微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法与流程

1.本发明涉及磨料技术领域，具体涉及微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法。


背景技术：

2.中国专利cn106914829a公开了一种高自锐性树脂结合剂金刚石无心磨砂轮，包括基体和磨料层，所述磨料层由以下重量份的原料制备而成：树脂粉15-25份，微米级碳化硼粉10-35份，多晶金刚石磨料45-65份，fecral合金纤维1-5份，湿润剂1-2份；
3.现有技术中，磨料通过亚胺树脂与砂轮之间进行连接，亚胺树脂作为载体，其受自身化学性能影响，其在导热、抗氧化方面不够优秀，从而导致磨料在工作过程中，由于产生较大热量，加速磨料中亚胺树脂的老化，进而影响其使用寿命。


技术实现要素：

4.本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法，包括以下步骤:
7.先将磨料干法球磨1-2h，改性聚酰亚胺树脂粉干法球磨2-3h，再将湿润剂，以及球磨后的改性聚酰亚胺树脂粉、磨料加入三维涡流混料机中混料0.5-1h，即得到微晶刚玉氧化铝磨料；
8.其中，改性聚酰亚胺树脂粉由改性聚酰亚胺树脂研磨至粉状得到的；
9.改性聚酰亚胺树脂具体制备工艺，包括以下步骤：
10.步骤1：将3-氨丙基三乙氧基硅烷加入氧化锌分散液，在温度70-80℃条件下搅拌12h，反应得到中间体1；
11.步骤2：将新戊二醇分散在二氯甲烷中，在至0-5℃下，滴加三氯氧磷搅拌分散1小时；然后将温度提高到50-55℃，反应得到中间体2；
12.步骤3：将中间体2分散在四氢呋喃中，在0-5℃下，加入三乙胺和中间体1，在温度40℃下反应8h，冷却到室温，得到中间体3；
13.步骤4：将中间体3和咪唑接枝型聚酰亚胺，在n，n-二甲基甲酰胺溶剂中，氮气气氛，于室温下搅拌反应，成均相溶液后，加入甲苯，85℃～210℃加热升温回流，共沸脱水反应2～18小时；得到改性聚酰亚胺树脂；。
14.作为本发明进一步的方案：控制氧化锌与3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为1mo l:1-1.2mo l。
15.作为本发明进一步的方案：控制新戊二醇、三氯氧磷的用量比为1-1.2mo l：1-1.2mo l。
16.作为本发明进一步的方案：控制中间体1、中间体2、三乙胺的用量比为1-1.2mo l：1-1.2mo l：0.01mo l。
17.作为本发明进一步的方案：控制中间体3和咪唑接枝型聚酰亚胺的用量比为1:1-1.5mo l。
18.作为本发明进一步的方案：微晶刚玉氧化铝磨料包括以下重量份原料：磨料45-65份，树脂载体15-30份。
19.作为本发明进一步的方案：磨料包括以下重量份原料：六水硝酸镧2.2-2.4份、六水氯化铝71-82份、羟基磷灰石3-5份、溶质质量分数5-10％的稀硝酸8-10份、20-25份质量分数10％的氢氧化钠溶液、200-600份去离子水。
20.作为本发明进一步的方案：树脂载体包括以下重量份原料：改性聚酰亚胺树脂粉15-25份，湿润剂1-2份。
21.作为本发明进一步的方案：湿润剂为甲酚、聚乙烯醇或硅烷偶联剂。
22.本发明的有益效果：
23.本发明以氧化锌和3-氨丙基三乙氧基硅烷为原料进行反应，得到氨基改性的纳米氧化锌的中间体1；本发明以新戊二醇与三氯氧磷为原料，合成含磷的阻燃剂中间体2；本发明以中间体1和中间体2为原料，利用中间体1的胺基与中间体2的氯基发生反应，得到中间体3；本发明以中间体3和咪唑接枝型聚酰亚胺为原料，将中间体3的胺基与咪唑接枝型聚酰亚胺连接，得到改性聚酰亚胺树脂，使其具有很有导热性能、耐磨性以及抗氧化性；所以由该改性聚酰亚胺树脂作为磨料载体，从而有效改善磨料在使用过程中导热性能、耐磨性以及抗氧化性。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例1
26.本发明为微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法，包括以下步骤：
27.先将磨料干法球磨1-2h，改性聚酰亚胺树脂粉干法球磨2-3h，再将湿润剂，以及球磨后的改性聚酰亚胺树脂粉、磨料加入三维涡流混料机中混料0.5-1h，即得到微晶刚玉氧化铝磨料；
28.其中，改性聚酰亚胺树脂粉由改性聚酰亚胺树脂研磨至粉状得到的；
29.微晶刚玉氧化铝磨料包括以下重量份原料：磨料45份，树脂载体15份；
30.其中，磨料包括以下重量份原料：六水硝酸镧2.2份、六水氯化铝71份、羟基磷灰石3份、溶质质量分数5％的稀硝酸8份、20份质量分数10％的氢氧化钠溶液、200份去离子水；
31.其中，磨料制备方法包括制备酸化胶原溶液，制备磨料，从而得到氧化铝磨料，该磨料制备方法参照中国公开号为cn109956741 a的微晶陶瓷刚玉磨料及其制造方法，在此不再赘述；
32.树脂载体包括以下重量份原料：改性聚酰亚胺树脂粉15-25份，湿润剂1-2份；湿润剂为甲酚、聚乙烯醇或硅烷偶联剂；
33.该改性聚酰亚胺树脂具体制备工艺，包括以下步骤：
34.步骤1：按照质量比2:100:0.07将氧化锌、乙醇和氨水超声分散，得到氧化锌分散液；将3-氨丙基三乙氧基硅烷加入氧化锌分散液，在温度70-80℃条件下搅拌12h，反应结束后，使用乙醇洗涤、干燥，得到中间体1；
35.控制氧化锌与3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为1mo l:1mo l；
36.步骤2：将新戊二醇分散在二氯甲烷中，在至0-5℃下，滴加三氯氧磷搅拌分散1小时；然后将温度提高到50-55℃，搅拌4h，直到反应不产生盐酸为止；待反应完成后，冷却到室温，二氯甲烷和未反应的三氯氧磷在减压下蒸发去除，再洗涤、干燥，得到中间体2；
37.其中，控制新戊二醇、三氯氧磷的用量比为1mo l：1mo l；
38.步骤3：将中间体2分散在四氢呋喃中，在0-5℃下，加入三乙胺和中间体1，在温度40℃下反应8h，冷却到室温，通过抽滤去除掉副产物三乙胺盐酸盐，在减压下蒸发去除溶剂和未反应的试剂，得到中间体3；
39.其中，控制中间体1、中间体2、三乙胺的用量比为1mo l：1mo l：0.01mo l；
40.步骤4：将中间体3和咪唑接枝型聚酰亚胺，在n，n-二甲基甲酰胺溶剂中，氮气气氛，于室温下搅拌反应，成均相溶液后，加入甲苯，85℃～210℃加热升温回流，共沸脱水反应2～18小时；得到改性聚酰亚胺树脂；
41.其中，控制中间体3和咪唑接枝型聚酰亚胺的用量比为1:1mo l。
42.实施例2
43.本发明为微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法，包括以下步骤：
44.先将磨料干法球磨1-2h，改性聚酰亚胺树脂粉干法球磨2-3h，再将湿润剂，以及球磨后的改性聚酰亚胺树脂粉、磨料加入三维涡流混料机中混料0.5-1h，即可得到微晶刚玉氧化铝磨料；
45.其中，改性聚酰亚胺树脂粉由改性聚酰亚胺树脂研磨至粉状得到的；
46.微晶刚玉氧化铝磨料包括以下重量份原料：磨料55份，树脂载体22份；
47.其中，磨料包括以下重量份原料：六水硝酸镧2.3份、六水氯化铝77份、羟基磷灰石4份、溶质质量分数8％的稀硝酸9份、22份质量分数10％的氢氧化钠溶液、400份去离子水；
48.其中，磨料制备方法包括制备酸化胶原溶液，制备磨料，从而得到氧化铝磨料，该磨料制备方法参照中国公开号为cn109956741 a的微晶陶瓷刚玉磨料及其制造方法，在此不再赘述；
49.树脂载体包括以下重量份原料：改性聚酰亚胺树脂粉20份，湿润剂1.5份；湿润剂为甲酚、聚乙烯醇或硅烷偶联剂；
50.该改性聚酰亚胺树脂具体制备工艺，包括以下步骤：
51.步骤1：按照质量比2:100:0.07将氧化锌、乙醇和氨水超声分散，得到氧化锌分散液；将3-氨丙基三乙氧基硅烷加入氧化锌分散液，在温度70-80℃条件下搅拌12h，反应结束后，使用乙醇洗涤、干燥，得到中间体1；
52.控制氧化锌与3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为1mo l:1.1mo l；
53.步骤2：将新戊二醇分散在二氯甲烷中，在至0-5℃下，滴加三氯氧磷搅拌分散1小时；然后将温度提高到50-55℃，搅拌4h，直到反应不产生盐酸为止；待反应完成后，冷却到室温，二氯甲烷和未反应的三氯氧磷在减压下蒸发去除，再洗涤、干燥，得到中间体2；
54.其中，控制新戊二醇、三氯氧磷的用量比为1.1mo l：1.1mo l；
55.步骤3：将中间体2分散在四氢呋喃中，在0-5℃下，加入三乙胺和中间体1，在温度40℃下反应8h，冷却到室温，通过抽滤去除掉副产物三乙胺盐酸盐，在减压下蒸发去除溶剂和未反应的试剂，得到中间体3；
56.其中，控制中间体1、中间体2、三乙胺的用量比为1.1mo l：1.1mo l：0.01mo l；
57.步骤4：将中间体3和咪唑接枝型聚酰亚胺，在n，n-二甲基甲酰胺溶剂中，氮气气氛，于室温下搅拌反应，成均相溶液后，加入甲苯，85℃～210℃加热升温回流，共沸脱水反应2～18小时；得到改性聚酰亚胺树脂；
58.其中，控制中间体3和咪唑接枝型聚酰亚胺的用量比为1:1.2mo l。
59.实施例3
60.本发明为微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法，包括以下步骤：
61.先将磨料干法球磨1-2h，改性聚酰亚胺树脂粉干法球磨2-3h，再将湿润剂，以及球磨后的改性聚酰亚胺树脂粉、磨料加入三维涡流混料机中混料0.5-1h，即可得到微晶刚玉氧化铝磨料；
62.其中，改性聚酰亚胺树脂粉由改性聚酰亚胺树脂研磨至粉状得到的；
63.微晶刚玉氧化铝磨料包括以下重量份原料：磨料65份，树脂载体30份；
64.其中，磨料包括以下重量份原料：六水硝酸镧2.4份、六水氯化铝82份、羟基磷灰石5份、溶质质量分数10％的稀硝酸10份、25份质量分数10％的氢氧化钠溶液、600份去离子水；
65.其中，磨料制备方法包括制备酸化胶原溶液，制备磨料，从而得到氧化铝磨料，该磨料制备方法参照中国公开号为cn109956741 a的微晶陶瓷刚玉磨料及其制造方法，在此不再赘述；
66.树脂载体包括以下重量份原料：改性聚酰亚胺树脂粉25份，湿润剂2份；湿润剂为甲酚、聚乙烯醇或硅烷偶联剂；
67.该改性聚酰亚胺树脂具体制备工艺，包括以下步骤：
68.步骤1：按照质量比2:100:0.07将氧化锌、乙醇和氨水超声分散，得到氧化锌分散液；将3-氨丙基三乙氧基硅烷加入氧化锌分散液，在温度70-80℃条件下搅拌12h，反应结束后，使用乙醇洗涤、干燥，得到中间体1；
69.控制氧化锌与3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为1mo l:1.2mo l；
70.步骤2：将新戊二醇分散在二氯甲烷中，在至0-5℃下，滴加三氯氧磷搅拌分散1小时；然后将温度提高到50-55℃，搅拌4h，直到反应不产生盐酸为止；待反应完成后，冷却到室温，二氯甲烷和未反应的三氯氧磷在减压下蒸发去除，再洗涤、干燥，得到中间体2；
71.其中，控制新戊二醇、三氯氧磷的用量比为1.2mo l：1.2mo l；
72.步骤3：将中间体2分散在四氢呋喃中，在0-5℃下，加入三乙胺和中间体1，在温度40℃下反应8h，冷却到室温，通过抽滤去除掉副产物三乙胺盐酸盐，在减压下蒸发去除溶剂和未反应的试剂，得到中间体3；
73.其中，控制中间体1、中间体2、三乙胺的用量比为1.2mo l：1.2mo l：0.01mo l；
74.步骤4：将中间体3和咪唑接枝型聚酰亚胺，在n，n-二甲基甲酰胺溶剂中，氮气气氛，于室温下搅拌反应，成均相溶液后，加入甲苯，85℃～210℃加热升温回流，共沸脱水反应2～18小时；得到改性聚酰亚胺树脂；
75.其中，控制中间体3和咪唑接枝型聚酰亚胺的用量比为1:1.5mo l。
76.性能测试
77.对比例1采用中国专利号为cn106914829a的实施例1中的砂轮；按照对比例1中成型料制备砂轮的方法，由实施例1-3得到的磨料制备得到砂轮；对实施例1-3和对比例1中的砂轮进行性能测试，测试结果如下表所示：
78.氧化诱导时间测试：氧化诱导时间测试为首先取5-10mg样品，在通氮气(氮气流速为50ml/min)的条件下升温至60℃(升温速率为20℃/min)，保持5min，然后，升温至170℃(升温速率为20℃/min)，保持5min后，停止通氮气，改通氧气(氧气流速为50ml/min)，从开始通氧气至出现氧化放热峰时所需的时间即为氧化诱导时间；
79.导热系数w/(m
·
k)oit(min)实施例118.5954.1实施例218.6355.5实施例318.6558.1对比例112.1834.1
80.由上述表格可知，经本发明制备得到的磨料制成的砂轮具有很好的导热性能和抗氧化性。
81.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:先将磨料干法球磨1-2h，改性聚酰亚胺树脂粉干法球磨2-3h，再将湿润剂，以及球磨后的改性聚酰亚胺树脂粉、磨料加入三维涡流混料机中混料0.5-1h，即得到微晶刚玉氧化铝磨料；其中，改性聚酰亚胺树脂粉由改性聚酰亚胺树脂研磨至粉状得到的；改性聚酰亚胺树脂具体制备工艺，包括以下步骤：步骤1：将3-氨丙基三乙氧基硅烷加入氧化锌分散液，在温度70-80℃条件下搅拌12h，反应得到中间体1；步骤2：将新戊二醇分散在二氯甲烷中，在至0-5℃下，滴加三氯氧磷搅拌分散1小时；然后将温度提高到50-55℃，反应得到中间体2；步骤3：将中间体2分散在四氢呋喃中，在0-5℃下，加入三乙胺和中间体1，在温度40℃下反应8h，冷却到室温，得到中间体3；步骤4：将中间体3和咪唑接枝型聚酰亚胺，在n，n-二甲基甲酰胺溶剂中，氮气气氛，于室温下搅拌反应，成均相溶液后，加入甲苯，85℃～210℃加热升温回流，共沸脱水反应2～18小时；得到改性聚酰亚胺树脂；。2.根据权利要求1所述的微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法,其特征在于，控制氧化锌与3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为1mol:1-1.2mol。3.根据权利要求1所述的微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法,其特征在于，控制新戊二醇、三氯氧磷的用量比为1-1.2mol：1-1.2mol。4.根据权利要求1所述的微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法,其特征在于，控制中间体1、中间体2、三乙胺的用量比为1-1.2mol：1-1.2mol：0.01mol。5.根据权利要求1所述的微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法,其特征在于，控制中间体3和咪唑接枝型聚酰亚胺的用量比为1:1-1.5mol。6.根据权利要求1所述的微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法,其特征在于，微晶刚玉氧化铝磨料包括以下重量份原料：磨料45-65份，树脂载体15-30份。7.根据权利要求6所述的微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法,其特征在于，磨料包括以下重量份原料：六水硝酸镧2.2-2.4份、六水氯化铝71-82份、羟基磷灰石3-5份、溶质质量分数5-10％的稀硝酸8-10份、20-25份质量分数10％的氢氧化钠溶液、200-600份去离子水。8.根据权利要求7所述的微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法,其特征在于，树脂载体包括以下重量份原料：改性聚酰亚胺树脂粉15-25份，湿润剂1-2份。9.根据权利要求8所述的微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法,其特征在于，湿润剂为甲酚、聚乙烯醇或硅烷偶联剂。

技术总结
本发明公开了微晶刚玉氧化铝磨料的制备方法，包括以下步骤:先将磨料干法球磨1-2h，改性聚酰亚胺树脂粉干法球磨2-3h，再将湿润剂，以及球磨后的改性聚酰亚胺树脂粉、磨料加入三维涡流混料机中混料0.5-1h，即得到微晶刚玉氧化铝磨料；其中，改性聚酰亚胺树脂粉由改性聚酰亚胺树脂研磨至粉状得到的；本发明得到改性聚酰亚胺树脂，使其具有很有导热性能、耐磨性以及抗氧化性；所以由该改性聚酰亚胺树脂作为磨料载体，从而有效改善磨料在使用过程中导热性能、耐磨性以及抗氧化性。耐磨性以及抗氧化性。


技术研发人员：朱冰清 朱国乔 许骏
受保护的技术使用者：黄山安卡研磨新材料有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/16