发布时间：2024-04-27 来源：网络
本发明涉及一种精加工抛光磨具，尤其是一种pva砂轮，具体地说是一种新型镜面抛光pva海绵砂轮，其具有制备过程绿色环保、反应过程可控；加工过程散热性能优异、耐用度好等特点。
1、抛光是一种利用抛光工具的高速旋转，依靠抛光介质的机械微切削与化学作用实现对机械零件表面修饰的加工技术，能够改善零件表面粗糙度，消除划痕、微裂纹等缺陷；降低表面摩擦系数，提高耐磨性；改善零件表面应力分布状态；提高零件精度，保证装配工艺性；提高零件表面光泽度及零件与整机的使用寿命。根据不同的加工工艺，抛光加工技术主要可分为机械抛光、化学抛光、电化学抛光及复合加工抛光等多种方式。其中，pva砂轮基于其独特的结构特点及良好的加工特性，使其逐渐替代传统的抛光轮，成为机械抛光加工方式中最为常用的抛光磨具。
2、pva（polyvinyl alcohol）砂轮，又称pva海绵砂轮，是采用聚乙烯醇缩醛化形成的硬弹性体结构作为磨料载体，通过浇注成型工艺而制成的一种树脂磨具。pva砂轮具有较高的气孔率，磨削热量低，不易烧伤工件；弹性好、抛光能力强；不易堵塞等特点，多用于替代传统的抛光轮、抛光带，以提高抛光效率。
3、传统pva砂轮的制备工序，主要包括制胶、混料、浇注、醛化、水洗及干燥6个步骤。首先，配制聚乙烯醇水溶液；随后依次加入盐酸、磨料及其他助剂，通过机械搅拌作用使浆料体系均匀分散；在盐酸的作用下，加入甲醛或丁醛水溶液，使聚乙烯醇与甲醛或丁醛发生缩合反应；待体系反应到一定粘度时，立即倒入模具型腔内；将注满浆料的模具放入固化炉内进行深度醛化；待醛化反应完成，脱模、水洗并干燥；最后经机械加工和检验，得到成品。目前，pva砂轮已广泛地应用于各类金属及非金属的抛光加工。但是需要指出，该传统pva砂轮在制备及加工过程存在着一些不足，如：1）盐酸、甲醛及丁醛等原料毒性大，无法保障生产及使用安全；2）缩醛化反应空间受限于磨料的阻隔作用，导致在生产pva砂轮的过程中达不到所希望的醛化度，进而磨料与磨料载体间粘接不牢固，使得pva砂轮在加工过程中易出现磨料脱落的现象，砂轮耐用度差；3）缩醛化反应稳定性差、不易控制，难以实现pva砂轮的批量化稳定生产。
1、本发明是针对传统pva砂轮在制备及加工过程中存在的技术问题，而提供一种新型镜面抛光pva海绵砂轮。使用该砂轮加工工件，一方面，砂轮保障其具有较强耐磨力和磨削力的同时，并基于其体系独特的气孔结构，可使砂轮在磨削工件时能迅速排除磨削热，不发生堵塞，实现稳定、长时间连续研磨；另一方面，基于其体系内结合剂具有缓冲性的特点，使砂轮在运转及与工件接触时，磨料的刃尖产生相应振动，使磨料切入均匀化，不会对研磨面产生较深划痕，最终得到均匀的、呈镜面的加工表面。
4、一种新型镜面抛光pva海绵砂轮，所述砂轮主要由以下质量百分比的原料制成：聚乙烯醇10-50%，酚醛树脂液1-10%，磨料10-70%，异氰酸酯固化剂1-30%，催化剂0.1-1%，发泡剂0.5-2%，匀泡剂0.5-2%，余量为水。
5、具体的，所述聚乙烯醇选用聚合度为500-2000、水解程度为87-89%的水溶性聚乙烯醇。如，聚乙烯醇可以为由广州海纳化工有限公司提供的型号为0988、1088、1288、1588、1788及2088中的一种或多种。
6、进一步的，所述酚醛树脂液选用水性酚醛树脂液，固含量应达70-85%，游离酚含量应达13-18%。如，酚醛树脂液可以为由彤程新材料集团股份有限公司提供的型号为ra-l5102及ra-l5107中的一种或几种。
7、具体的，所述磨料可以为碳化硅、氧化铈、白刚玉等普通磨料中的一种或多种，粒度范围为40#-1000#。
8、具体的，所述异氰酸酯固化剂为小分子水性异氰酸酯固化剂；所述催化剂可以选用主要成分为异辛酸铋或新癸酸铋的有机铋类催化剂；所述发泡剂可以为环戊烷或戊烷等；所述匀泡剂选用硬泡型泡沫稳定剂。进一步的，异氰酸酯固化剂为由上海源禾化工有限公司提供的bayhydrol uh 2593-1、bayhydur ultra 3100 cn、bayhydur ultra 305、bayhydurultra 304、bayhydur 2655、bayhydur ultra 2487-1、bayhydur 2547等水性异氰酸酯固化剂中的一种或多种；催化剂可以为由上海德音化学有限公司提供的型号为dy-20的一种有机铋催化剂；发泡剂为上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供；匀泡剂为由中山市东峻化工有限公司提供的型号为h-3903、h-3609及h-3908中的一种或多种。
9、本发明还提供了上述新型镜面抛光pva海绵砂轮的制备方法，其包括如下步骤：
10、s1、制备聚乙烯醇水溶液：取聚乙烯醇倒入水中，加热搅拌溶解，得到聚乙烯醇水溶液；加热时可放入到温度范围为50-90℃的水浴中使用搅拌器持续振动搅拌，搅拌器转速可以设定为300-400rpm，搅拌时间可以为60-90min；聚乙烯醇水溶液的质量百分比范围大概为20-35wt%；
11、s2、制备聚乙烯醇/酚醛树脂混合液：将s1制备的聚乙烯醇水溶液从水浴环境中取出，冷却至室温后，加入酚醛树脂液，使用搅拌器持续振动搅拌，得到聚乙烯醇/酚醛树脂混合液；室温范围为25±5℃；搅拌器转速可以设定为300-400rpm；
12、s3、制备聚乙烯醇/酚醛树脂/磨料混合浆料：在搅拌器的持续搅拌作用下，向s2制备的混合液体系内加入磨料，持续搅拌使磨料均匀分散，得到聚乙烯醇/酚醛树脂/磨料混合浆料；搅拌器转速初始可以设定为300-400rpm，加入磨料后可以提高至500-700rpm；
13、s4、凝胶化处理：将s3制备的混合浆料放入温度70-90℃的水浴中，分别加入催化剂、发泡剂和匀泡剂，持续搅拌使体系混合均匀，然后加入异氰酸酯固化剂，进行凝胶化反应，反应时间为1-3h；
15、s6、后处理：将模具放入热烘箱内进行固化处理，待固化处理结束后，卸模取出砂轮胚体，经水洗、干燥及常规机械加工等工序，即得pva海绵砂轮。
16、具体的，所述步骤s5中，为防止粘模，可以预先使用脱模剂处理模具表面；脱模剂可以选用含氟素脱模剂，如，脱模剂可以为由东莞市东锐电子科技有限公司提供的型号为ds-608的一种氟素高效脱模剂。
17、进一步的，所述步骤s6中，热烘箱温度范围为60-120℃，固化处理时间为10-12h。
18、本发明还提供了采用上述制备方法制备所得的新型镜面抛光pva海绵砂轮。
19、本发明新型镜面抛光pva海绵砂轮，由特殊合成树脂结合磨料采用浇注成型工艺制备而成。特殊合成树脂结合剂由体系内聚乙烯醇、酚醛树脂等与异氰酸酯固化剂通过低温化学反应制成，其中聚乙烯醇作为该合成树脂结合剂的主体结构，具有优异的软弹性，可赋予pva砂轮独特的缓冲性；酚醛树脂提供异氰酸根反应位点，可增强磨料的粘接性能，提高磨料把持力；异氰酸酯固化剂作为小分子固化剂，能够与聚乙烯醇、酚醛树脂等发生化学反应，形成体型交联网状结构，进而赋予pva砂轮优异的耐磨力和磨削力。磨料由碳化硅、氧化铈等普通磨料组成，用于抛光加工工件。
20、本发明是针对传统pva砂轮在制备及加工过程中存在的技术问题，而提供一种由水性酚醛树脂液代替甲醛或丁醛水溶液，并通过添加小分子异氰酸酯固化剂，使其与聚乙烯醇/酚醛树脂/磨料混合浆料发生凝胶化反应，最终制成的新型pva砂轮。采用该配方体系制备pva砂轮，可保障生产及使用安全，达到生产环保的要求；通过在多羟基体系内引入异氰酸酯固化剂形成高反应活性体系，并添加酚醛树脂液进一步提供异氰酸根反应位点，可有效地促进体系内异氰酸酯与聚乙烯醇/酚醛树脂/磨料混合浆料的反应程度，提高磨料与磨料载体的粘接强度，提升磨料把持力，提高砂轮耐用度；同时，异氰酸酯固化剂与聚乙烯醇/酚醛树脂/磨料混合浆料凝胶化反应粘度适中，并通过调整异氰酸根比例；调整催化剂、发泡剂等助剂添加含量可实现反应过程可控、砂轮性能可调，最终达到pva砂轮批量化稳定生产的目的。使用该砂轮加工工件，一方面，砂轮保障其具有较强耐磨力和磨削力的同时，并基于其体系独特的气孔结构，可使砂轮在磨削工件时能迅速排除磨削热，不发生堵塞，实现稳定、长时间连续研磨；另一方面，基于其体系内结合剂具有缓冲性的特点，使砂轮在运转及与工件接触时，磨料的刃尖产生相应振动，使磨料切入均匀化，不会对研磨面产生较深划痕，最终得到均匀的、呈镜面的加工表面。
22、1）本发明pva海绵砂轮，其生产制造过程由传统pva砂轮中聚乙烯醇与甲醛或丁醛水溶液的缩醛化过程更换为现有pva砂轮中小分子异氰酸酯固化剂与聚乙烯醇/酚醛树脂/磨料混合浆料的凝胶化过程。一方面，原料无毒无污染、生产过程绿色环保；另一方面，凝胶化反应粘度适中，并通过调整异氰酸根比例；调整催化剂、发泡剂等助剂添加含量可实现反应过程可控、砂轮性能可调，最终实现pva砂轮的批量化稳定生产。
23、2）本发明pva海绵砂轮，通过在多羟基体系内引入异氰酸酯固化剂形成高反应活性体系，并添加酚醛树脂液进一步提供异氰酸根反应位点，可有效地促进异氰酸酯与聚乙烯醇/酚醛树脂/磨料混合浆料的反应程度，提高磨料与磨料载体的粘接强度，提升磨料把持力，提高砂轮耐用度。
24、3）本发明pva海绵砂轮，通过体系内聚乙烯醇、酚醛树脂等与异氰酸酯固化剂反应而形成交联结合剂体系，使该砂轮具有较强的耐磨力和磨削力；同时基于其体系内独特的气孔结构，可使砂轮在磨削工件时能迅速排除磨削热，不发生堵塞，不烧伤工件，实现稳定、长时间连续加工。
25、4）本发明pva海绵砂轮，其体系内结合剂具有弹性、缓冲性等特点，使砂轮在运转及与工件接触时，磨料的刃尖可产生相应振动，使磨料切入均匀化，不会对研磨面产生较深划痕，最终得到更为光亮的研磨面和更高的表面粗糙度等级。同时，基于上述结构特点，使该砂轮在加工过程中更易与工件磨削面形状匹配，可保障砂轮针对曲面工件也具有较好的加工效果，可得到均匀的、呈镜面的加工表面。
26、5）本发明pva海绵砂轮，原材料及所用制造设备成本低廉、产品制备工艺简单且稳定，易于大批量生产制备和推广。
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