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水性環(huán)氧樹(shù)脂的合成及其在無(wú)紡布拋光磨具中的應(yīng)用
集萃印花網(wǎng)  2011-04-29 00:00:00
    【集萃網(wǎng)觀察】1前言

  以無(wú)紡布材料為基體制作的磨具是近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型彈性研磨加工工具,它不但具有高效耐磨、使用方便、粉塵少而無(wú)污染、氣孔率高不易燒傷工件等優(yōu)良特性,而且由于其本身具有彈性骨架,使得其可用于較復(fù)雜形面和曲面的加工。它可以廣泛用于各工業(yè)部門(mén)的除銹、打毛、精磨和拋光,是一種很有前途的彈性磨削工具。

  目前市場(chǎng)上的無(wú)紡布磨具,大多數(shù)采用雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂為膠粘劑,其為粘稠的液體或固體,不溶于水,溶于芳烴類(lèi)、酮類(lèi)等有機(jī)溶劑,有機(jī)溶劑易揮發(fā)、易燃易爆、有毒,隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求日益迫切和嚴(yán)格,使傳統(tǒng)環(huán)氧樹(shù)脂的應(yīng)用受到了很大的限制。所謂水性環(huán)氧樹(shù)脂是指通過(guò)物理或化學(xué)的方法,使環(huán)氧樹(shù)脂以微;蛞旱蔚男问椒稚⒃谝运疄檫B續(xù)相的分散介質(zhì)中而配制的穩(wěn)定分散體系。

  本文研究的水乳型體系是在乳化劑的作用下,環(huán)氧樹(shù)脂以液滴的形式分散于水中形成半透明至乳白色的乳液體系。液滴表面為具有親水性基團(tuán)的乳化劑分子,液滴內(nèi)部為疏水性的環(huán)氧樹(shù)脂分子。

  2實(shí)驗(yàn)部分

  2.1原材料

  E-44環(huán)氧樹(shù)脂,藍(lán)星新材料無(wú)錫樹(shù)脂廠

  過(guò)氧化苯甲酰,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司

  無(wú)紡布、固化劑、乳化劑等

  2.2水性環(huán)氧樹(shù)脂的合成

  取60g E-44環(huán)氧樹(shù)脂用40ml正丁醇預(yù)溶好,加到裝有攪拌器,冷凝管及溫度計(jì)的三口燒瓶中。再加入用丙酮溶解好的0.9g(環(huán)氧樹(shù)脂總量的1.5%)過(guò)氧化苯甲酰(BPO)溶液,同時(shí)在10~20min內(nèi)將體系溫度升到90℃,緩慢滴加6g(環(huán)氧樹(shù)脂總量的10%)接枝單體,30~60min內(nèi)滴加完成,同時(shí)升溫至100℃,恒溫反應(yīng)3h。待體系溫度冷卻到50℃,在高速攪拌條件下加入大約10ml的乳化劑,調(diào)節(jié)體系pH為7~8。在50℃恒溫?cái)嚢?h,再加30ml左右的水,保溫半小時(shí),即制得水性環(huán)氧樹(shù)脂體系。

  2.3無(wú)紡布磨具的制備

  將制備的水性環(huán)氧樹(shù)脂和棕剛玉、乙醇、拋光劑、流平劑等按一定比例混合,然后按照調(diào)漿一淋膠一軋輥一疊合一固化一形狀加工的順序成型。

  3結(jié)果與討論

  3.1紅外光譜分析

  接枝反應(yīng)型是通過(guò)接枝共聚將親水基團(tuán)引入環(huán)氧樹(shù)脂,一般是將環(huán)氧樹(shù)脂溶于溶劑中,再投入適量的含羧基單體及引發(fā)劑,加熱反應(yīng),使環(huán)氧樹(shù)脂分子中的亞甲基-CH2-或-CH-成為活性點(diǎn)而引發(fā)單體聚合,生成含富羧基的改性環(huán)氧樹(shù)脂,加氨水中和,再加入水后即可制得水性環(huán)氧樹(shù)脂。通過(guò)接枝法,合成了分子中既保留環(huán)氧基,又具有親水性基團(tuán)的改性環(huán)氧樹(shù)脂,并用紅外光譜對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。

  圖1水性環(huán)氧樹(shù)脂紅外光譜圖

  圖2水性環(huán)氧樹(shù)脂固化后的紅外光譜圖

  圖1為自制水性環(huán)氧樹(shù)脂的紅外光譜圖:從圖中可以在1716.72 cm-1處出現(xiàn)吸收峰,這是C=O的特征吸收峰,說(shuō)明改性環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈上接上相應(yīng)的羧基親水基團(tuán),而在910cm-1左右存在環(huán)氧基團(tuán)特征吸收峰。圖2為三乙醇胺固化水性環(huán)氧樹(shù)脂紅外光譜圖,與圖1比較發(fā)現(xiàn)910cm-1處的環(huán)氧基團(tuán)吸收峰消失,說(shuō)明三乙醇胺與自制水性環(huán)氧樹(shù)脂固化反應(yīng)完全。

  3.2水性環(huán)氧樹(shù)脂的固化性能

  取自制的水性環(huán)氧樹(shù)脂及固化劑三乙醇胺和二乙烯三胺各按理論用量配制,放在所需固化條件下,見(jiàn)表1,固化效果良好。

  對(duì)兩種樣品進(jìn)行粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)定,測(cè)試表明采用三乙醇胺和二乙烯三胺固化效果較好,其中三乙醇胺的粘結(jié)強(qiáng)度≥8.6Mpa(非粘接面斷裂),粘接效果良好。

  3.3無(wú)紡布拋光磨具的性能研究

  將制備的水性環(huán)氧樹(shù)脂按一定的配方和工藝制備無(wú)紡布拋光磨具,并采用該磨具拋光不同的材料表面,并使用光亮度檢測(cè)儀對(duì)不同材料的拋光前后的光亮度進(jìn)行檢測(cè),得到如下數(shù)據(jù):

  從表2可以看出,采用水性環(huán)氧樹(shù)脂制備的無(wú)紡布拋光磨具在拋光地板磚、刀具等材料時(shí)具有較大的優(yōu)勢(shì),其光亮度分別提高20%和28%,達(dá)到了預(yù)期效果。

  本文同時(shí)采用顯微鏡觀察無(wú)紡布拋光磨具的微觀結(jié)構(gòu)和被拋光材料的表面,如右所示:

  從圖3和圖4可以發(fā)現(xiàn),水性環(huán)氧樹(shù)脂粘接牢固,分布均勻,沒(méi)有明顯的結(jié)團(tuán)現(xiàn)象;拋光后的刀具材料表面劃痕均勻,沒(méi)有明顯的大劃痕或缺陷,具有良好的表面光潔度和亮度。

  4結(jié)論

  本文采用單體接枝改性環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)制備水性環(huán)氧樹(shù)脂,并采用水性環(huán)氧樹(shù)脂制備的無(wú)紡布拋光磨具,研究表明制備水性環(huán)氧樹(shù)脂無(wú)紡布拋光磨具適合拋光拋光地板磚、刀具等材料,拋光磨具中水性環(huán)氧樹(shù)脂粘接牢固,分布均勻,沒(méi)有明顯的結(jié)團(tuán)現(xiàn)象,拋光后的刀具材料表面劃痕均勻,具有良好的表面光潔度和亮度。

    來(lái)源:磨料磨具

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