树脂结合剂磨具制造来源：中国磨料磨具网 浏览次数： 1169 2021-06-23 参加保藏 字号： 大中小李印江教授 1 概述 有机 磨具 是在 1880 年显现， 当时用自然的虫胶做结合剂， 以后有了人造树脂，有机磨具才快速开展起来；到了 1980 年在世界范畴内树脂磨具与陶瓷磨具的产量比已超过1 ： 1，现在仍有增长的趋势；树脂磨具所以能快速的开展，主要有以下几方面的特点： 1、结合强度高， 如高速切割 砂轮 使用线速度可达 80-100m/s ，重负荷砂轮 磨削 负荷由过去的 50kg 左右提高到 1000kg 以上； 2、便于调整构造和性能，树脂磨具的硬化温度只有 200℃左右， 比陶瓷磨具 1300℃的烧成温度低的多，因此可以在磨具锒入网格布、金属丝、石墨粉、螺帽等材料， 以适应不同磨削的需要； 许多填料的性能在制成磨具后仍能保持， 所以使用不同的填料能在很大放范畴内转变磨具的性能； 3、树脂磨具有确定的弹性，有利于提高被加工工件的光滑度，选用石墨、氧化铬等 抛光 材料作填料仍可以进一步降低粗糙度； 4、加工中不易烧伤工件，树脂在 230℃上就逐步炭化，加工中的高温使树脂局部炭化，产生自锐，提高了磨削的锋利度从而又降低了磨削温度，防止烧伤工件； 5、由于树脂具有良好的成型性 能，又有很好的韧性，所与可以制成约 0.1mm 厚度的薄片砂轮，用于开槽切割； 6、树脂磨具生产周期短，设备简洁，投资少见效快；是许多磨具厂的起步产品； 7、树脂磨具耐水性差、耐碱性差，储存期短，是其缺点，生产和使用中应予以留意； 8、树脂磨具大量用于制造切断砂轮、钹形砂轮、重负荷砂轮、轧辊抛光砂轮、石墨镜面磨砂轮、导电磨砂轮、珩磨轮、松软抛光砂轮等； 2 树脂磨具的构造和性能 一、树脂磨具的构造 通常所说的磨具三要素五因子主要是以陶瓷磨具为对象而论， 对树脂磨具应是四要素六因子， 四要素是磨料 、结合剂、填充锒嵌材料和气孔； 〔1〕磨料作为切削刃，切削工具，是磨具的主要组成局部； 〔2〕结合剂起着粘结磨粒和各种填充和锒入材料的作用，使磨具得以成型； 〔3〕填充锒嵌材料赐予磨具各种特殊的性能如导电性、抛光性和使用磨具带有中孔以外的安装构造等，如螺栓紧固砂轮； 〔4〕气孔是指磨具内部具有的孔隙，有助于冷却和排屑作用； 二、树脂磨具的性能 树脂磨具的性能由树脂磨具的六因子确定，六因子是：磨料材质、磨料粒度、结合剂〔树脂〕性能、磨具硬度、磨具组织和填充材料性能； 〔1〕磨料材质磨料有多种如棕 刚玉 、白刚玉、黑 碳化硅 、绿碳化硅等，不同的磨料有不同的性能，适用不同磨削对象的需要，也准备了磨具的性能； 〔2〕磨料粒度一样的磨料不同的粒度的磨具， 对被加工工件的精度， 粗糙度， 加工效率等方面都有明显的影响； 〔3〕结合剂各种树脂的粘结强度、耐热性、耐磨性和稳固性均有不同，所以用不同的树脂作结合剂时磨具的性能也不同； 〔4〕硬度不同加工质量和不同材质的工件对 磨具的硬度有不同的要求，同时硬度对加工效率也有很大的影响； 〔5〕磨具的组织磨具的组织用磨粒在磨具中所占的体积百分数来表示， 磨粒占的体积百分数大那么磨具中的气孔少， 磨粒占的体积百分数小气孔多， 所以磨具的组织间接的反映磨具的气孔的多少， 但它- word.zl---并不等同的对应于气孔率的大小，这是应当留意的； 〔6〕填料由于树脂磨具的硬化温 度低， 所以磨具制成后混料时参加的某些填料仍然保持着原有的特性， 如铜粉、 石墨粉的导电性，某些填料的抛光性能和高分解性能等都影响着磨具的特性， 所以对于树脂磨具这第六个因子是不能少的； 〔7〕除以上准备磨具性能的六因子以外，在制造过程过所产生的一些性能， 如平稳性和几何精度等也对磨具质量有很大影响； 3 树脂结合剂磨具常用的树脂 作为结合剂用树脂的要求： 〔1〕对磨料有很强的结合才能； 〔2〕有较高的耐热性能； 〔3〕有很高的抗拉、抗压、抗冲击强度； 〔 4〕具有良好的制造和加工性能； 具有这些特点的常用树脂有：酚醛树脂、环氧树脂、新酚醛树脂、聚胺基双马来酰亚胺树脂、聚乙烯醇缩醛等； 一、 酚醛树脂 酚醛树脂是由苯酚和甲醛在酸、 碱触媒作用下合成的；由于工艺不同可以制成液体酚醛树脂和粉状酚醛树脂两种； 1、制造酚醛树脂的原材料 〔1〕苯酚 苯酚又称石炭酸，纯白无色针状晶体，在空气中可氧化成浅粉色；苯酚能溶于热水，溶于酒精，碱等；有弱酸性，易渗入皮肤，引起过敏现象；将 2%左 右的苯酚肥皂水溶液用于消毒，医用名称“来苏儿〞；〔2〕甲醛 甲醛为无色气体，用于制造酚醛树脂的是甲醛的水溶液；甲醛溶于水和酒精， 40%的水溶液医学上称 “福尔马林〞，做防腐剂使用；长期存放 的甲醛易聚合沉淀出白色块状物，参加 8-12%的甲醇〔 CH3OH 〕可防聚合；甲醛具有猛烈 的刺激性气味，能刺激眼睛和呼吸道粘膜，并引起皮肤过敏现象；甲醛的技术条件见表 2- word.zl---〔3〕催化剂①碱性催化剂氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化铵等都可以做合成酚醛树脂的催化剂生成液体酚醛树脂； 磨料磨具 行业用的液体酚醛树脂通常是用氢氧化铵作催化剂， 因氢氧化铵属于弱碱性； 对不耐碱地酚醛树脂影响不大； 残留局部在硬化加热时大局部挥发掉 了，所以用氢氧化铵作催化剂的酚醛树脂具有较高的强度， 耐水性较好； 氢氧化钡也是较好的催化剂； 而氢氧化钠是一种强碱， 残留在磨具的结合剂中对磨具有破坏作用， 因此在磨具制造中很少使用氢氧化钠作催化剂的酚醛树脂； 苯酚与甲醛生成树脂的反响速度随催化剂的用量增多而加快，但是反响太快那么不易把握，通常氢氧化铵的水溶液用量为苯酚的3-6%； 作为催化剂的氢氧化铵含量不小于 17%，比重为 0.88-0.92 g/cm3；②酸性催化剂 生产粉状的酚醛树脂通常使用盐酸作催化剂； 盐酸是氯化氢的水溶液； 工业盐酸的氯化氢含 量为 25-40%，比重为 1.12-1.20；用量以苯酚为 100%计，盐酸参加量， 以纯 HCl 计为 0.1-0.3%；残留在树脂中的盐酸在硬化加热过程中几乎全部挥发掉，对树脂性能没有明显影响； 2、液体酚醛树脂的生产工艺 〔1〕生产液体酚醛树脂时甲醛的参加量要比正常的需要量略多一些， 甲醛量多一些树脂的生产速度快， 产量高， 游离酚削减；通常取苯酚与甲醛的克分子比为： 6 ：7；催化剂氨水参加量为苯酚参加量的 4%，〔氨水中氢氧化铵含量按 25%计时〕 ；当混合物料加热到 85℃左右时，可停顿加热，物料以缩聚反响放出的热量自行升温到 98℃ 左右，并开场沸腾，当反响过于猛烈时应通水冷却； 〔2〕液体酚醛树脂的生产工艺流程，见图 1树脂合成后接受真空脱水， 水分和挥发分脱除的比较干净， 过多的水分和挥发分残留在树脂中在磨具硬化时易发泡；酚醛树脂生产设备示意图见图 2；- word.zl---〔3〕液体酚醛树脂的性质液体酚醛树脂常温下是棕红色粘稠液体，有刺激性气味；比重 1.15-1.2；能溶于乙醇、丙酮、糠醛等溶剂中；树脂中游离酚含量为 10-18%； 液体酚醛树脂在 100℃的温度下保持 2 个小时仍有流淌性，属甲阶，称 A 型， A 型的特点是能溶于酒精中； 在 120℃保持 2 小时那么失去流淌性，变为乙阶、称 B 型； B 型树脂的特点是不溶于酒精，但略有膨胀，成弹性体；在 130℃以上保持 2 个小时那么成坚硬的固体，属丙 阶，称 C 型； C 型树脂的特点是不溶于酒精，不变形；加热不溶化；加热到 230℃以上那么炭化； 〔4〕液体酚醛树脂的性质对磨具性能的影响①树脂粘度液体树脂的粘度和温度和固体含量有关，固体含量高、 温度低那么粘度高，反之那么粘度低； 作为粉状酚醛树脂润湿剂使用时， 低粘度的溶解才能较强， 生产的磨具机械强度较高； 树脂的粘度用落球法或杯流法测定；作为粉状润湿剂使用的液体酚醛树脂的粘度一般用杯流法测定，数值在 40-400秒之间； ②游离酚的影响液体酚醛树脂中有一局部没有参加反响的苯酚， 称为游离酚； 游离酚在做为润湿剂的树脂中应把握在 28%以下；虽然游离酚的这个数值较高， 但由于苯酚可以溶解粉状树脂，使型料有较好的可塑性，有利于树脂对磨粒的粘结，可以提高磨具的强度；③固体含量将重量为 W1〔约 5-10 克〕的树脂在 150℃ -180℃的温度下加热 1 小时的剩余量 W2，按式〔 1〕，〔 2〕运算出 x 称固含量， y 为聚合损耗；- word.zl---x ——固体含量 y ——聚合损耗 W1 ——加热前树脂量 W2——加热后树脂量 对于用粉状树脂生产磨具， 作为润湿剂的液体酚醛树脂只占树脂总量的 1/3 左右， 而且也可以和粉状树脂的数量互换， 因液体量大时对磨料润湿好， 对粉状树脂的溶解增强， 所以虽然液体树脂的固体含量较低， 但液体酚醛树脂用量增加并不降低磨具的强度和硬度； 作为润湿剂的酚醛树脂其固体含量要求大于 65%，聚合损耗小于 35%；3、粉状酚醛树脂的生产工艺 〔1〕粉状酚醛树脂生产中苯酚与甲醛的比例与液体树脂生产中甲醛过量相反而是苯酚过量， 苯酚与甲醛的克分子比为 7 ： 6 ，催化剂使用盐酸，约 0.2%左右，其工艺流程与生产液体酚醛树脂大致一样；产品冷却后成淡黄色半透亮固体块状，经粉碎过筛后成粉状； 〔 2〕粉状酚醛树脂是热塑性树脂， 制造磨具时需要参加硬化剂使之转变成热固性的树脂； 常用的硬化剂是乌洛托品，亦称六次甲基四胺；乌洛托品由甲醛和氨制成，为白色结晶粉末，比重为1.27〔25℃〕，溶于水和酒精；分子式〔 CH2〕6N4 ；参加量为树脂的 6-10%；可以在树脂粉 碎时参加， 也可以在使用前参加； 乌洛托品参加量太少缺乏以使树脂硬化， 参加量太大增加挥发物排出量， 也会降低磨具的强度和硬度； 以 8% 左右为宜； 〔3〕粉状树脂的软化点，软化点实际上反映了树脂的的聚合程度， 聚合程度高那么软化点高， 反之亦然； 软化点低的树脂粉碎时发粘，放置时易结块；混合的型料也易结块； 软化点过高虽然型料比较松散；但 是成型压合性差，也影响磨具强度；一般要求粉状树脂软化点在 85-115℃之间，以 90-105℃为宜； 但是随冬夏季节气温的变化应将软化点略加调整， 气温低时软化点也低些， 气温高时软化点也高些； 〔4〕粉状酚醛树脂的游离酚含量通常在 5.5%左右； 〔5〕粉状酚醛树脂的粒度粉状酚醛树脂要与硬化剂混合， 过粗的程度不利于相互接触， 所以粉状树脂的粒度组成要求 240# 以细的粒度大于 80%，100# 筛余小于 3%； 二、环氧树脂 环氧树脂是环氧氯丙烷与二酚基丙烷以氢氧化钠做催化剂加热缩聚而成； 1、环氧树脂的性质〔1〕环氧树脂有液体和固体两种，均为淡黄色，属热塑性，性质稳固，可长期储存，易溶于丙酮、甲苯等溶剂；在固化剂作用下可加热硬化，而呈热固性； 〔2。