磨料制品、组合物及其制备方法

专利名称：磨料制品、组合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及磨料制品及其制备方法以及用于制备该磨料制品的组合物。具体地说，本发明涉及含有超硬磨粒的固结磨具。
背景技术：
术语“超硬磨料”通常是指特别硬的研磨材料。一般而言，“常规”磨料(例如氧化铝和碳化硅)的硬度在2000-2500kg/mm2的范围内，而对于立方氮化硼(cBN)和金刚石这样的“超硬磨料”，它们的硬度分别在4500kg/mm2和8000kg/mm2的数量级上。
有多种含有超硬磨粒(例如金刚石和立方氮化硼)的固结磨料制品。这类磨料制品的例子包括镗磨油石、磨光棒、锯条、切削棒、磨头、粗砂轮、砂轮修整工具、杯形砂轮、钹形砂轮、磨轮和翼片砂轮。
磨轮通常包括轮毂和工作轮缘，该工作轮缘被固定在轮毂的外围。所述轮毂可由金属、树脂塑料或其组合物制成，并且通常具有便于将其安装到研磨机上的装置。所述的工作轮缘可能是单个环状的部件，也可能是由多段构成的。该工作轮缘通常含有超硬磨粒，这些超硬磨粒分散在金属基质、玻璃基质或者热固性树脂(例如酚醛树脂、脲醛树脂或三聚氰胺甲醛树脂)中。使用热固性树脂是因为它们能够经受住磨轮操作过程中产生的高温，并且这还因为许多热固性树脂所具有的脆性能够使它们在研磨过程中破碎。
使用热固性树脂制造固结磨料制品(例如磨轮)的生产过程通常是繁冗而缓慢的。通常，这些制品是通过压铸模法或定容模制法(constant volume molding)制成的，其中，模具中填充有精确体积的颗粒状的磨料填料和粘结剂。粘结剂的形式可以是粉末状、液体或其组合。模具的容积必须被非常精确地填满，使得填充物的顶部和底部与模具壁齐平，因为加热是通过传导来进行的，而这种加热取决于模具和热压板之间的表面的充分接触。模制材料的导热性通常都较差，因此，可能必须将粉末混合物加热数小时，以确保磨料制品整体都充分固化。模制过程还会产生排放物，这些排放物不仅令人感觉不舒服，而且会造成不利的环境后果。
人们已经提出了采用注射成型法来制造树脂固结磨料制品。
例如，专利文献EP 0551714公开了这样一种磨料制品，其包含模制成的研磨体，该研磨体是用均匀地散布有研磨材料和次级填料的聚合物材料经注射成型而制成的，并且该研磨体包含1-20体积％的金刚石硬质磨粒、5-80体积％的次级填料、以及5-90体积％的可热成型的聚合物，该聚合物选自其软化点温度大于100℃而小于250℃的热塑性聚合物材料、以及热固性聚合物。含有这种热塑性聚合物材料的树脂固结磨料制品的热性质并不适合于所有的应用。
人们还提出了使用软化点温度较高的热塑性聚合物作为粘结剂树脂来制造树脂固结磨料制品。例如，美国专利No.5,314,512公开了一种制备注射成型的锯片刀头的方法，该方法包括以下步骤(a)在约280-400℃下、在注射成型机的机筒内将分散在无孔的热塑性聚合物基质中的大量超硬磨粒加热，其中，该锯片刀头中的磨料含量为至少4体积％；(b)在约70-150MPa的压力下将步骤(a)中所述的加热的产物注射到模具中；以及(c)将步骤(b)中所述的注射的产物在约35MPa到约75MPa的压力下、在所述模具中保持至少约2秒到约10秒。
发明概述本发明的一个方面是提供一种组合物，该组合物包含超硬磨粒；热塑性聚合物，其加工温度为至少280℃；以及填料，其中，所述热塑性聚合物的量足以粘结所述组合物，所述填料包括球状颗粒，该球状颗粒的量占所述组合物的体积的至少40％。
本发明的第二个方面是提供一种由上述组合物制成的固结磨料制品，该固结磨料制品包含多个磨粒，所述磨粒被粘结介质粘结在一起而形成成型体。
本发明的另一个方面是提供一种制备固结磨料制品的方法，该方法包括在280℃到小于等于400℃的温度范围内加热上述组合物，从而得到加热的组合物；将所述的加热的组合物注射到模具中；以及将所述的加热的组合物冷却，从而得到固结磨料制品。
在注射之前，可在至少150℃到小于等于250℃的温度范围内方便地加热所述模具。注射压力一般在至少70MPa到小于等于210MPa的范围内。
在本发明的上下文中所用的术语“超硬磨粒”是指硬度大于4000kg/mm2的磨粒。
根据本发明，用于制造固结磨料制品的组合物包含超硬磨粒、以及结晶熔点相对较高的热塑性聚合物，通过加入用量相对较高的球状颗粒作为填料可以使该组合物在以下方面得到改善不会很困难就可以将该组合物注射成型，并且就工件材料去除量来说，所得到的磨料制品通常表现出优良的性能。
已经发现的是平均粒径为至少10微米到小于等于2000微米的球状填料可以的量占所述组合物的体积的至少40％到小于等于70％(或者甚至更高)的高填料含量来使用，所述球状填料使所述组合物具有适合于注射成型的粘度。很多常规填料是不规则形状的颗粒或者针状的颗粒。在注射成型的过程中，填料颗粒必须彼此相对流动，而不规则形状的颗粒之间的摩擦力较大并阻碍流动，因此会使组合物的粘度增大。与此形成对比的是，球状颗粒易于彼此相对流动，并且使得由颗粒间的摩擦力所造成的粘度增大显著降低，因此可以顺利地使用较高的填料含量进行注射成型。


图1是被各个例子中的研磨轮所去除掉(切削)的瓷砖的质量的条形图；图2是各个例子中的研磨轮的质量损失的条形图；以及图3是各个例子中的研磨轮的金刚石效率指数的条形图。
发明详述适合用于本发明的球状填料颗粒包括玻璃球、陶瓷球及其混合物。优选的填料颗粒包括钠钙硼硅酸盐(soda-lime borosilicate)玻璃球、碳酸钙球和二氧化硅-氧化铝陶瓷球。填料颗粒的平均粒径一般为至少10微米到小于等于2000微米(或者更大)，优选为至少10微米到小于等于400微米。平均粒径为至少25微米到小于等于50微米的颗粒是特别有用的。
球状颗粒的量占组合物的体积的至少40％、45％或50％到小于等于60％、65％或70％；例如，占组合物的体积的至少45％到小于等于65％，优选为占组合物的体积的至少50％到小于等于60％。
本发明的组合物可以含有少量其它填料，例如碳化硅、氧化铝、铜粉、铝粉、二氧化硅、玻璃纤维等，只要这些其它填料不会对该组合物的熔体粘度产生不利影响以至于阻碍注射成型即可。
通常根据磨料制品最终使用时可能产生的温度来选择热塑性聚合物。热塑性聚合物的加工温度为至少280℃，一般为280-420℃，优选为280-400℃。加工温度是聚合物在压力下产生流动从而使其适合于注射成型时的温度。热塑性聚合物的加工温度在文献中被广泛引用。
热塑性聚合物通常选自工程热塑性塑料，例如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚芳醚酮、聚芳醚醚酮、聚(酰胺-酰亚胺)(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚亚芳基硫醚(PAS)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)和液晶聚合物(LCP)。这类材料是市售易得的。例如，PEEK可购自英国Victrex plc公司，商品名为“VICTREX”；PPS可购自美国Fortron Industries公司，商品名为“FORTRON”。
在聚合物基质中可以同时使用两种或多种聚合物，以利用每一种聚合物的有利特性。例如，可以将液晶聚合物(LCP)与聚醚醚酮(PEEK)结合使用，这样，LCP的较低的熔体粘度可有助于粘度相对较高的PEEK获得自由流动性。
热塑性聚合物的量足以粘结组合物，其含量通常占组合物的体积的至少20％、30％或35％到小于等于45％、50％或59％或更多；例如，占组合物的体积的至少30％到小于等于50％，优选为占组合物的体积的至少35％到小于等于45％。
本发明所用的超硬磨粒一般选自金刚石、立方氮化硼及其混合物。超硬磨粒的平均粒径为至少30微米到小于等于300微米或更大，通常为至少50微米到小于等于150微米，优选为至少90微米到小于等于105微米。超硬磨粒通常占组合物的体积的至少2.5％到小于等于20％，优选为占组合物的体积的5％左右。
可以使用的金刚石的实例是树脂粘结型级别200/230，可为商品名为“EDA 2021”的产品；树脂粘结型级别140/170，可为商品名为“SYN GREEN”和“SYN BLACK”的产品；以及金属粘结型级别140/170，可为商品名为“EDA2050”的产品，上述这些产品均购自位于英国伦敦市的Edel Industrial Diamond(EID)公司。各种金刚石级别的粒径是200/230＝63-75微米；140/170＝90-105微米。LGD10120/140(105-125微米)和LGD 10 100/120(125-150微米)可购自位于美国加利福利亚州San Jose市的Longer公司。
可以使用金刚石团块颗粒，其中团块的粒径大于360微米。
“金属粘结型”和“树脂粘结型”的金刚石是超硬磨料工业领域所认可的两种名称，这是指它们常被用于其中的配制物类型。“金属粘结型”金刚石通常用于主要由金属构成的超硬磨料制品中，而“树脂粘结型”金刚石通常用于主要由有机树脂构成的超硬磨料制品中。“金属粘结型”金刚石与“树脂粘结型”金刚石二者的不同之处在于金属粘结型金刚石通常在外观上显得更接近块状、并且更有韧性。因为金属粘结应用比树脂粘结应用更费力，使得金属粘结型金刚石必须能经受得住环境的苛刻性，所以对金属粘结型金刚石要求更高的韧性。另一方面，树脂粘结型金刚石通常更脆并且不太成块状，这样设计是为了使之破碎并且“自锐”，从而使得未用过的金刚石不断地暴露在切削界面处。“块状”是指金刚石颗粒的形状，其反过来又作为金刚石性能的指标。成块状的金刚石的形状接近立方八面体的几何形状，并且得到韧性极高的耐磨的金刚石；而不太成块状的金刚石接近针状，通过“自锐”机理而破碎，形成碎片。
已经发现的是偶联剂、特别是颗粒状的偶联剂的存在，可以通过降低组合物的熔体粘度来改善其成型性能。据推测，偶联剂可以变成与带电荷的填料和/或磨粒结合在一起的状态，这样就易于减少颗粒之间的接触，从而降低注射成型过程中颗粒之间的摩擦阻力。合适的偶联剂包括有机硅、锆铝酸酯(zircoaluminate)、锆酸酯和钛酸酯。通常偶联剂的量为填料的重量的至少0.1％到小于等于2％。可以将偶联剂直接施加到由粘结介质、磨粒和填料构成的混合物中。可供选用的另一种方式是，可以用偶联剂对磨粒和/或填料进行预处理。
可以采用常规设备进行注射成型加工。合适的注射模具结构或型腔是根据磨料制品所需的形状而准备的。将磨料组合物的各组分混合并在一定的温度下加热，从而达到适合于注射成型的粘度。所述温度通常取决于热塑性材料的熔体粘度、填充度以及是否存在偶联剂等因素。一般，该温度为至少280℃到小于等于400℃。通常在至少70MPa到小于等于210MPa的注射压力下将加热的组合物注射到模具中。可将模具预热(例如，在至少150℃到小于等于250℃的温度下预热)以便于对组合物进行注射。然后，将模具冷却以使磨料组合物固化，并且取下成型的制品。
成型的磨料制品可以具有任何所需的形式。优选的形式是磨轮。磨轮的直径通常为至少约0.1cm到至多约2米，更通常的是至少1cm到至多约2米。通常，磨轮的厚度为至少约0.001cm到至多约1米，更通常的是至少约0.01cm到至多约0.5米。但是，磨料制品也可采取其它形式，包括镗磨油石、磨光棒、锯条、切削棒、磨头、粗砂轮、砂轮修整工具、杯形砂轮、镗磨油石、切断轮、钹形砂轮、翼片砂轮等。
本发明将通过以下各个例子来进行说明，这些例子公开了金刚石研磨轮的制备过程，该研磨轮适用于对陶瓷或玻璃类型的材料进行磨边或类似的操作(arising)；所述材料包括瓷砖、玻璃以及其它脆性的硬质材料。研磨轮包括工作轮缘，该工作轮缘是通过对磨料组合物进行注射成型而制成的。该工作轮缘的外径为150mm，内径为90mm，厚度为8mm。
试验方法使用Thibaut机器(ref.T110S)对研磨轮的瓷砖磨边的性能进行评价，该机器是一种旋转式的研磨/抛光机器，可得自Thibaut S.A.公司(地址rue de Caen，14500 Vire，France)。
瓷砖是“KEOPE GRANITI”30cm×30cm的瓷制品，由KeopeS.p.a公司(地址Via Statale 467，21-42013，Casalgrande(RE)Italy)生产。
试验步骤如下1.记录未用过的干瓷砖的质量；2.记录未用过的研磨轮的质量；3.将瓷砖装到Thibaut机器上并固定在一定的位置中；4.将研磨轮装到Thibaut机器上的一定的位置中；5.开动Thibaut机器，使水流过Thibaut机器的机头；6.一旦所有的装置都浸在冷却水中时，将旋转的研磨轮和瓷砖的边缘表面接合在一起；7.以控制的速度、沿着瓷砖的边缘、在80psi(0.6MPa)的压力下用手前后横向移动Thibaut机器的机头，总共持续60秒；8.将研磨轮和瓷砖边缘分开，并关闭Thibaut机器；9.从Thibaut机器的机床上取下瓷砖；10.采用以下方法干燥瓷砖使用吸水纸，再用压缩空气吹干，并将瓷砖置于105℃的烘箱中加热5分钟，以确保已经除去了所有的残留水分；11.从烘箱中取出瓷砖并称重，记录其质量损失；
12.将瓷砖再装到Thibaut机器的机床上，并对瓷砖剩下的3条边进行重复试验(步骤4-11)；13.当瓷砖的4条边都被研磨后，从Thibaut机器上卸下研磨轮，并采用以下方法干燥研磨轮使用吸水纸，再用压缩空气吹干，并将研磨轮置于105℃的烘箱中加热30分钟，以确保已经除去了所有的残留水分；14.记录干燥的研磨轮的质量损失；15.对总共5块瓷砖重复步骤1-14；16.将5块瓷砖的总质量损失(单位为克)的结果表示为“总切削量”。
“总切削量”的定义总切削量是在Thibaut机器处理5块瓷砖(20条边)的过程中被研磨轮去除掉的瓷砖质量的总和。
“研磨轮的总质量损失”的定义研磨轮的总质量损失是对20条瓷砖边缘(一共是5块瓷砖)进行研磨之后，研磨轮的质量损失的总和。
“金刚石效率指数”的定义按以下方式计算金刚石效率指数金刚石效率指数＝α×瓷砖的质量损失/研磨轮的质量损失；其中α＝起始配制物中金刚石所占的质量比例。
因为各个配制物中的金刚石的体积比例是已知的，那么由于已经测出了研磨轮的总质量损失，所以由已知的密度以及其它组分的比例可以计算出金刚石的质量损失。然后，用上述试验中的瓷砖的质量损失除以上述试验中的金刚石的质量损失，来计算金刚石效率指数。假设的是在注射成型过程中，金刚石均匀分布在结构体中。
材料各个例子中使用以下材料玻璃泡商品名为“3M SCOTCHLITE GLASS BUBBLESS60/10000”，可得自位于美国明尼苏达州圣保罗市的3M公司。该玻璃泡的平均直径为30微米，并且80体积％都在15-55微米之间，最大尺寸为65微米。
微球商品名为“3M ZEEOSPHERES TM G-850”，可得自3M公司。该微球的平均直径为40微米，并且80体积％都在12-100微米之间，最大尺寸为200微米。
微珠商品名为“MB300/400”的实心玻璃球，可得自位于瑞士Brugg市的Microbeads AG公司。该玻璃球的平均尺寸为300-400微米。
CaCO3球商品名为“SPHERICARB”的碳酸钙球(其最大颗粒尺寸为2000微米)，可得自位于英国Staffordshire市的LawrenceIndustries有限公司。
PEEK商品名为“150PF”的聚芳醚醚酮，可购自位于英国Lancashire市的Victrex plc公司。
PPS商品名为“FORTRON 0020A9”的聚苯硫醚，可购自位于德国Frankfurt am Main的Ticona股份有限公司的Fortron Industries公司欧洲客户服务中心。
KR135SP/H商品名为“CAPOW KR135SP/H”的单烷氧基钛酸酯偶联剂，可购自位于美国新泽西州Bayonne市的KenrichPetrochemicals公司。
KR12/H商品名为“CAPOW KR12/H”的钛酸酯偶联剂，可购自Kenrich Petrochemicals公司。
PTS商品名为“DYNASILAN 9165”的苯基三甲氧基硅烷，可购自位于德国Frankfurt am Main的Degussa AG公司的Aerosil &Silanes部。
DL 70商品名为“SILAN 9116 DL 70 DRY LIQUID”的粉末状乙烯基硅烷，可购自Degussa AG公司的Aerosil & Silanes部。
金刚石1商品名为“SYN BLACK”的树脂粘结型级别140/170，可购自位于英国伦敦市的Edel Industrial Diamond(EID)公司。
金刚石2360/120陶瓷金刚石团块，可购自位于美国密歇根州Chesterfield市的National Research公司。360/120是指立方体尺寸为360微米的玻璃内封装着120微米的金刚石。
例子使用表1所示的组合物(其中各数字是占组合物的体积百分数)、通过注射成型来制备研磨轮的工作轮缘。表中的数字采用体积百分数是因为由于密度的变化，质量百分数会造成误导，这是因为填料颗粒表面积影响了注射成型的困难程度，填料颗粒的表面积则取决于颗粒存在的数量(以及粒径)-体积百分数是以标准化的“公平竞争条件(level playing field)”来表示配制物的组成的。例如，以体积百分数计，所有的配制物都含有等量的金刚石，但是如果把结果转化成质量百分数，则金刚石不是以相等的比例示出的，因此看起来好像是各个配制物中的金刚石含量在变化，而实际上它们都是相等的。
表1 T＝痕量用所得到的研磨轮进行上述试验。结果示于表2中。
表2

“标准物”是指标准酚醛树脂配制物研磨轮3M 6700J，可得自3M公司(地址3M Center，St.Paul，Minnesota 55144-1000，USA)
这些试验的结果记录在图1-3中，其中图1是被各个例子中的研磨轮所去除掉(切削)的瓷砖的质量的条形图；图2是各个例子中的研磨轮的质量损失的条形图；以及图3是各个例子中的研磨轮的金刚石效率指数的条形图。
参照图1，该图示出了各个研磨轮的总切削量，应该指出的是例1(含有PEEK的被测配制物)表现出最低的切削量，这是由于该配制物中没有破坏稳定性的球状填料。因此，坚韧的PEEK基质的稳定性没有受到破坏，以至于不能促进该基质破碎而使未使用过的金刚石暴露出来。
关于两种含有PPS的被测配制物(例2和9)，由图1可见二者的总切削量很接近，但是图2表明例9产生了稍微较高的研磨轮损失量。例9含有偶联剂而例2不含偶联剂。所观察到的总切削量的相似性表明偶联剂不会增强PPS配制物中的金刚石的保持力。但是，含有偶联剂的PPS配制物产生了更高的研磨轮损失，这表明该偶联剂没有与球状的S60填料牢固地结合，使得该填料在使用过程中损失掉。
可以看出例6比例5表现出更高的切削量，例6的PEEK含量比例5的低，而且由于微球的存在起到了削弱PEEK基质的作用，所以例6比例5更容易破碎。
观察到含有PTS作为添加剂的配制物所表现出的相反的效果。在此可见PEEK含量较高的样品(例3)比例4表现出更高的切削量。在试验过程中，冷却液呈现出深暗混浊的灰色外观，这表明研磨轮发生了破碎，并且损失了微球填料。这是因为PEEK是灰白色的、而微球填料是深灰色的，所以可以推断出以上结果。由此可以作出以下推论例3中PEEK的稳定性受到破坏，这可能是由于硅烷化的填料没有与PEEK树脂结合在一起，这在效果上与多孔性情况的效果相似。
比较例6与例8，结果表明含有偶联剂的配制物(例6)表现出更高的总切削量。这表明在PEEK配制物中，偶联剂除了起到加工助剂的作用以外，还有助于金刚石的保持。
图2所示的结果与图1所示的结果成正比例，这是由于配制物要表现出高的工件材料去除量，其本身必须要破碎，从而使未使用过的金刚石连续暴露出来。
例1表现出较低程度的研磨轮损失，这是因为没有球状填料来削弱PEEK基质。因此其总切削量(图1)也低。
与例1相似，例10也表现出较低的研磨轮损失值，这可能是由于玻璃泡(其为较小的中空的玻璃球)产生较低程度的稳定性破坏作用。该推论还可以由以下事实来支持据观察，所有含有较大的微球的例子都表现出较高的研磨轮损失量。此外还可看出例7(含有微珠，其平均粒径略大于微球的平均粒径)比例5(其PEEK含量与例7相等)表现出稍微较高的研磨轮损失量(相应的是，总切削量也稍微较高)。这还表明球状填料的尺寸对PEEK基质的稳定性破坏起着重要的作用。
在例3和4(采用PTS作为偶联剂)的情况中，出现了一个有趣的现象例3的PEEK的比例高于例4的PEEK的比例，但是例3产生了更高的研磨轮损失量。如之前所述，据推论PTS与微球相结合而没有与PEEK基质相结合。这导致了在使用过程中的微球的损失，这会使研磨轮的磨损速度加快。推论得出微球没有与PEEK基质相结合，而这在效果上相当于研磨轮中存在多孔性的情况。
虽然从性能来看，工件材料去除量和研磨轮的质量损失是非常重要的参数，但是为了对研磨轮的性能获得更佳的、可以定量的认识，所以对“金刚石效率指数”进行了评价。
简而言之，金刚石效率指数是每一当量克重的金刚石所去除掉的瓷砖的质量，该指数是基于各个配制物中的金刚石的已知浓度而计算出来的。
仅知道工件材料去除量或研磨轮本身的损失量是不足以描述配制物的性能的，这是因为经常出现这样的情况一种配制物表现出较高的去除速度，但其本身也受到较高程度的磨损或质量损失。
与此相似，研磨轮损失指数较低的配制物通常表现出较低的工件材料去除量，因此虽然该制品确实可以持续使用很长时间，但是它不可能满足工件材料去除量的要求。
由图3可见，例1表现出较高的金刚石效率指数，但是当把该数据与图1和2中的数据结合在一起的时候，结果表明金刚石效率指数较高是因为其工件材料去除量低、而且其研磨轮的损失量也低。这种情况与例4相似。
例6、5和7都具有相对较高的金刚石效率指数，通过对图1中的数据进行分析，结果表明它们都表现出相对较高的工件材料去除量。
例3和4的性能大不相同，这是因为虽然例4具有较高的金刚石效率指数，但是它还产生较低的工件材料去除量。与此形成对比的是，虽然例3产生较高的工件材料去除量，但这是以研磨轮的质量损失为代价的，这一点可以由其金刚石效率指数较低来证明。
显然，与标准物相比而言，例1-13已经提高了金刚石效率指数，因此金刚石的使用效率较高。
权利要求
1.一种组合物，该组合物包含超硬磨粒；热塑性聚合物，其加工温度为至少280℃；以及填料，其中，所述热塑性聚合物的量足以粘结所述组合物，所述填料包括球状颗粒，该球状颗粒的量占所述组合物的体积的至少40％。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述超硬磨粒选自金刚石、立方氮化硼及其混合物。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述超硬磨粒的平均粒径为至少50微米到小于等于150微米。
4.根据权利要求3所述的组合物，其中所述超硬磨粒的平均粒径为至少90微米到小于等于105微米。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述超硬磨粒包括金刚石团块。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述超硬磨粒的量占所述组合物的体积的至少2.5％到小于等于20％。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中所述超硬磨粒的量占所述组合物的体积的约5％。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述热塑性聚合物选自聚醚醚酮、聚醚酮、聚芳醚酮、聚芳醚醚酮、聚(酰胺-酰亚胺)、聚苯硫醚、液晶聚合物、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺及其混合物。
9.根据权利要求8所述的组合物，其中所述热塑性聚合物是聚醚醚酮。
10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述热塑性聚合物的量占所述组合物的体积的至少20％。
11.根据权利要求10所述的组合物，其中所述热塑性聚合物的量占所述组合物的体积的至少30％。
12.根据权利要求1所述的组合物，其中所述热塑性聚合物的量占所述组合物的体积的至少35％。
13.根据权利要求1所述的组合物，其中所述球状填料颗粒的量占所述组合物的体积的至少45％。
14.根据权利要求11所述的组合物，其中所述球状填料颗粒的量占所述组合物的体积的至少50％。
15.根据权利要求1所述的组合物，其中所述球状填料颗粒选自玻璃球、陶瓷球、碳酸钙球及其混合物。
16.根据权利要求15所述的组合物，其中所述球状填料颗粒包括钠钙硼硅酸盐玻璃球。
17.根据权利要求15所述的组合物，其中所述球状填料颗粒包括二氧化硅-氧化铝陶瓷球。
18.根据权利要求1所述的组合物，其中所述球状填料颗粒的平均粒径为至少10微米。
19.根据权利要求1所述的组合物，其中所述球状填料颗粒的平均粒径为10微米到2000微米。
20.根据权利要求19所述的组合物，其中所述球状填料颗粒的平均粒径为25微米到50微米。
21.根据权利要求1所述的组合物，所述组合物还包含偶联剂，该偶联剂选自有机硅烷、锆铝酸酯、锆酸酯和钛酸酯。
22.根据权利要求21所述的组合物，其中所述偶联剂的量为所述填料的重量的至少0.1％到小于等于2％。
23.根据权利要求21或22所述的组合物，其中所述偶联剂是颗粒状的固体形式。
24.根据权利要求1所述的组合物，该组合物适合于在至少280℃到小于等于400℃的温度下进行注射成型。
25.一种由以上的权利要求中的任意一项所述的组合物制成的固结磨料制品，该制品包含多个磨粒，所述磨粒被粘结介质粘结在一起而形成成型体。
26.根据权利要求25所述的固结磨料制品，该制品是镗磨油石、磨光棒、锯条、切削棒、磨头、粗砂轮、砂轮修整工具、杯形砂轮、钹形砂轮、磨轮或翼片砂轮之中的一种形式。
27.根据权利要求25所述的固结磨料制品，该制品是磨轮的形式。
28.一种制备固结磨料制品的方法，该方法包括以下步骤提供根据权利要求1所述的组合物；在280℃到小于等于400℃的温度范围内加热所述组合物，从而得到加热的组合物；将所述的加热的组合物注射到模具中；以及将所述的加热的组合物冷却，从而得到所述的固结磨料制品。
29.根据权利要求28所述的制备固结磨料制品的方法，所述方法还包括在注射之前，在至少150℃到小于等于250℃的温度范围内加热所述模具的步骤。
30.根据权利要求28或29所述的制备固结磨料制品的方法，其中注射压力为至少70MPa到小于等于210MPa。
全文摘要
本发明提供一种含有超硬磨粒、加工温度为至少280℃的热塑性聚合物以及填料的组合物，及其制备方法。该组合物可用于制备磨料制品。
文档编号B23D61/18GK1942284SQ200580011476
公开日2007年4月4日 申请日期2005年3月31日 优先权日2004年4月14日
发明者菲利普·西蒙·希尔 申请人:3M创新有限公司