[发明专利]一种高气孔率树脂砂轮及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高气孔率树脂砂轮及其制备方法。该高气孔率树脂砂轮主要由以下重量份数的原料制成：水溶性酚醛树脂液20~33份，固化剂6~8份，磨料50~63份，表面活性剂1~1.3份，膨胀微球5份，水2.7~5份。本发明提供的高气孔率树脂磨具的气孔率高达62‑70%、气孔分布更加均匀，且孔径大小在100μm左右，形成发达的微孔体系，从而使得树脂磨具导热性能大大增强，自锐性好且无须修整，容屑性能优良，提高了对衬底基片材料的磨削性能，降低了基片表面的损伤率，提高了加工效率同时降低了加工成本。

技术领域

本发明属于磨料磨具领域，具体涉及一种高气孔率树脂砂轮及其制备方法。

背景技术

树脂砂轮因具有强度高，弹性大和耐冲击等优点，被广泛应用在机加工等工业生产中。但现有技术中的树脂砂轮耐热性差以及气孔率小的缺点限制了树脂砂轮在工业生产中的应用。

对于树脂砂轮，气孔率的大小和气孔分布状态对于树脂砂轮的组织结构起着至关重要的作用，即制备得到的树脂砂轮必须具备理想的气孔率和理想的气孔分布状态，才能保证树脂砂轮在磨削时具有较高的切割效率和较低的磨削比。

一般情况下，树脂砂轮内部组织越致密，树脂砂轮的气孔率越小，切削刃间隔距离也越小，在工作过程中树脂砂轮容易被磨屑堵塞，从而造成树脂砂轮与被磨削工件之间的磨削力增大，发热量增大，最终导致烧件。此外，气孔率小的树脂砂轮容易引起磨料的过早破碎和脱落，从而造成树脂砂轮的磨削比降低，这就导致树脂砂轮在使用过程中，需要频繁的对其进行修整以恢复磨削性能和合适的几何形状。

现有技术中树脂砂轮的造孔方法，通常是采用将中空材料或者水溶性粒子加入到树脂和磨料组成的浆料内，从而形成“占位”情况，最终形成树脂砂轮中的气孔。但采用前述的两种“占位”方法制备得到的树脂砂轮气孔率上限受到限制，气孔率往往低于60％。

申请公布号为CN108581857A的中国专利申请公开了一种砷化镓晶片抛光用超细抛光砂轮及其制备方法，该砷化镓晶片抛光用超细抛光砂轮由以下体积分数的原料制成：金刚石15～25份、偶联剂2～6份、造孔剂2.5～5.5份、二氧化硅15～25份、氧化铈5～10份、酚醛树脂15～22份，其中，酚醛树脂为粉状，偶联剂为3-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷，造孔剂为可膨胀微球且利用可膨胀微球在物料中占位从而构成气孔，同时采用热压成型而非浇注成型的工艺制备。该方法制备得到的砂轮气孔率仅能达到35％～60％，且气孔孔径大小为50～200μm之间。

申请公布号为CN103537996A的中国专利申请公开了一种含磨料和热膨胀树脂空心微球的磨轮及其制备方法，该砂轮是由磨料、热膨胀树脂空心微球(膨胀微球)和粘结剂制成，其中，热膨胀树脂空心微球(膨胀微球)为松本生产的可膨胀微球和阿克苏诺贝尔生产的微球发泡剂发泡粉和物理膨胀剂，热膨胀树脂空心微球(膨胀微球)的加入量为磨料体积的1-50％，所述粘接剂是脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、无机粘结剂、改性酚醛树脂(包括脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧、丙烯酸等改性的酚醛树脂)，粘结剂用量为原料总重量的20～50％。但是，当树脂砂轮组成中不含表面活性剂和水，且选用的酚醛树脂也不是水溶性酚醛树脂时，会使得树脂砂轮在制备过程中使用粘度偏大，从而使得造孔剂(如松本生产的可膨胀微球和阿克苏诺贝尔生产的微球发泡剂发泡粉和物理膨胀剂等)在树脂砂轮的制备过程中，难以混合均匀，从而导致树脂砂轮的气孔分布不均匀。此外，由于混合体系的粘度较大，溶解在浆料中的空气较难排除，在树脂砂轮后期成型干燥过程中，形成不均匀的空气气孔，从而影响砂轮的整体气孔分布。现有技术中的树脂砂轮均采用压制成型而非浇注成型的工艺制备，这就使得砂轮的结构必然紧密，气孔率较低。