈劑8～10份、發(fā)泡劑3～6份、催化劑0.1～0.5份和水1～2份。

具體的，所述聚醚多元醇為分子量2000～3000的聚醚二元醇和分子量500～1000的聚醚三元醇的混合物，且所述聚醚二元醇和聚醚三元醇的摩爾比為2:1～2.5:1。

具體的，所述聚醚多元醇的官能度為2～5。

具體的，所述磨料為碳化硅、氧化鈰或氧化鋯，所述磨料的粒徑為1～5μm。

具體的，所述多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、三苯基甲烷三異氰酸酯中的一種或兩種。

具體的，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑。

具體的，所述擴(kuò)鏈劑為丙三醇或乙二胺。

具體的，所述發(fā)泡劑為正戊烷、異丁烷、四氫呋喃或二氯二氟甲烷。

具體的，所述催化劑為辛酸亞錫、油酸亞錫或二月桂酸二丁基錫的一種或兩種。

本發(fā)明還公開了一種一種濕式硬質(zhì)精拋輪拋光材料的制備方法，包括以下步驟：

s1：將聚醚多元醇與多異氰酸酯混合，在60～90℃下反應(yīng)3～5h，制得聚氨酯預(yù)聚體；

s2：將磨料與偶聯(lián)劑混合，在100～200℃下反應(yīng)1～2h，制得改性磨料；

s3：將步驟s1所得聚氨酯預(yù)聚體與步驟s2所得改性磨料混合均勻澆入模具，并加入擴(kuò)鏈劑、發(fā)泡劑、催化劑和水進(jìn)行發(fā)泡，在100～150℃下反應(yīng)2～3h，冷卻后即得所述濕式硬質(zhì)精拋輪拋光材料。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的濕式硬質(zhì)精拋輪拋光材料，包括以下重量份的原料：聚醚多元醇100份、甲苯二異氰酸酯60份、碳化硅40份、硅烷偶聯(lián)劑10份、丙三醇10份、正戊烷5份、辛酸亞錫0.5份、水1份。其中，所述聚醚多元醇為分子量2000的聚醚二元醇和分子量500的聚醚三元醇以2:1的摩爾比混合所得的混合物；所述聚醚多元醇的官能度為3；所述碳化硅的粒徑為1μm。

所述濕式硬質(zhì)精拋輪材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按摩爾比為2:1取分子量2000的聚醚二元醇和分子量500的聚醚三元醇，置于反應(yīng)容器中攪拌混合均勻，制得聚醚多元醇。

(2)取步驟(1)所得聚醚多元醇100g與甲苯二異氰酸酯60g，加入到反應(yīng)釜中混合，并通入氮?dú)?，?0℃下反應(yīng)3h，制得聚氨酯預(yù)聚體。

(3)取碳化硅40g置于研磨機(jī)中研磨，得到平均粒徑為1μm的碳化硅微粒，然后將所得碳化硅微粒與硅烷偶聯(lián)劑10g加入到密煉機(jī)中混合，在100℃下反應(yīng)2h，制得改性碳化硅。

(4)將步驟(2)所得聚氨酯預(yù)聚體與步驟(3)所得改性碳化硅混合均勻澆入金屬模具，并加入丙三醇10g、正戊烷5g、辛酸亞錫0.5g和水1g進(jìn)行發(fā)泡，在100℃下反應(yīng)3h，冷卻后即得所述濕式硬質(zhì)精拋輪拋光材料。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的濕式硬質(zhì)精拋輪拋光材料，包括以下重量份的原料：聚醚多元醇90份、二苯基甲烷二異氰酸酯40份、碳化硅30份、硅烷偶聯(lián)劑6份、乙二胺8份、四氫呋喃3份、二月桂酸二丁基錫0.1份、水2份。其中，所述聚醚多元醇為分子量3000的聚醚二元醇和分子量1000的聚醚三元醇以2.5:1的摩爾比混合所得的混合物；所述聚醚多元醇的官能度為5；所述碳化硅的粒徑為2μm。

所述濕式硬質(zhì)精拋輪拋光材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按摩爾比為2.5:1取分子量3000的聚醚二元醇和分子量1000的聚醚三元醇，置于反應(yīng)容器中攪拌混合均勻，制得聚醚多元醇。

(2)取步驟(1)所得聚醚多元醇90g與二苯基甲烷二異氰酸酯40g加入到反應(yīng)釜中混合，并通入氮?dú)猓?0℃下反應(yīng)5h，制得聚氨酯預(yù)聚體。

(3)取碳化硅30g置于研磨機(jī)中研磨，得到平均粒徑為2μm的碳化硅微粒，然后將所得碳化硅微粒與硅烷偶聯(lián)劑6g加入到密煉機(jī)中混合，在200℃下反應(yīng)1h，制得改性碳化硅。

(4)將步驟(2)所得聚氨酯預(yù)聚體與步驟(3)所得改性碳化硅混合均勻澆入金屬模具，并加入乙二胺8g、四氫呋喃3g、二月桂酸二丁基錫0.1g和水2g進(jìn)行發(fā)泡，在150℃下反應(yīng)2h，冷卻后即得所述濕式硬質(zhì)精拋輪拋光材料。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用聚醚多元醇和多異氰酸酯制備得到的聚氨酯材料具有微孔結(jié)構(gòu)，且質(zhì)地柔軟有彈性，有利于磨料分散其中，增加磨料與工件的接觸面積；并且通過偶聯(lián)劑對磨料表面進(jìn)行改性，使得磨料更容易與聚氨酯材料復(fù)合，從而提高拋光材料的拋光性能。本發(fā)明通過兩步法，先分別制備聚氨酯預(yù)聚體和改性磨料，然后將兩者混合進(jìn)行發(fā)泡反應(yīng)，避免了一次性集中反應(yīng)嚴(yán)重放熱導(dǎo)致的泡孔分布差異大、拋光材料性質(zhì)變脆的問題，本發(fā)明制得的濕式硬質(zhì)精拋輪拋光材料的泡孔分布均勻，且質(zhì)地柔軟有彈性，能實(shí)現(xiàn)物體細(xì)小間隙打磨，增加磨料與工件的接觸面積，提高磨削效率，同時(shí)具有良好的散熱性。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。