высокопористая полимерная абразивная композиция
Классы МПК: | B24D3/32 для пористой или ячеистой структуры C08L63/04 эпоксидные новолаки |
Автор(ы): | Цой Валериант Викторович (RU), Дворко Игорь Михайлович (RU), Москалев Евгений Владимирович (RU) |
Патентообладатель(и): | Цой Валериант Викторович (RU), Дворко Игорь Михайлович (RU), Москалев Евгений Владимирович (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2011-10-25 публикация патента:
27.05.2013 |
Изобретение относится к полимерным композициям для изготовления пористых высокоэластичных абразивных и алмазных инструментов, предназначенных для зачистки, полирования стальных лент, листов и изделий из цветных металлов. Композиция содержащит эпоксидно-новолачный блок-сополимер, бутадиен-нитрильный каучук, газообразователь, отвердитель, стеарин, криолит, карбид кремния или электрокорунд. В качестве эпоксидно-новолачного блок-сополимера содержит продукт сополимеризации эпоксидиановой и фенолформальдегидной новолачной смол с продуктами алкоголиза вторичного полиэтилентерефталата, в качестве газообразователя - азоизобутиронитрил, а в качестве отвердителя - триэтаноламин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: продукт сополимеризации эпоксидиановой и фенолформальдегидной новолачной смол с продуктами алкоголиза вторичного полиэтилентерефталата 100, бутадиен-нитрильный каучук 30-100, азоизобутиронитрил 3-10, триэтаноламин 0,3-0,7, стеарин 1-3, криолит 25-65, карбид кремния или электрокорунд 300-700. Технический результат: получение равномерной структуры, плотности и эластичности абразивного инструмента, повышение эксплуатационных характеристик. 2 табл., 1 пр.
Формула изобретения
Высокопористая полимерная абразивная композиция, содержащая эпоксидно-новолачный блок-сополимер, бутадиен-нитрильный каучук, газообразователь, отвердитель, стеарин, криолит, карбид кремния или электрокорунд, отличающаяся тем, что она в качестве эпоксидно-новолачного блок-сополимера содержит продукт сополимеризации эпоксидиановой и фенолформальдегидной новолачной смол с продуктами алкоголиза вторичного полиэтилентерефталата, в качестве газообразователя - азоизобутиронитрил, а в качестве отвердителя - триэтаноламин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
продукт сополимеризации эпоксидиановой и | |
фенолформальдегидной новолачной смол с | |
продуктами алкоголиза вторичного | |
полиэтилентерефталата | 100 |
бутадиен-нитрильный каучук | 30-100 |
азоизобутиронитрил | 3-10 |
триэтаноламин | 0,3-0,7 |
стеарин | 1-3 |
криолит | 25-65 |
карбид кремния или электрокорунд | 300-700 |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к полимерным композициям для изготовления пористых высокоэластичных абразивных и алмазных инструментов, предназначенных для зачистки, полирования стальных лент, листов и изделий из цветных металлов.
По авт.св. № 1016338 для изготовления пористого абразивного инструмента предложены следующие компоненты, мас.ч.:
Эпоксидно-новолачный блок-сополимер | 100 |
Абразивный наполнитель | 100-700 |
Триэтаноламин | 0,3-0,7 |
Криолит | 25-65 |
Метилполиэтилгидросилоксан | 0,4-3,5 |
Шероховатость поверхности деталей из стали марки 4Х13 после обработки составляет от 0,08 до 0,32 мкм, а для печатных плат, фольгированных электротехнической медью. от 0,12 до 0,63 мкм.
По авт.св. № 821471 предлагается полимерная пресс-композиция, содержащая эпоксидно-новолачный блоксополимер, абразивный наполнитель и волокнистый наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Эпоксидно-новолачный блоксополимер | 100 |
Электрокорунд белый | 150-750 |
Стекловолокно | 40-100 |
Триэтаноламин | 0,3-0,7 |
Бутадиен-нитрильный каучук | 10-50 |
Стеарин | 0,5-1,5 |
Абразивный инструмент на ее основе при рабочей скорости инструмента 80 м/с позволяет получить шероховатость поверхности после обработки от 0,118 до 0,220 мкм.
Наиболее близким к изобретению техническим решением является композиция по авт.св. № 1390008. Предлагается полимерная композиция, содержащая эпоксидно-новолачный блоксополимер, бутадиен-нитрильный каучук, абразивный наполнитель и блоксополимер полиорганосилоксана и полиоксиалкилена при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Эпоксидно-новолачный блоксополимер | 100 |
Бутадиен-нитрильный каучук СКН-40 | 60 |
Азодиизобутиронитрил | 10 |
Триэтаноламин | 0,5 |
Блоксополимер полиорганосилоксана и | |
полиоксиалкилена | 3 |
Стеарин | 1 |
Криолит | 50 |
Абразивный наполнитель | 400 |
Шероховатость поверхности для печатных плат, фольгированных электротехнической медью, после обработки составляет от 0,08 до 0,32 мкм.
К недостаткам абразивных инструментов, изготовленных по приведенным выше композициям, следует отнести сравнительно невысокие физико-механические и эксплуатационные показатели абразивного инструмента, трудоемкость и длительность процесса шлифования, а также засаливаемость абразивных кругов.
Цель изобретения - получение равномерной структуры, плотности и эластичности абразивного инструмента, что влечет за собой повышение его эксплуатационных характеристик и качество обработанных изделий.
Указанная цель достигается тем, что для изготовления пористого абразивного инструмента используется композиция, включающая эпоксидно-новолачный блок-сополимер, бутадиен-нитрильный каучук, газообразователь, отвердитель, стеарин, криолит, карбид кремния или электрокорунд, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидно-новолачного блок-сополимера содержит продукт сополимеризации эпоксидиановой и фенолформальдегидной смол с продуктами алкоголиза вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТФ), в качестве газообразователя азоизобутиронитрил, в качестве отвердителя композиции - триэтаноламин, при следующем соотношении компонентов, мас.ч,:
Продукт сополимеризации эпоксидиановой и | |
фенолформальдегидной новолачной смол | |
с продуктами алкоголиза вторичного полиэтилентерефталата | 100 |
бутадиен-нитрильный каучук | 30-100 |
азоизобутиронитрил | 3-10 |
триэтаноламин | 0,3-0,7 |
стеарин | 1-3 |
криолит | 25-65 |
карбид кремния или электрокорунд | 300-700 |
Технология получения продукта сополимеризации эпоксидиановой и фенолформальдегидной новолачной смол с продуктами алкоголиза вторичного полиэтилентерефталата заключается в переэтерификации отходов ПЭТФ в присутствии олигопропиленди(три)ола и катализатора ацетата цинка. Продукт получают при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
вторичный полиэтилентерефталат | 4-45 |
олигопропиленди(три)ола | 2-45 |
новолачная смола | 10-94 |
ацетат пинка | 0,5 |
Процесс осуществляли в реакторе при 240-260°С в течение 1-2 часов, полученную смесь охлаждали до 120-125°С, затем добавляли эпоксидную смолу ЭД-16 и - перемешивали в течение 1 часа. Расплав выливали на поддоны, охлаждали до комнатной температуры и подвергали размолу в шаровой мельнице до размера 100-1000 мкм.
Процесс приготовления абразивной полимерной композиции включает дозирование компонентов, их смешивание на вальцах или в резиносмесителе в течение 40-45 минут и вырубку заготовок. Вспенивание и отверждение абразивного инструмента производится в закрытых формах при температуре 80-180°С в течение 4-8 часов. Затем производится механическое удаление облоя на полученных инструментах. При содержании каучука ниже 30-мас.ч. на 100 мас.ч. блок-сополимера абразивный инструмент имеет низкую ударную прочность, при увеличении его содержания выше 110 мас.ч. получают инструмент с низким коэффициентом шлифования (увеличивается расход абразивного инструмента).
Уменьшение содержания криолита (двойная соль фтористого натрия и фтористого алюминия) ниже 25 мас.ч. на 100 мас.ч. блок-сополимера не дает необходимого эффекта самосмазывания при эксплуатации инструмента, увеличение содержания криолита более 65 мас.ч. приводит к ухудшению прочностных характеристик инструмента и ухудшению технологических свойств полимерной композиции при смешивании.
Газообразователь, эластомер и отвердитель используют в пределах, принятых в технике для подобных материалов. В данном абразивном инструменте высокая пористость и эластичность создана за счет газообразователя и эластомера, что дает возможность получить равномерную пористость по объему при сравнительно простой технологии и регулировать эластичность (величину модуля упругости), варьируя содержание эластомера.
Количество и вид абразивного наполнителя выбираются в зависимости от назначения абразивного инструмента. Могут быть использованы зеленый и черный карбид кремния, нормальный и белый электрокорунд зернистостью 25-М40. При содержании абразивного наполнителя ниже 100 мас.ч. на 100 мас.ч. блок-сополимера ухудшаются эксплуатационные свойства абразивного инструмента, при увеличении его содержания выше 700 мас.ч. ухудшаются технологические свойства полимерной композиции. Кроме того, наличие закрытых пор (до 60-80%) в предлагаемом абразивном инструменте и химическая стойкость полученной композиции дают возможность использовать данный инструмент с применением смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) любого состава.
Для пояснения существа изобретения были изготовлены инструменты из полимерных композиций, полученных в соответствии с рецептурой в таблице 1. Свойства абразивных инструментов (кругов типоразмера ПП 50×20×32, ПП 250××25×76) приведены в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, по физико-механическим и эксплуатационным свойствам полимерная композиция имеет более высокие показатели, чем известные. Кроме того, предлагаемая полимерная композиция, обладая более простой технологией получения, чем известные, позволит уменьшить время приготовления полимерной композиции, и соответственно увеличить производительность технологического процесса изготовления высокопористого эластичного абразивного инструментав 5-7 раз.
Таблица 2 | ||||||||
Свойства абразивных композиций | ||||||||
Показатели | ||||||||
Номер композиции (по примерам) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
Кажущаяся плотность, кг/м3 | 800 | 940 | 990 | 880 | 920 | 790 | 960 | 940 |
Разрушающее напряжение, МПа, | ||||||||
при сжатии | 7,2 | 21,3 | 7,5 | 8,8 | 13,4 | 8,2 | 15,5 | 12,9 |
при растяжении | 4,1 | 6,4 | 9,8 | 4,8 | 4,7 | 4,9 | 7,3 | 6,1 |
при изгибе | 4,7 | 8,3 | 6,2 | 5,7 | 8,8 | 5,3 | 8,5 | 7,8 |
Ударная вязкость, кДж/м2 | 3,8 | 4,9 | 19,5 | 15,2 | 5,6 | 3,9 | 6,9 | 7,2 |
Модуль упругости, МПа | 170 | 386 | 64 | 470 | 420 | 192 | 230 | 330 |
Рабочая скорость инструмента, м/с | 20 | 35 | 40 | 35 | 35 | 20 | 40 | 40 |
Расход абразивного инструмента, г/мин | 0,2 | 0,15 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,2 | 0,2 | 0,3 |
Шероховатость поверхности | ||||||||
до обработки, мкм | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
после обработки, мкм | 0,45 | 0,40 | 0,60 | 0,12 | 0,14 | 0,61 | 025 | 0,55 |
Продолжение Таблицы 2 | ||||||||
Свойства абразивных композиций | ||||||||
Показатели | ||||||||
Номер композиции (по примерам) | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
Кажущаяся плотность, кг/м3 | 820 | 930 | 1050 | 890 | 930 | 810 | 970 | 980 |
Разрушающее напряжение, МПа, | ||||||||
при сжатии | 7,8 | 18,2 | 9,1 | 9,5 | 11,6 | 8,9 | 12,7 | 14,2 |
при растяжении | 3,6 | 5,9 | 9,2 | 4,5 | 4,3 | 4,1 | 6,9 | 6,2 |
при изгибе | 4,4 | 8,1 | 5,8 | 6,1 | 8,9 | 5,4 | 8,4 | 7,8 |
Ударная вязкость, кДж/м2 | 4,4 | 5,6 | 18,4 | 14,8 | 5,9 | 3,7 | 7,1 | 6,6 |
Модуль упругости, МПа | 164 | 382 | 67 | 460 | 356 | 188 | 225 | 325 |
Рабочая скорость инструмента, м/с | 20 | 35 | 40 | 35 | 35 | 20 | 40 | 40 |
Расход абразивного инструмента, г/мин | 0,15 | 0,15 | 0,2 | 0,3 | 0,3 | 0,15 | 0,2 | 0,2 |
Шероховатость поверхности | ||||||||
до обработки, мкм | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
после обработки, мкм | 0,35 | 0,45 | 0,55 | 0,14 | 0,17 | 0,58 | 0,28 | 0,52 |
ПРИМЕР
Процесс приготовления абразивной полимерной композиции включает дозирование компонентов, их смешивание на вальцах или в резиносмесителе в течение 40-45 минут и вырубку заготовок. Вспенивание и отверждение абразивного инструмента производится в закрытых формах при температуре 80-180°С в течение 4-8 часов. Затем производится механическое удаление облоя на изготовленных инструментах.
Состав и свойства композиций по примерам 1-16 приведены в Таблицах 1 и 2.
Класс B24D3/32 для пористой или ячеистой структуры
Класс C08L63/04 эпоксидные новолаки