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H-3140尼龙抛光轮专用固化剂的耐磨性分析

http://www.momo35.com   来源:《磨料磨具》杂志  日期:2017/06/09

文/卢学军 (长沙新德航化工有限公司)
 

前言:不织布尼龙抛光轮市场采用环氧E-44和聚酰胺固化剂作为胶黏剂,国内已经普遍使用多年。但是聚酰胺固化剂的耐热性比较差,磨削过程中强度衰减快,粘接强度有待提高,导致国内抛光轮无法进一步提高耐磨性。本文对新型不织布尼龙抛光轮专用固化剂H-3140同通用环氧树脂组成的胶黏剂的相关性能进行了分析,完全可取代聚酰胺或者复配聚酰胺,提高Tg(玻璃化转移温度),以提升目前国内尼龙抛光轮的硬度和耐磨性。

 
关键词:尼龙抛光轮;固化剂;耐磨性;摩擦系数;弹性模量;散热性
 
尼龙抛光轮以非织造的尼龙纤维做骨架,通过环氧胶黏剂将磨料粘接在尼龙纤维基体上,形成强韧坚固的立体网状结构,具有高耐磨、高弹性、高磨削力等特点,适合长时间高转速研磨,可部分取代布轮、海绵轮、砂布轮,用于后段消除瑕疵的精细研磨,适应了工业化生产提升效率的需要,广泛应用于机械、五金、建材、精密制造等领域金属或非金属制品的精细加工。

随着抛光行业机械化及自动化程度的提高,以及原材料成本的日益见涨,对尼龙轮的耐磨性和耐久性的高要求越来越迫切。作为工业的消耗品,以物廉价美的产品赢得市场的时代将渐行渐远,不断提高尼龙抛光轮的磨削效率和耐磨性将成为行业发展的趋势。

本文就不织布尼龙抛光轮的耐磨性展开分析。

1、胶黏剂的弹性模量和耐热性。

抛光轮在长时间的高速打磨过程中伴随着大量热量的产生,尽管立体网状结构的骨架有助于散热,但是磨削部位的局部瞬间温度仍然很高,甚至会超过胶黏剂材料的玻璃化转移温度(Tg),导致固化物从玻璃态向橡胶态甚至粘流态转化,胶水发软发粘,粘接强度大幅下降,摩擦力增大,脱砂掉砂,研磨轮外延大量消耗,出现毛边,导致工件发黑。

因此,打磨过程中如何保持胶黏剂足够的弹性模量,是由环氧体系耐热性决定的。理论上,粘接强度和研磨轮的强度和模量在磨削过程中不下降或者下降幅度很小,其摩擦系数和阻力一直维持在正常研磨状态,不至于过度消耗基体和磨料,自然提高了耐磨性。

目前市场上大量选用E-44环氧和650聚酰胺固化剂作为研磨轮的胶黏剂使用,即使是纯度较高的二聚酸合成的650,该体系Tg≤60℃,而环氧128配合H-3140体系在完全固化后Tg≥118℃,玻璃化转椅温度整整高出近60℃。因此该体系表现出比常温下更高的弹性模量和硬度,虽经更长的连续研磨时间而强度衰减慢,但不易出现发黑掉砂等现象。

2、尼龙轮的自润滑性。

耐磨度的提高跟润滑性息息相关。虽然尼龙66及尼龙6均表现出一定的自润滑功能,但是远远适应不了高速打磨的要求,所以需要在配方中加入耐高温润滑剂,以保证尼龙轮足够的自润滑功能,以降低摩擦系数,减少磨耗。如添加硬脂酸钙、硬脂酸钡等溶解于溶剂的液体润滑剂,或者石墨、二硫化钼、纳米材料等固体润滑剂。液体润滑剂可降低摩擦系数,但会降低胶黏剂的耐热性;固体润滑剂一般具有不影响耐热、耐腐蚀、降低摩擦系数等性能,但要考虑同体系的相容性和分散性。

H-3140固化剂具备一定的自润滑功能,但仍需要合理选择润滑剂,这样更能有效降低摩擦系数和研磨轮损耗,以提高耐磨性。

建议筛选润滑剂,通过多次实验验证后再用于生产。

3、尼龙纤维跟磨料的粘接强度

尼龙具有强韧性和较低的摩擦系数,但吸湿强,吸水量大;磨料硬度高,表面亲水性强。尼龙纤维跟磨料的粘接强度由胶黏剂的粘接强度和界面处理效果决定。
H-3140固化剂具有一定的表面活性,添加环氧及少量硅烷偶联剂组成的胶黏剂,能有效处理尼龙及磨料粘接界面,达到同体系均匀混容的效果。这样在后续的上胶辊压涂布过程中不会出现磨料的分离和磨料颗粒堆砌现象,磨料分散吸附均匀。固化剂分子中的活性官能团能同尼龙发生化学反应,形成化学结构。因此,尼龙纤维和磨料的结合力强,整体强度高。

极佳的粘接能力既能增强尼龙的强度也不易掉砂,提升了研磨轮的耐磨性。

4、胶黏剂的抗冲击强度和耐疲劳性能

H-3140固化剂自带强韧性基团,固化物既有足够的刚性,又有较高的抗冲击强度和屈服变形能力,连续较长时间的应力冲击情况下,不至于引起界面剥离和粘接失效现象,所以能提高尼龙抛光轮的耐磨性。

5、尼龙轮的散热性

多空隙三维网状结构有利于散热,故合理调整配方,控制复合体系中胶黏剂、溶剂和磨料的含量,以保证足够的孔隙率,有利于提高散热性和耐磨性。过多的胶黏剂和过高的固含量均不利于孔隙率的提高。

高P数的抛光轮需要更多层数的尼龙纤维浸渍布的加压叠加,同等厚度的前提下的层数越多,孔隙率越小,散热就越困难,对耐磨性的提高适得其反。因此,依靠耐高温胶水固化后尼龙纤维浸渍布的高硬度来调整P数,则具备更大的孔隙率,有利于提高耐磨性。

H-3140的固化体系具备较高的硬度和弹性模量,同等条件可以减少尼龙纤维浸渍布的层数,维持更多的孔隙率,不仅降低成本还可提高散热性和耐磨性。

综上所述,抛光轮品质的提升必然依赖材料性能的提升,而固化剂是胶黏剂性能的关键因素。我们针对抛光轮的工艺和技术要求开发的H-3140固化剂,能有效提高尼龙抛光轮的耐磨性。

相关介绍:

长沙新德航化工有限公司位于长沙市望城区铜官循环经济工业基地,专注于特种环氧固化剂的研究和生产。依据行业应用工艺及应用环境、机械性能参数等要求的不同,有针对性地选择原料和合成线路,将环氧胶黏剂的配方设计方案融入到固化剂的合成改性中。只需配合通用环氧,部分添加通用辅助材料,即可制成满足不同行业要求的高性能环氧树脂胶黏剂。

目前产品覆盖建筑结构胶、建筑堵漏防水胶(涂料)、防腐防水涂料、磨料磨具胶、各种工业和民用胶黏剂等相关领域。主要产品有建筑结构胶专用固化剂、磨料磨具专用固化剂、环氧砂浆专用固化剂、潮湿面环氧专用固化剂、水下环氧专用固化剂、尼龙抛光轮专用固化剂、超弹性环氧固化剂、常温固化耐高温固化剂、低温固化剂等。
 

(本文转载自《磨料磨具》第51期杂志,更多精彩尽在《磨料磨具》杂志。)

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