本發(fā)明涉及研磨材料領(lǐng)域，具體涉及一種納米金剛石拋光皮及其制備方法。
背景技術(shù)：
普通砂紙等片狀柔性基體的拋光研磨材料由于其形狀不固定，通常只能用以手工拋光或者用以手動(dòng)工具拋光操作，不能用在機(jī)器設(shè)備上，使用這種普通拋光研磨材料不能提高效率，而且散熱不良，摩擦產(chǎn)生的熱量可能或?qū)е聮伖猱a(chǎn)品灼傷變色而影響整體拋光效果。
而傳統(tǒng)的化學(xué)機(jī)械拋光，包含磨料的拋光液，使用后的拋光液中含有大量磨料，磨料不能循環(huán)使用，導(dǎo)致整個(gè)化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程成本很高，因此出現(xiàn)了固結(jié)磨料化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)。與傳統(tǒng)化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)相比，固結(jié)磨料化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)中拋光液不含磨料，磨料固結(jié)在拋光墊中，減少了拋光液中磨料的消耗，降低了成本。但是，目前固結(jié)磨料拋光墊中磨料與拋光墊基體之間的結(jié)合力不夠，常常在拋光過(guò)程中拋光墊分離或磨料脫落進(jìn)入拋光液中，大大降低了研磨效率和造成研磨效果的損失，甚至使拋光工件表面產(chǎn)生損傷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，提供一種納米金剛石拋光皮及其制備方法，該拋光皮使用在機(jī)器設(shè)備上，散熱性能好，且拋光皮的整體性好，拋光皮表面磨料的逸出快慢適中，可以高效地從工件表面高效率除去玻璃、各種刀痕、淺擦痕等。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種納米金剛石拋光皮，其特征在于：由以下重量份數(shù)的原料組分制成：
本發(fā)明中，由多官能異氰酸酯和多元醇制備聚氨酯預(yù)聚體，聚氨酯預(yù)聚體與聚醚多元醇交聯(lián)固化，而少量聚醚多元醇接枝苯乙烯共聚物的加入，在聚氨酯成型過(guò)程中與聚氨酯分子進(jìn)行化學(xué)共混，兩者協(xié)同形成具有一定網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合聚氨酯彈性體，對(duì)拋光皮的硬度和耐磨性、回彈性起到較大的改善，磨料為納米金剛石保證其研磨硬度，通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑改性后，達(dá)到與聚氨酯彈性體的粘結(jié)性更佳的效果。最后制得的納米金剛石拋光皮，不僅具有較好的研磨硬度，且整體性好，內(nèi)部具有多孔，磨料納米金剛石與聚氨酯彈性體的粘合性好，不易脫落，在使用過(guò)程中，得以具有適中的逸出速度，使拋光皮的的壽命延長(zhǎng)。
進(jìn)一步地，所述納米金剛石的粒度為5～200nm。
進(jìn)一步地，所述多官能異氰酸酯選自4,4’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、1,4-環(huán)己基甲烷二異氰酸脂中的一種或幾種；所述多元醇選自1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,6-己二醇、二甘醇、乙二醇、三丙二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷和山梨糖醇中的一種或幾種。
進(jìn)一步地，所述發(fā)泡劑選自正戊烷、正己烷、正庚烷、異丁烷、異戊烷、四氫呋喃、石油醚、三氯氟甲烷、二氯二氟甲烷和二氯四氟乙烷中的一種或多種。
進(jìn)一步地，所述聚醚多元醇是聚氧化丙烯多元醇。
作為一種實(shí)施方式，所述聚醚多元醇接枝苯乙烯共聚物由以下方法制得：
(1)將重量份重量比為87:65的甲苯二異氰酸酯和甲基丙烯酸羥乙酯置于反應(yīng)釜中加熱攪拌，待溫度升至70℃時(shí)，反應(yīng)40min，再升溫至80℃，反應(yīng)2～3h；
(2)然后降溫至50℃，向反應(yīng)釜中加入2.72倍甲基丙烯酸羥乙酯重量的聚氧化丙烯三元醇，升溫至70℃，反應(yīng)40min，進(jìn)一步升溫至80℃，反應(yīng)2～3h；
(3)最后再降溫至50℃，向反應(yīng)釜中加入偶氮二異丁腈，再向反應(yīng)釜中加入3.23倍甲基丙烯酸羥乙酯重量的苯乙烯，升溫至75℃，反應(yīng)4h，所述偶氮二異丁腈的加入量為苯乙烯重量的0.3％，冷卻后即得聚醚多元醇接枝苯乙烯共聚物。
進(jìn)一步地，所述催化劑為辛酸亞錫、n,n-二甲基環(huán)己胺、雙(2-二甲氨基乙基)醚、三亞乙基二胺、羧酸鉀、1,3,5-三(二甲氨丙基)-六氫化三嗪和二月桂酸二丁基錫中的一種或多種。
本發(fā)明還提供一種納米金剛石拋光皮的制備方法，其特征在于步驟包括：
(1)按重量份稱取上述的原料組分；
(2)制備聚氨酯預(yù)聚體：由10～40份多官能異氰酸酯和10～60份多元醇反應(yīng)制得；
(3)改性納米金剛石：將30～80份的納米金剛石與3～60份硅烷偶聯(lián)劑溶于無(wú)水乙醇中，在沸點(diǎn)處冷凝回流反應(yīng)5h，離心、洗滌；
(4)將聚氨酯預(yù)聚體、改性納米金剛石和5～30份發(fā)泡劑、5～40份聚醚多元醇、5～40份聚醚多元醇接枝苯乙烯共聚物、1～10份催化劑和10～50份水的混合物倒入拋光皮模具中，混合攪拌均勻；
(5)將步驟(4)的模具及混合物置于烘箱中，在80～150℃下加熱8～10h；
(6)脫模后即得納米金剛石拋光皮。
進(jìn)一步地，所述步驟(2)聚氨酯預(yù)聚體的制備條件是80～120℃下，反應(yīng)2～3h。
優(yōu)選地，所述步驟(4)將混合物倒入拋光皮模具前，在模具表面噴涂一層脫模劑。
本發(fā)明制備的納米金剛石拋光皮具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)本發(fā)明的納米金剛石拋光皮為一體成型，其使用過(guò)程中完整性保持較好，可以在中速至高速，輕荷重至中荷重以及有水的機(jī)器環(huán)境中使用而能保護(hù)其自身形體完整性不變；
(2)由于本發(fā)明的納米金剛石拋光皮內(nèi)部結(jié)合度適中，拋光磨粒不易脫落，為從工件表面高效率除去玻璃，拋光皮表面逸出拋光磨粒的速度不快不慢，不會(huì)因過(guò)快逸出而導(dǎo)致拋光皮的過(guò)量損耗，也不會(huì)因過(guò)慢逸出而導(dǎo)致拋光皮表面因有結(jié)合劑材料固態(tài)膜變成打滑的釉膜面；
(3)本發(fā)明的納米金剛石拋光材料能精細(xì)地拋去銑磨產(chǎn)生的各種疵病(例如刀痕，淺擦痕等)，可以在合理時(shí)限內(nèi)把表面微粗糙度均方根值減小至小于2nm；
(4)本發(fā)明的納米金剛石拋光材料綜合成本低，新型環(huán)保，無(wú)毒無(wú)害，便于使用及推廣的特點(diǎn)，能夠有效提升金剛玻璃的加工效率，降低加工成本，減少對(duì)環(huán)境的污染，滿足高硬度材料研磨加工使用要求。
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種納米金剛石拋光皮，其制備方法如下：
(1)稱取以下重量份的原料：
(2)制備聚氨酯預(yù)聚體：由4,4’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯和1,3-丁二醇混合，在80℃下，反應(yīng)2～3h制得；
(3)改性納米金剛石：將粒徑為5nm的納米金剛石與硅烷偶聯(lián)劑kh550溶于無(wú)水乙醇中，在沸點(diǎn)處冷凝回流反應(yīng)5h，離心、洗滌；
(4)將聚氨酯預(yù)聚體、改性納米金剛石和發(fā)泡劑正戊烷、聚氧化丙烯二醇、聚醚多元醇接枝苯乙烯共聚物、n,n-二甲基環(huán)己胺和水的混合物倒入拋光皮模具中，混合攪拌均勻；
(5)將步驟(4)的模具及混合物置于烘箱中，在80℃下加熱8h；
(6)脫模后即得本實(shí)施例的納米金剛石拋光皮。
實(shí)施例2
一種納米金剛石拋光皮，其制備方法如下：
(1)稱取以下重量份的原料：
(2)制備聚氨酯預(yù)聚體：由異佛爾酮二異氰酸酯和山梨糖醇混合，在120℃下，反應(yīng)2～3h制得；
(3)改性納米金剛石：將粒徑為100nm的納米金剛石與硅烷偶聯(lián)劑kh560溶于無(wú)水乙醇中，在沸點(diǎn)處冷凝回流反應(yīng)5h，離心、洗滌；
(4)在拋光皮模具表面噴涂一層脫模劑，然后將聚氨酯預(yù)聚體、改性納米金剛石和發(fā)泡劑石油醚、聚氧化丙烯三醇、聚醚多元醇接枝苯乙烯共聚物、三亞乙基二胺和水的混合物倒入拋光皮模具中，混合攪拌均勻；所述聚醚多元醇接枝苯乙烯共聚物由以下方法制得：①將重量份重量比為87:65的甲苯二異氰酸酯和甲基丙烯酸羥乙酯置于反應(yīng)釜中加熱攪拌，待溫度升至70℃時(shí)，反應(yīng)40min，再升溫至80℃，反應(yīng)2～3h；②然后降溫至50℃，向反應(yīng)釜中加入2.72倍甲基丙烯酸羥乙酯重量的聚氧化丙烯三元醇，升溫至70℃，反應(yīng)40min，進(jìn)一步升溫至80℃，反應(yīng)2～3h；③最后再降溫至50℃，向反應(yīng)釜中加入偶氮二異丁腈，再向反應(yīng)釜中加入3.23倍甲基丙烯酸羥乙酯重量的苯乙烯，升溫至75℃，反應(yīng)4h，所述偶氮二異丁腈的加入量為苯乙烯重量的0.3％，冷卻后即得聚醚多元醇接枝苯乙烯共聚物。
(5)將步驟(4)的模具及混合物置于烘箱中，在120℃下加熱9h；
(6)脫模后即得本實(shí)施例的納米金剛石拋光皮。
實(shí)施例3
一種納米金剛石拋光皮，其制備方法如下：
(1)稱取以下重量份的原料：
(2)制備聚氨酯預(yù)聚體：由1,4-環(huán)己基甲烷二異氰酸脂和三羥甲基丙烷混合，在120℃下，反應(yīng)2～3h制得；
(3)改性納米金剛石：將粒徑為200nm的納米金剛石與硅烷偶聯(lián)劑kh570溶于無(wú)水乙醇中，在沸點(diǎn)處冷凝回流反應(yīng)5h，離心、洗滌；
(4)在拋光皮模具表面噴涂一層脫模劑，然后將聚氨酯預(yù)聚體、改性納米金剛石和發(fā)泡劑二氯四氟乙烷、聚氧化丙烯二醇、聚醚多元醇接枝苯乙烯共聚物、羧酸鉀和水的混合物倒入拋光皮模具中，混合攪拌均勻；
(5)將步驟(4)的模具及混合物置于烘箱中，在150℃下加熱1h；
(6)脫模后即得本實(shí)施例的納米金剛石拋光皮。
本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，如果對(duì)本發(fā)明的各種改動(dòng)或變形不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變形。