一种纳米树脂砂轮及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及砂轮技术领域，尤其涉及一种纳米树脂砂轮及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着汽车、飞机等速度的不断提高，对传动、制动等摩擦材料的要求更加严格，而基体作为摩擦材料的重要组成部分一直是开发与研究的重点。酚醛树脂、环氧树脂、丁苯橡胶和聚四氟乙烯均可被用作摩擦材料的基体，但是环氧树脂、丁苯橡胶和聚四氟乙烯由于较差的耐磨性能、耐热性能和黏结性能限制了其在摩擦材料方面的应用。酚醛树脂在耐热性能、黏结性能、力学性能、成型加工性能和成本等方面的优势，使其成为复合摩擦材料最常用黏结剂基体材料。然而，纯酚醛树脂存在脆性大、韧性差、硬度高、耐热性不足、强度低及使用时噪音大等缺陷，极大影响摩擦材料性能，因此，对酚醛树脂进行改性是提高其综合性能的有效方法。
【发明内容】
[0003]本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种纳米树脂砂轮及其制备方法。
[0004]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种纳米树脂砂轮，它是由下述重量份的原料组成的:
纳米氧化铝20-30、明矾粉5-8、CBN磨料570-600、苯酚90-100、35-40%甲醛溶液96-110、硼酸5-7、六次甲基四胺2-6、苯胺13-20、凹凸棒土 38-40、纳米碳10-20、石油磺酸钙4-6、三乙醇胺0.7-1。
[0005]—种所述的纳米树脂砂轮的制备方法，包括以下步骤:
(1)将上述苯酚重量的68-75%、35-40%甲醛溶液重量的70-75%混合，搅拌均匀，加入氢氧化钠，调节PH为8-9，升高温度为70-75°C，保温搅拌1.6-2小时，加入硼酸，升高温度为110-120°C，减压脱水50-60分钟，加入混合体系重量2_3%的无水乙醇，搅拌均匀，先在80-90°C下加热8-10小时，然后在110-115°C下加热8_9小时，冷却，得硼酸酚醛树脂；
(2)将上述石油磺酸钙加入到3-4倍异丙醇中，搅拌均匀，加入纳米氧化铝，50-60°C下保温搅拌20-30分钟，得纳米醇液；
(3)将上述凹凸棒土加入到10-15mol/l氢氧化钠中，浸泡1_2小时，过滤，得滤液和滤渣；
(4)将上述滤渣与纳米碳混合，在600-700°C下煅烧40-50分钟，冷却至常温，得滤渣碳粉；
(5)在上述滤液中加入三乙醇胺，搅拌均匀后与纳米醇液混合，加入滤渣碳粉、明矾粉，送入120-130°C的油浴中，保温搅拌100-110分钟，出料冷却，离心分离，将固形物烘干，与CBN磨料混合，球磨均勾，得纳米复合球磨料；
(6)将上述六次甲基四胺、硼酸酚醛树脂混合，磨成细粉，过160-200目筛，得硼酸酚醛树脂粉；
(7)将剩余的苯酚、35-40%甲醛溶液混合，加入混合液重量1-1.5倍的丁酮，搅拌均匀，加热到80-85°C，滴加苯胺，滴加完毕后在上述温度下保温反应4-6小时，加热减压蒸馏至体系温度为100-105 °C，冷却，得苯并恶嗪单体；
(8)将上述硼酸酚醛树脂粉、苯并恶嗪单体混合，加入到混合料重量2-3倍的丁酮中，搅拌溶解，在76-80°C下真空干燥2.6-3小时，浓缩，在下述升温体系下进行固化，所述的升温体系为:80-90°C、50-60 分钟；100-110°C、100-120 分钟;130-140°C、40_50 分钟，为苯并恶嗪改性酚醛树脂；
(9)将上述苯并恶嗪改性酚醛树脂、纳米复合球磨料与剩余各原料混合，热压成型，所述的热压温度为160-170°C、压力390-410T、热压时间为30-32分钟，热压过程中每4_5分钟放汽一次；
(10)将上述热压成型后的树脂砂轮片根据需求的厚度叠装起来，用薄铁皮板隔开，放入预设好的硬化炉中硬化，硬化的升温体系为:100-120°C、4-5小时；125-140°C、7-8小时；150-170°C、1_2小时；180-185°C、8-9小时；停止加热后自然冷却，即得所述树脂砂轮。
[0006]本发明的优点是:
本发明的砂轮具有很好的热稳定性，这是由于在酚醛固化结构中引入了苯并恶嗪树月旨，它是一种含有苯环和N、0杂原子的双环化合物，所以热稳定性强；
本发明的砂轮硬度高，这是由于加入了苯并恶嗪单体，其在砂轮的热压和硬化过程中，易挥发物质少，降低了砂轮的气孔率，提高了致密性和硬度；
本发明的砂轮回转强度高，这是由于加入了苯并恶嗪单体，砂轮在固化后体积收缩小，减少了内应力和微裂纹；
本发明在砂轮在酚醛树脂中引入硼，提高了成品的综合性能，这是由于酚醛树脂是由C-C键来连接苯环，而硼酚醛树脂是由B-"键来连接苯环的，其中C-C的键能为347KJ/mol，B-0的键能为523KJ/mol，远高于C-C的键能，形成了含硼的三向交联结构，可以明显提高砂轮的耐热性、瞬时耐高温性、耐烧蚀性；
本发明加入的纳米氧化铝可以提高树脂与磨料间的粘结强度，同时提高磨料的抗氧化性，提高成品砂轮的抗溃散性。
【具体实施方式】
[0007]一种纳米树脂砂轮，它是由下述重量份的原料组成的:
纳米氧化铝20、明矾粉5、CBN磨料570、苯酚90、35%甲醛溶液96、硼酸5、六次甲基四胺2、苯胺13、凹凸棒土 38、纳米碳10、石油磺酸钙4、三乙醇胺0.7。
[0008]—种所述的纳米树脂砂轮的制备方法，包括以下步骤:
(1)将上述苯酚重量的68%、35%甲醛溶液重量的70%混合，搅拌均匀，加入氢氧化钠，调节PH为8，升高温度为70°C，保温搅拌1.6小时，加入硼酸，升高温度为110°C，减压脱水50分钟，加入混合体系重量2%的无水乙醇，搅拌均匀，先在80°C下加热8小时，然后在110°C下加热8小时，冷却，得硼酸酚醛树脂；
(2)将上述石油磺酸钙加入到3倍异丙醇中，搅拌均匀，加入纳米氧化铝，50°C下保温搅拌20分钟，得纳米醇液； (3)将上述凹凸棒土加入到lOmol/Ι氢氧化钠中，浸泡1小时，过滤，得滤液和滤渣；
(4)将上述滤渣与纳米碳混合，在600°C下煅烧40分钟，冷却至常温，得滤渣碳粉；
(5)在上述滤液中加入三乙醇胺，搅拌均匀后与纳米醇液混合，加入滤渣碳粉、明矾粉，送入120°C的油浴中，保温搅拌100分钟，出料冷却，离心分离，将固形物烘干，与CBN磨料混合，球磨均勾，得纳米复合球磨料；
(6)将上述六次甲基四胺、硼酸酚醛树脂混合，磨成细粉，过160目筛，得硼酸酚醛树脂粉；
(7)将剩余的苯酚、35%甲醛溶液混合，加入混合液重量1倍的丁酮，搅拌均匀，加热到80°C，滴加苯胺，滴加完毕后在上述温度下保温反应4小时，加热减压蒸馏至体系温度为100°C，冷却，得苯并恶嗪单体；
(8)将上述硼酸酚醛树脂粉、苯并恶嗪单体混合，加入到混合料重量2倍的丁酮中，搅拌溶解，在76°C下真空干燥2.6小时，浓缩，在下述升温体系下进行固化，所述的升温体系为:80。。、50分钟;100。。、100分钟;130。。、40分钟，为苯并恶嗪改性酚醛树脂；
(9)将上述苯并恶嗪改性酚醛树脂、纳米复合球磨料与剩余各原料混合，热压成型，所述的热压温度为160°C、压力390T、热压时间为30分钟，热压过程中每4分钟放汽一次；
(10)将上述热压成型后的树脂砂轮片根据需求的厚度叠装起来，用薄铁皮板隔开，放入预设好的硬化炉中硬化，硬化的升温体系为:100°C、4小时；125°C、7小时；150°C、1小时；180°C、8小时；停止加热后自然冷却，即得所述树脂砂轮。
[0009] 性能测试:
热分解温度:彡420 °C ；
回转强度140m/s
磨耗实验:用相同重量、相同规格的市售的酚醛树脂砂轮和本发明的砂轮，重量均为lkg，分别以同样的方式连续切割槽钢，市售的酚醛树脂砂轮切割后的砂轮重量为973g，本发明的砂轮切割后的重量为982g，磨耗小，耐用度高。
【主权项】
1.一种纳米树脂砂轮，其特征在于它是由下述重量份的原料组成的: 纳米氧化铝20-30、明矾粉5-8、CBN磨料570-600、苯酚90-100、35-40%甲醛溶液96-110、硼酸5-7、六次甲基四胺2-6、苯胺13-20、凹凸棒土 38-40、纳米碳10-20、石油磺酸钙4-6、三乙醇胺0.7-1。2.一种如权利要求1所述的纳米树脂砂轮的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将上述苯酚重量的68-75%、35-40%甲醛溶液重量的70-75%混合，搅拌均匀，加入氢氧化钠，调节PH为8-9，升高温度为70-75°C，保温搅拌1.6-2小时，加入硼酸，升高温度为110-120°C，减压脱水50-60分钟，加入混合体系重量2_3%的无水乙醇，搅拌均匀，先在80-90°C下加热8-10小时，然后在110-115°C下加热8_9小时，冷却，得硼酸酚醛树脂； (2)将上述石油磺酸钙加入到3-4倍异丙醇中，搅拌均匀，加入纳米氧化铝，50-60°C下保温搅拌20-30分钟，得纳米醇液； (3)将上述凹凸棒土加入到10-15mol/l氢氧化钠中，浸泡1_2小时，过滤，得滤液和滤渣； (4)将上述滤渣与纳米碳混合，在600-700°C下煅烧40-50分钟，冷却至常温，得滤渣碳粉； (5)在上述滤液中加入三乙醇胺，搅拌均匀后与纳米醇液混合，加入滤渣碳粉、明矾粉，送入120-130°C的油浴中，保温搅拌100-110分钟，出料冷却，离心分离，将固形物烘干，与CBN磨料混合，球磨均勾，得纳米复合球磨料； (6)将上述六次甲基四胺、硼酸酚醛树脂混合，磨成细粉，过160-200目筛，得硼酸酚醛树脂粉； (7)将剩余的苯酚、35-40%甲醛溶液混合，加入混合液重量1-1.5倍的丁酮，搅拌均匀，加热到80-85°C，滴加苯胺，滴加完毕后在上述温度下保温反应4-6小时，加热减压蒸馏至体系温度为100-105 °C，冷却，得苯并恶嗪单体； (8)将上述硼酸酚醛树脂粉、苯并恶嗪单体混合，加入到混合料重量2-3倍的丁酮中，搅拌溶解，在76-80°C下真空干燥2.6-3小时，浓缩，在下述升温体系下进行固化，所述的升温体系为:80-90°C、50-60 分钟；100-110°C、100-120 分钟;130-140°C、40_50 分钟，为苯并恶嗪改性酚醛树脂； (9)将上述苯并恶嗪改性酚醛树脂、纳米复合球磨料与剩余各原料混合，热压成型，所述的热压温度为160-170°C、压力390-410T、热压时间为30-32分钟，热压过程中每4_5分钟放汽一次； (10)将上述热压成型后的树脂砂轮片根据需求的厚度叠装起来，用薄铁皮板隔开，放入预设好的硬化炉中硬化，硬化的升温体系为:100-120°C、4-5小时；125-140°C、7-8小时；150-170°C、1_2小时；180-185°C、8-9小时；停止加热后自然冷却，即得所述树脂砂轮。
【专利摘要】本发明公开了一种纳米树脂砂轮，它是由下述重量份的原料组成的：纳米氧化铝20-30、明矾粉5-8、CBN磨料570-600、苯酚90-100、35-40%甲醛溶液96-110、硼酸5-7、六次甲基四胺2-6、苯胺13-20、凹凸棒土38-40、纳米碳10-20、石油磺酸钙4-6、三乙醇胺0.7-1。本发明加入的纳米氧化铝可以提高树脂与磨料间的粘结强度，同时提高磨料的抗氧化性，提高成品砂轮的抗溃散性。
【IPC分类】C08G8/28, B24D18/00, B24D3/28, C09K3/14, B24D3/34
【公开号】CN105252438
【申请号】CN201510651493
【发明人】黄浩
【申请人】芜湖市鸿坤汽车零部件有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年10月9日