一种树脂结合剂型金刚石研磨垫及其制备方法.pdf

本发明提供了一种树脂结合剂型金刚石研磨垫，该金刚石研磨垫由上至下依次为金刚石料层、无纺布层、粘结剂层、PET膜层、双面附胶的PC板层。本发明制得的研磨垫内部填充饱满无空洞，增强了研磨垫的耐磨性能和切削效率，研磨垫背层用含有纳米碳纤维的柔性粘结剂层代替原有的平铺料层，提高了研磨垫的抗折、耐冲击能力。

权利要求书
1.  一种树脂结合剂型金刚石研磨垫，所述金刚石研磨垫由上至下依次为金刚石料层、无纺布层、粘结剂层、PET膜层、双面附胶的PC板层；其特征在于，所述的金刚石料层为由以下质量百分比组分原料通过模具浇注、预固化成型、梯度升温热压固化制成的方形磨块构成：
树脂结合剂40～50％；
金刚石2～15％；
硅灰石35～45％；
二硫化钼3～8％；
气相二氧化硅0.5～2.5％；
所述粘结剂的组成为：纳米碳纤维10～20％、柔性环氧类树脂35～50％、酸酐类固化剂35～40％、促进剂0.5～1％。

2.  根据权利要求1所述的树脂结合剂型金刚石研磨垫，其特征在于，粘结剂中的纳米碳纤维的直径为50～200nm，长径比为1：50～1:200。

3.  权利要求1所述的树脂结合剂型金刚石研磨垫的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、将树脂结合剂、金刚石、硅灰石、二硫化钼、气相二氧化硅混合均匀后填充到模具中，将模具中填充好的混合原料表面摊平后，进行真空除泡处理；真空值为-92～-99Kpa；
B、再进一步摊平，随后进行预固化成型；
C、待预固化成凝胶状后，在凝胶表面上粘贴一层无纺布，再均匀地刷涂一层粘结剂于无纺布上，并粘贴PET膜，置于固化炉中进行梯度升温热压固化，冷却脱模；
所述粘结剂的组成为：纳米碳纤维10～20％、柔性环氧类树脂35～50％、酸酐类固化剂35～40％、促进剂0.5～1％；
D、再粘贴双面附胶的PC板上，裁剪即得。

4.  根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤A所述真空除泡处理为：放入真空除泡机中处理2～5次，每次30～50min，温度为50～65℃。

5.  根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤B所述的预固化条件为70～90℃，保持1～2h。

6.  根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤C所述梯度升温热压固化的条件为：90～105℃，保持0.3～0.7h；110～120℃，保持0.3～0.7h；125～140℃，保持1.5～3h。

说明书一种树脂结合剂型金刚石研磨垫及其制备方法
技术领域
本发明涉及光学镜片粗、精加工技术领域，特别地，涉及一种树脂结合剂型金刚石研磨垫及其制备方法。
背景技术
目前，国内大多数光学玻璃加工企业开始逐渐采用固结磨料研磨代替传统的游离磨粉研磨工艺，固结磨料研磨工艺具有较高的加工效率和产品表面质量，加工产品切削力稳定，可以有效的降低生产成本。因此，固结磨料研磨垫的研究成了研磨加工行业的热点，蓝思科技股份有限公司申请了一种环氧树脂型金刚石研磨垫及其制备方法(CN201310403745.8)，该制备方法操作简便、效率高，制得的研磨垫结构简单、磨削效率高，但存在原料成本高、抗折性差、平整度差等问题。
因此，要针对以上问题进行工艺改善。
发明内容
本发明目的在于提供一种树脂结合剂型金刚石研磨垫及其制备方法，以解决现有固结磨料研磨垫抗折性差、平整度差的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种树脂结合剂型金刚石研磨垫，所述金刚石研磨垫由上至下依次为金刚石料层、无纺布层、粘结剂层、PET膜层、双面附胶的PC板层；所述的金刚石料层为由以下质量百分比组分原料通过模具浇注、预固化成型、梯度升温热压固化制成的方形磨块构成：
树脂结合剂40～50％；
金刚石2～15％；
硅灰石35～45％；
二硫化钼3～8％；
气相二氧化硅0.5～2.5％；
所述粘结剂的组成为：纳米碳纤维10～20％、柔性环氧类树脂35～50％、酸酐类固化剂35～40％、促进剂0.5～1％。
优选的，粘结剂中的纳米碳纤维的直径为50～200nm，长径比为1：50～1:200。
上述树脂结合剂型金刚石研磨垫的制备方法包括步骤：
A、将树脂结合剂、金刚石、硅灰石、二硫化钼、气相二氧化硅混合均匀后填充到模具中，将模具中填充好的混合原料表面摊平后，进行真空除泡处理；真空值为-92～-99Kpa；
B、再进一步摊平，随后进行预固化成型；
C、待预固化成凝胶状后，在凝胶表面上粘贴一层无纺布，再均匀地刷涂一层粘结剂于无纺布上，并粘贴PET膜，置于固化炉中进行梯度升温热压固化，冷却脱模；
所述粘结剂的组成为：纳米碳纤维10～20％、柔性环氧类树脂35～50％、酸酐类固化剂35～40％、促进剂0.5～1％；
D、再粘贴双面附胶的PC板上，裁剪即得。
优选的，步骤A所述真空除泡处理为：放入真空除泡机中处理2～5次，每次30～50min，温度为50～65℃。
优选的，步骤B所述的预固化条件为70～90℃，保持1～2h。
优选的，步骤C所述梯度升温热压固化的条件为：90～105℃，保持0.3～0.7h；110～120℃，保持0.3～0.7h；125～140℃，保持1.5～3h。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用独特的预固化成型以及研磨垫背层刷胶工艺，制得的研磨垫内部填充饱满、无空洞，大大增强了研磨垫的耐磨性能和切削效率，研磨垫背层用一层含有纳米碳纤维的柔性粘结剂层代替原有的平铺料层，将具有高强度、高弹性和高刚度等力学性能的纳米碳纤维运用于研磨垫的背胶工艺中，大大节约了原材料成本，提高了研磨垫的抗折、耐冲击能力，并提高了研磨产品的表面品质，有利于产品良率的提高。
本发明提出的研磨垫柔韧性、抗折性的改良方法操作简便、效率高、成本降低约30％，并且制得的金刚石研磨垫柔韧性较好，其抗折和抗冲击强度均有大幅度地提升。
此外，本发明还有重要的特点是采用的原料都是廉价的常规原料，来源广，大大降低了产品的成本；本发明的制备工艺工艺简单、操作简便、低成本，适用于工业化生产。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的结构示意图；
图2是本发明优选实施例的流程示意图；
其中，1、金刚石方形磨块层，2、金刚石料平铺层，3、无纺布层，4、粘结剂层，5、PET膜层，6、双面附胶的PC板层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1，本发明提供了一种树脂结合剂型金刚石研磨垫，由上至下依次为金刚石料层、无纺布层、粘结剂层、PET膜层、双面附胶的PC板层；所述的金刚石料层为由以下质量百分比组分原料通过模具浇注、预固化成型、梯度升温热压固化制成的方形磨块构成：
树脂结合剂40～50％；
金刚石2～15％；
硅灰石35～45％；
二硫化钼3～8％；
气相二氧化硅0.5～2.5％。
其中，粘结剂的组成为：纳米碳纤维10～20％、柔性环氧类树脂35～50％、酸酐类固化剂35～40％、促进剂0.5～1％。纳米碳纤维的直径为50～200nm，长径比为1：50～1:200。
纳米碳纤维(Carbonnanofibers,CNF)是直径介于纳米碳竹及普通碳纤维之间的准维碳材料，结构致密，具有较高的强度；其力学性能表现在每个碳原子与周围3个原子以共价键相结合，形成严密的结构；而其两端又是封闭的，没有悬空的化学键存在，使整个结构的稳定性更强，加之纳米尺度的碳原子之间的电荷作用力，使得纳米碳纤维具有高强度、高弹性和高刚度等力学性能，运用碳纤维的这些有益的力学性能于研磨垫的背胶工艺中，能够显著提高研磨垫的柔韧性以及抗折能力，并且纳米碳纤维的长径比越大，其柔韧性越好。
参见图2，本发明的树脂结合剂型金刚石磨具柔韧性、抗折性的改良方法，包括以下步骤：
1)混料：将金刚石层的各粉体原料干燥后，过筛，选择所需大小粒径的颗粒；按配比将筛选得到的各粉体原料及液体原料加入到料杯中，使用真空行星式搅拌机搅拌均匀，时间为6～12min，搅拌机转速为400rpm/2～4min，500rpm/2～4min，600rpm/2～4min。
2)浇注：将1)所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫硅橡胶模具底部的方形凹槽中，并将表面刮平整后，放入真空除泡机中处理2～5次，每次30～50min，真空值为-92～-99KPa，温度为50～65℃，排除方形凹槽中及混料中的气泡，让混料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面摊平；
3)预固化成型：将2)表面摊平后的原料层进行预固化成型，预固化条件为70～90℃，保持1～2h；
4)贴PET膜：将3)预固化后的原料层表面粘贴一层无纺布，并在无纺布的表面均匀地刷涂一层粘接剂，并粘贴PET膜；
5)热压固化：在4)贴好的PET膜上平整的盖上五层玻璃板，移至固化炉中进行固化， 热压固化的条件是：在90～105℃，保持0.3～0.7h；110～120℃，保持0.3～0.7h；125～140℃，保持1.5～3h；固化完成后，自然冷却至室温，脱模；
6)贴PC板：在4)得到的研磨垫PET膜层上贴上PC板，用滚筒压紧；
7)裁剪：使用吸塑模切机裁剪多余的PET膜、PC板部分，裁剪成型。
具体实施例如下：
实施例1
1)混料：按质量百分比称取各原料，树脂结合剂45％，金刚石10％，硅灰石39％，二硫化钼5％，气相二氧化硅1％，其中，金刚石平均粒径为20μm；硅灰石平均粒径16μm；二硫化钼平均粒径为10μm；气相二氧化硅的平均粒径为100nm。将称取的各原料一次性倒入料杯中，使用真空行星式搅拌机搅拌均匀，时间为6min，搅拌机转速为400rpm/2min，500rpm/2min，600rpm/2min。
2)浇注：将1)所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫硅橡胶模具底部的方形凹槽中，并将表面刮平整后，放入真空除泡机中处理3次，每次30min，真空值为-92KPa，温度为50℃，排除方形凹槽中及混料中的气泡，让混料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面摊平；
3)预固化成型：将2)表面摊平后的原料层进行预固化成型，预固化条件为80℃，保持1h；
4)贴PET膜：贴PET膜：将3)预固化后的原料层表面粘贴一层无纺布，保证无纺布和料层完全渗透，均匀地刷涂一层粘结剂并粘贴PET膜，粘结剂组成为：纳米碳纤维10％，环氧类树脂50％、酸酐类固化剂39％、促进剂1％，其中纳米碳纤维直径为100nm，长径比为：1：50；
5)热压固化：在4)贴好的PET膜上盖五层平整的玻璃板，移至固化炉中进行固化，热压固化的条件是：在100℃，保持0.5h；120℃，保持0.5h；130℃，保持2h；固化完成后，自然冷却至室温，脱模；
6)贴PC板：在5)得到的研磨垫PET膜层上贴上PC板，用滚筒压紧；
7)裁剪：使用吸塑模切机裁剪多余的PET膜、PC板部分，裁剪成型。
实施例2
1)混料：按质量百分比称取各原料，树脂结合剂45％，金刚石10％，硅灰石39％，二硫化钼5％，气相二氧化硅1％，其中，金刚石平均粒径为20μm；硅灰石平均粒径16μm；二硫化钼平均粒径为10μm；气相二氧化硅的平均粒径为100nm。将称取的各原料一次性倒入料杯中，使用真空行星式搅拌机搅拌均匀，时间为6min，搅拌机转速为400rpm/2min，500rpm/2min，600rpm/2min。
2)浇注：将1)所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫硅橡胶模具底部的方形凹槽中， 并将表面刮平整后，放入真空除泡机中处理3次，每次30min，真空值为-96KPa，温度为50℃，排除方形凹槽中及混料中的气泡，让混料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面摊平；
3)预固化成型：将2)表面摊平后的原料层进行预固化成型，预固化条件为80℃，保持持2h；
4)贴PET膜：贴PET膜：将3)预固化后的原料层表面粘贴一层无纺布，保证无纺布和料层完全渗透，均匀地刷涂一层粘结剂并粘贴PET膜，粘结剂组成为：纳米碳纤维16％，环氧类树脂44％、酸酐类固化剂39％、促进剂1％，其中纳米碳纤维直径为200nm，长径比为：1：100；
5)热压固化：在4)贴好的PET膜上盖五层平整的玻璃板，移至固化炉中进行固化，热压固化的条件是：在100℃，保持0.5h；120℃，保持0.5h；130℃，保持2h；固化完成后，自然冷却至室温，脱模；
6)贴PC板：在5)得到的研磨垫PET膜层上贴上PC板，用滚筒压紧；
7)裁剪：使用吸塑模切机裁剪多余的PET膜、PC板部分，裁剪成型。
实施例3：
1)混料：按质量百分比称取各原料，树脂结合剂45％，金刚石10％，硅灰石39％，二硫化钼5％，气相二氧化硅1％，其中，金刚石平均粒径为20μm；硅灰石平均粒径16μm；二硫化钼平均粒径为10μm；气相二氧化硅的平均粒径为100nm。将称取的各原料一次性倒入料杯中，使用真空行星式搅拌机搅拌均匀，时间为6min，搅拌机转速为400rpm/2min，500rpm/2min，600rpm/2min。
2)浇注：将1)所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫硅橡胶模具底部的方形凹槽中，并将表面刮平整后，放入真空除泡机中处理3次，每次30min，真空值为-94KPa，温度为50℃，排除方形凹槽中及混料中的气泡，让混料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面摊平；
3)预固化成型：将2)表面摊平后的原料层进行预固化成型，预固化条件为80℃，保持2h；
4)贴PET膜：贴PET膜：将3)预固化后的原料层表面粘贴一层无纺布，保证无纺布和料层完全渗透，均匀地刷涂一层粘结剂并粘贴PET膜，粘结剂组成为：纳米碳纤维20％，环氧类树脂39％、酸酐类固化剂40％、促进剂1％，其中纳米碳纤维直径为150nm，长径比为：1：200；
5)热压固化：在4)贴好的PET膜上盖五层平整的玻璃板，移至固化炉中进行固化，热压固化的条件是：在100℃，保持0.5h；120℃，保持0.5h；130℃，保持2h；固化完成后，自然冷却至室温，脱模；
6)贴PC板：在5)得到的研磨垫PET膜层上贴上PC板，用滚筒压紧；
7)裁剪：使用吸塑模切机裁剪多余的PET膜、PC板部分，裁剪成型。
实施例4：
1)混料：按质量百分比称取各原料，树脂结合剂40％，金刚石15％，硅灰石35％，二硫化钼8％，气相二氧化硅2％，其中，金刚石平均粒径为20μm；硅灰石平均粒径16μm；二硫化钼平均粒径为10μm；气相二氧化硅的平均粒径为100nm。将称取的各原料一次性倒入料杯中，使用真空行星式搅拌机搅拌均匀，时间为6min，搅拌机转速为400rpm/2min，500rpm/2min，600rpm/2min。
2)浇注：将1)所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫硅橡胶模具底部的方形凹槽中，并将表面刮平整后，放入真空除泡机中处理3次，每次30min，真空值为-99KPa，温度为50℃，排除方形凹槽中及混料中的气泡，让混料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面摊平；
3)预固化成型：将2)表面摊平后的原料层进行预固化成型，预固化条件为80℃，保持2h；
4)贴PET膜：贴PET膜：将3)预固化后的原料层表面粘贴一层无纺布，保证无纺布和料层完全渗透，均匀地刷涂一层粘结剂并粘贴PET膜，粘结剂组成为：纳米碳纤维10％，环氧类树脂49％、酸酐类固化剂40％、促进剂1％，其中纳米碳纤维直径为150nm，长径比为：1：200；
5)热压固化：在4)贴好的PET膜上盖五层平整的玻璃板，移至固化炉中进行固化，热压固化的条件是：在100℃，保持0.5h；120℃，保持0.5h；130℃，保持2h；固化完成后，自然冷却至室温，脱模；
6)贴PC板：在5)得到的研磨垫PET膜层上贴上PC板，用滚筒压紧；
7)裁剪：使用吸塑模切机裁剪多余的PET膜、PC板部分，裁剪成型。
采用本发明各个实施例制备的改良后的金刚石研磨垫与旧工艺的金刚石研磨垫在相同的加工条件下对某玻璃材料进行研磨，研磨垫性能及加工产品性能参数对比如下表。
本发明实施例研磨垫与旧工艺研磨垫的各项性能对比


以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。