專利名稱：用于研磨制品的液態(tài)樹脂組合物的制作方法
用于研磨制品的液態(tài)樹脂組合物 本發(fā)明涉及能用于制造研磨制品的液態(tài)樹脂組合物，和所得研磨制品。研磨制品通常包含牢固粘合到載體上或用粘合劑彼此粘合在一起的許多磨粒。這 些制品廣泛用于機(jī)械加工各種材料，尤其是在切削、研磨、修邊和拋光操作中。傳統(tǒng)上,區(qū)分涂附磨具("coated abrasives")和固結(jié)磨具(bondedabrasives)。涂附磨具包含通常為撓性的載體材料，在其表面上散布著固定在粘合劑中的磨 粒。該撓性載體可以是紙張、薄膜或纖維網(wǎng)絡(luò)，例如尤其由玻璃或聚合物構(gòu)成的天然或合成 纖維的墊、氈、紡織品或針織品。這些磨具可呈現(xiàn)各種形式片、帶、盤等。涂附磨具的制造包括在載體材料上施加基礎(chǔ)粘合層(“make coat”)，使磨粒分布 在所述涂層上，熱處理該基礎(chǔ)粘合層以使其部分固化并施加確保顆粒牢固固定在該載體上 的上粘合層(“size coat”)?？梢栽谠撋险澈蠈雍湍チＩ铣练e附加粘合層(“supersize coat，，) ο該基礎(chǔ)、上和附加粘合層以液體形式施加。它們通常由熱固性樹脂，尤其是可熔類 型酚醛樹脂構(gòu)成。固結(jié)磨具由通過粘合劑粘合在一起的磨粒構(gòu)成，其具有適用于實(shí)施研磨操作，尤 其是切割硬材料(如鋼)的三維結(jié)構(gòu)。通常，這些磨具具有砂輪、砂輪片段(segments de meules)和磨石外觀。為“傳統(tǒng)”砂輪形式的固結(jié)磨具由單一區(qū)域構(gòu)成，該區(qū)域由嵌在從砂輪膛孔 (alesage)延伸至砂輪四周的粘合劑中的磨粒構(gòu)成。在“超硬磨料(superabrasive) ”砂輪 中，研磨區(qū)位于外周，為通常由金屬制成的中心核支承的條帶形式，且磨粒由極硬材料，例 如金剛石或立方氮化硼構(gòu)成。通過使用冷或熱壓模技術(shù)的方法獲得固結(jié)磨具。在最普遍的冷壓模(cold Moulding compression)中，將顆粒形式的研磨成分混 合物引入模具，隨后施加大約15至25N/mm2的足夠壓縮力以將所述混合物制成模具形狀并 確保在從模具中取出后，所得部件(生坯制品(green article))具有能在不損失其初始形 狀的情況下進(jìn)行操作的足夠強(qiáng)度。該部件隨后在爐中在允許粘合劑交聯(lián)的溫度下加熱，該 溫度取決于所用粘合劑的性質(zhì)。熱壓模(Hot Moulding compression)能夠?qū)崿F(xiàn)比冷模制更高的壓實(shí)度，這表現(xiàn)為 最終制品中較低的孔體積。在這種方法中，引入模具的粒狀混合物在壓力下壓實(shí)，同時(shí)加熱 以使粘合劑能在磨粒之間更好地分布并填滿空隙空間。在從模具中取出后，該部件通常經(jīng) 過旨在改進(jìn)其操作壽命及其研磨性能的后交聯(lián)熱處理。無(wú)論所用壓模的類型為如何，是冷壓?；驘釅耗＃匾氖?，該研磨成分混合物是 顆粒形式。通過用液態(tài)浸漬樹脂，通?？扇垲愋偷姆尤渲A(yù)處理磨粒，隨后通過將濕顆粒 與含交聯(lián)劑的酚醛清漆酚醛樹脂粉末(其隨后構(gòu)成粘合劑本身的粉末)和如果必要，添加 劑(也是粉末形式)混合，進(jìn)行粒狀混合物的制備。所得混合物因此由表面上粘結(jié)著固態(tài) 樹脂和添加劑粒子的磨粒構(gòu)成。該混合物具有均勻分布在模具中(被稱作“流動(dòng)性能”)和在壓力作用下成形的良好能力。用于制造涂附和固結(jié)磨具的可熔酚醛樹脂類型熱固性樹脂在預(yù)期應(yīng)用條件下具 有許多優(yōu)點(diǎn)，尤其是-它們提供顆粒和載體材料之間以及顆粒本身之間的固態(tài)粘合；_它們良好地抗在外周高速研磨條件下出現(xiàn)的高機(jī)械應(yīng)力，從而可防止磨具破 裂；
_它們的高耐熱性能夠限制該磨具內(nèi)的過度熱積累風(fēng)險(xiǎn)。上述可熔酚醛樹脂的一個(gè)缺點(diǎn)在于下述事實(shí)，即它們含有對(duì)人健康和對(duì)環(huán)境有害 的甲醛。可熔酚醛樹脂已知含有可能在磨具制造過程中排放到環(huán)境中的游離甲醛，當(dāng)溫度 達(dá)到引起可熔酚醛樹脂降解并釋放甲醛的程度時(shí)，它們還會(huì)在磨具使用條件下產(chǎn)生甲醛。數(shù)年來，關(guān)于甲醛排放的規(guī)章變得更嚴(yán)格并傾向于限制磨具中所含的或可從這些 產(chǎn)品中排放的甲醛量。已經(jīng)提出具有低甲醛含量的許多樹脂組合物。在US 6 133 403中，提出用于酚類組合物的反應(yīng)性稀釋劑和旨在制造具有高沖 擊強(qiáng)度的復(fù)合材料的可交聯(lián)酚醛清漆樹脂。WO 2005/108454 Al描述了用于增強(qiáng)復(fù)合材料的酚醛清漆樹脂和非甲醛硬化劑組 合物。US 5 523 152中描述了包含氨基塑料樹脂和反應(yīng)性稀釋劑(其每種都含有不飽 和側(cè)基)的用于磨具的可聚合組合物。US 5 178 646描述了用于磨具，尤其是涂附磨具的粘合劑前體組合物，其包含具 有多個(gè)羥甲基側(cè)基的熱固性樹脂和具有至少一個(gè)與該樹脂的基團(tuán)反應(yīng)的官能的反應(yīng)性稀 釋劑。本發(fā)明旨在降低研磨產(chǎn)品中的甲醛量。為此，本發(fā)明提供替代用作涂附磨具中的粘合劑和用作固結(jié)磨具中的浸漬樹脂的 可熔酚醛樹脂的液態(tài)樹脂組合物，這種液態(tài)樹脂組合物的特征在于其包含至少一種其玻璃 化轉(zhuǎn)變溫度小于或等于60°C的酚醛清漆樹脂、至少一種反應(yīng)性稀釋劑和任選至少一種交聯(lián) 劑。本發(fā)明的酚醛清漆樹脂選自其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度小于或等于60°C，優(yōu)選小于或等于 50 0C，有利地為35至45 °C的酚醛清漆樹脂。該酚醛清漆樹脂可以選自本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的酚醛清漆樹脂，其通過使酚類化 合物與醛在酸催化劑存在下以小于1的醛/酚類化合物摩爾比進(jìn)行反應(yīng)來獲得。該酚類化合物選自酚和取代酚，如甲酚、愈創(chuàng)木酚、甲氧基酚、鄰苯二酚、間苯二 酚、叔丁基酚和壬基酚、雙酚如雙酚A、萘酚和這些化合物的混合物。優(yōu)選選擇酚。 該醛選自脂環(huán)族醛，如甲醛，環(huán)狀醛，如糠醛，芳族醛，如苯甲醛、對(duì)茴香醛、鄰茴香 醛和藜蘆醛，和這些醛的混合物。優(yōu)選選擇甲醛。優(yōu)選地，甲醛/酚摩爾比為0. 2至小于1，有利地0. 35至0. 9，更好0. 5至0. 9。該酚醛清漆樹脂可以使用已知酸催化劑，例如強(qiáng)無(wú)機(jī)酸，如硫酸、磷酸和鹽酸，或 有機(jī)酸，如草酸、水楊酸或酸酐，如馬來酸酐進(jìn)行制備。酸的量必須足以實(shí)現(xiàn)酚類化合物和醛的縮合。所用酸的量通常在強(qiáng)無(wú)機(jī)酸的情況下為原料酚類化合物重量的0. 02至1%，優(yōu) 選0. 1至0. 6%，在有機(jī)酸的情況下為原料酚類化合物重量的0. 3至3%。優(yōu)選地，處理在該縮合反應(yīng)結(jié)束時(shí)獲得的酚醛清漆樹脂以降低游離酚類化合物的 含量，例如通過真空蒸餾。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可用的酚醛清漆樹脂含有少于0. 1重量％的游離甲醛，優(yōu)選少 于 0. 05%。該樹脂組合物可包含至少一種不同于酚醛清漆樹脂的能與交聯(lián)劑反應(yīng)的樹脂，例 如環(huán)氧樹脂，特別是帶有一個(gè)或幾個(gè)環(huán)氧側(cè)基的酚醛清漆樹脂。這種環(huán)氧化的酚醛清漆樹 脂傳統(tǒng)上可通過在堿性催化劑，例如氫氧化鈉存在下在大約100°c的溫度下用過量表氯醇 處理酚醛清漆樹脂來獲得。但是，本發(fā)明的酚醛清漆樹脂的比例必須保持高于或等于所有 樹脂(酚醛清漆樹脂和其它樹脂)的50重量％，優(yōu)選高于或等于75%，該比例有利地等于 100%。
本發(fā)明的酚醛清漆樹脂構(gòu)成該樹脂組合物的至少30重量％，優(yōu)選至少40%，有利 地至少50 %，且不超過85 %。本發(fā)明的反應(yīng)性稀釋劑是在大約20至25°C的室溫下是液體的化合物，其可以溶 解酚醛清漆樹脂和調(diào)節(jié)該樹脂組合物的粘度。該反應(yīng)性稀釋劑優(yōu)選具有小于或等于IOOOmPa. s,優(yōu)選小于或等于700mPa. s,有 利地小于500mPa. s，更好小于350mPa. s的粘度。該反應(yīng)性稀釋劑還含有至少一個(gè)能與該樹脂和適當(dāng)時(shí)與該交聯(lián)劑反應(yīng)的官能，該 官能選自羥基、醛、環(huán)氧基、噁唑烷和內(nèi)酯官能。作為包含羥基官能的反應(yīng)性稀釋劑的實(shí)例，可以提到飽和或不飽和脂環(huán)醇，如乙 二醇、1，3-丁二醇、甘油、三羥甲基丙烷和這些化合物的單烯丙基醚，飽和或不飽和環(huán)狀醇， 如糠醇，單環(huán)或多環(huán)芳族醇，如芐醇及其衍生物、間甲酚、3，5- 二甲苯酚、壬基酚、腰果酚和 它們的衍生物，如尤其包含在腰果殼(被稱作CNSL的“腰果殼液”)中的強(qiáng)心酚、甲基強(qiáng)心 酚和漆樹酸，和萘酚，和這些醇的前體，尤其是縮醛和三氧雜環(huán)己烷。作為包含醛官能的反應(yīng)性稀釋劑的實(shí)例，可以提到乙二醛。作為包含環(huán)氧官能的反應(yīng)性稀釋劑的實(shí)例，可以提到飽和或不飽和醇的縮水甘油 醚，如1，6_己二醇的二環(huán)氧甘油醚，尤其包含在環(huán)氧化油，特別是大豆油(EC0CET ，來自 Arkema)和亞麻子油(VIK0FLEX ，來自Arkema)中的環(huán)氧化脂肪酸，芳族環(huán)氧樹脂，如環(huán)氧 化腰果酚，尤其是3-正十五碳二烯基酚。作為包含噁唑烷官能的反應(yīng)性稀釋劑的實(shí)例，可以提到3-乙基-2-甲基-(3-甲 基丁基)-1，3-噁唑烷、1-氮雜-3，7-二氧雜-5-乙基雙環(huán)[3. 3. 0]辛烷和雙噁唑烷，尤其 由Incorez以標(biāo)號(hào)INC0Z0L LV出售的那些。包含內(nèi)酯官能的優(yōu)選反應(yīng)性稀釋劑是Y-丁內(nèi)酯。有利地，Y-丁內(nèi)酯與亞磷酸 三苯酯混合使用，這能夠改進(jìn)該液態(tài)樹脂組合物的熱性能。優(yōu)選稀釋劑是甘油、糠醇、芐醇、腰果酚及其衍生物(CNSL)、1，6_己二醇的二環(huán)氧 甘油醚、環(huán)氧化腰果酚、3-乙基-2-甲基-(3-甲基丁基)-1，3-噁唑烷、1-氮雜-3，7- 二氧 雜-5-乙基雙環(huán)[3.3.0]辛烷、雙噁唑烷和Y-丁內(nèi)酯。該反應(yīng)性稀釋劑構(gòu)成該樹脂組合物的至少10重量％，優(yōu)選至少20%，有利地不超過69%，優(yōu)選30%。在10%以下，樹脂組合物的粘度太高以致其不能用于目標(biāo)用途。在 69 %以上，最終研磨產(chǎn)品的機(jī)械性質(zhì)不令人滿意。該交聯(lián)劑必須對(duì)酚醛清漆樹脂和反應(yīng)性稀釋劑具有高反應(yīng)性。該交聯(lián)劑選自包含至少一個(gè)羥基或醛官能的化合物、具有包含被碳原子隔開的氮 原子和氧原子的結(jié)構(gòu)的雜環(huán)化合物、硝基縮醛和硝酮。作為包含至少一個(gè)羥基官能的化合物的實(shí)例，可以提到硝基醇，如三(羥甲基)硝
基甲烷。 作為包含至少一個(gè)醛官能的化合物的實(shí)例，可以提到乙二醛和2，2-二甲氧基乙醛。作為包含被碳原子隔開的氮原子和氧原子的雜環(huán)化合物的實(shí)例，可以提到噁唑 啉，如1，3-亞苯基-雙噁唑啉，和噁唑烷，如3-乙基-2-甲基-2-(3-甲基丁基)-1，3_噁 唑烷和I-氮雜_3，7- 二氧雜-5-乙基雙環(huán)[3. 3. 0]辛烷。優(yōu)選交聯(lián)劑是三(羥甲基)硝基甲烷、乙二醛、3-乙基-2-甲基-2-(3_甲基丁 基)-1，3_噁唑烷和1-氮雜_3，7-二氧雜-5-乙基雙環(huán)[3.3.0]辛烷。1_氮雜_3，7_ 二氧 雜-5-乙基雙環(huán)[3. 3. 0]辛烷特別有利，因?yàn)槠淇梢约瘸洚?dāng)反應(yīng)性稀釋劑又充當(dāng)交聯(lián)劑。交聯(lián)劑優(yōu)選構(gòu)成該液態(tài)樹脂組合物的至少1重量％，有利地至少20%，更好至少 30%，且通常不超過40%。該液態(tài)樹脂組合物還可以包含至少一種交聯(lián)催化劑。該催化劑選自包含至少一個(gè) 仲或叔胺官能的化合物，如羥胺、三乙胺、二氮雜雙環(huán)十一烯、芐基二甲胺和2，4，6_三(二 甲基氨基甲基)酚、咪唑和咪唑衍生物，例如2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和1-芐 基-2-甲基咪唑、第V(A)族元素的三烷基和三芳基親核體，例如三乙醇胺、三甲基膦和三苯 基膦、硼酸鹽，例如四苯基硼酸四苯基鱗和四氟硼酸四苯基鱗，和銨鹽，如四甲基氫氧化銨 和芐基三甲基氫氧化銨。優(yōu)選催化劑是三乙胺、2，4，6_三(二甲基氨基甲基)酚、2-甲基 咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和三甲基膦。主要出于易于施用原因，液體形式的催化劑是優(yōu)選的。該液態(tài)樹脂組合物中催化劑的量為每100重量份酚醛清漆樹脂、反應(yīng)性稀釋劑和 必要時(shí)的交聯(lián)劑少于或等于10重量份，優(yōu)選少于或等于5份。可以通過在有利地配有攪拌裝置的合適容器中簡(jiǎn)單混合這些成分來進(jìn)行該液態(tài) 樹脂組合物的制備；優(yōu)選將酚醛清漆樹脂引入反應(yīng)性稀釋劑中，隨后，如果必要，加入交聯(lián) 劑和催化劑。這些成分可以在大約20至25°C的室溫或更高溫度下，優(yōu)選在比該酚醛清漆樹脂 的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高至少10°c且有利地小于或等于50°C的溫度下進(jìn)行混合以防止該樹脂 組合物的成分的熱降解和/或交聯(lián)。該液態(tài)樹脂組合物的粘度取決于目標(biāo)用途，但保持小于或等于7000mPa. S。根據(jù)第一實(shí)施方案，本發(fā)明的液態(tài)樹脂組合物用于制造固結(jié)磨具。該液態(tài)樹脂組合物首先在傳統(tǒng)機(jī)械混合器中與磨?；旌现敝令w粒適當(dāng)“潤(rùn)濕”，即 被該樹脂組合物涂布，隨后加入粉狀粘合劑和也是粉狀的添加劑直至獲得均勻的粒狀混合 物。該液態(tài)樹脂組合物優(yōu)選具有最多等于3000mPa. s，有利地大于或等于600mPa. s的粘度。該粒狀混合物中的樹脂的交聯(lián)的起始溫度最多等于245°C，有利地最多等于 195 "C。獲得該粒狀混合物中樹脂組合物的完全交聯(lián)所需的時(shí)間少于或等于36小時(shí)，優(yōu) 選少于或等于20小時(shí)。該磨?？梢允侨魏晤愋偷囊阎チ?，例如由氧化鋁(其中包括通過溶膠_凝膠法 獲得的熔融氧化鋁和燒結(jié)氧化鋁，其可以被相同結(jié)晶性質(zhì)的材料接種或不接種，并且可以 經(jīng)或不經(jīng)化學(xué)改性)、氧化鐵、氧化鉬、氧化釩、氧化鋁-氧化鋯、硼-氧化鋁、碳化硅、氧氮化 鋁、金剛石或立方氮化硼和這類顆粒的混合物制成。該磨粒優(yōu)選由氧化鋁制成。 該磨粒優(yōu)選用選自含硅的化合物，改進(jìn)顆粒和該液態(tài)樹脂組合物之間的粘合的有 機(jī)化合物進(jìn)行預(yù)處理，所述含硅化合物為，例如有機(jī)基團(tuán)官能化的硅烷，如乙烯基硅烷，尤 其是乙烯基三乙氧基硅烷，氨基硅烷，尤其是Y-氨基丙基三甲氧基硅烷、Y-氨基丙基三 乙氧基硅烷和二氨基丙基乙氧基硅烷，或環(huán)氧硅烷。優(yōu)選使用Y-氨基丙基三乙氧基硅烷。該磨粒用含硅的有機(jī)化合物的處理可以通過例如噴灑所述化合物在合適的溶劑， 通常水中的溶液或通過將顆粒分散在上述溶液中來實(shí)現(xiàn)。該處理過的磨粒在與液態(tài)樹脂組 合物混合之前干燥。如果必要，可以向磨粒和樹脂組合物的混合物中加入有助于潤(rùn)濕顆粒和形成均勻 顆粒網(wǎng)絡(luò)的并隨后在交聯(lián)步驟中被除去的有機(jī)液體介質(zhì)。該有機(jī)介質(zhì)可以是水、脂族醇、二 醇、具有油或蠟稠度的高分子量石油餾分、礦物油或任何其它已知介質(zhì)。該粘合劑可以是酚_醛、三聚氰胺-醛、脲-醛、聚酯、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、聚氨酯 或聚苯并咪唑樹脂。該粘合劑優(yōu)選是具有低甲醛含量的樹脂，有利地為酚醛清漆酚醛樹脂， 更好為酚-甲醛酚醛清漆樹脂。添加劑是例如填料、交聯(lián)劑和用于制造固結(jié)磨具，尤其是用有機(jī)樹脂粘合的磨具 的其它化合物。該填料通常是包含可特別具有顆粒、球體或纖維外觀的粒子的細(xì)碎粉末形式。例 如，可以提到砂、碳化硅、中空氧化鋁球體、鋁土礦、鉻鐵礦、菱鎂礦、白云石、中空莫來石球 體、硼化物、火成二氧化硅、二氧化鈦、含碳產(chǎn)品(炭黑、焦炭、石墨等)、木粉、粘土、滑石、六 方氮化硼、二硫化鉬、長(zhǎng)石、霞石正長(zhǎng)巖和玻璃，特別是實(shí)心、多孔或中空珠和纖維形式。填 料通常構(gòu)成該粒狀混合物的0. 1至30重量％。當(dāng)粉狀粘合劑是酚醛清漆樹脂時(shí)，使用交聯(lián)劑。它們可以選自已知提供上述官能 的化合物，如六亞甲基四胺或其前體。該交聯(lián)劑以每100重量份粉狀酚醛清漆樹脂5至20 重量份的量進(jìn)行添加。該添加劑還可以包含有助于實(shí)施該方法的試劑，例如抗靜電劑和潤(rùn)滑劑。本領(lǐng)域 技術(shù)人員容易確定這些添加劑的量。優(yōu)選在環(huán)境溫度下對(duì)該粒狀混合物施以熟化處理大約12小時(shí)持續(xù)時(shí)間。隨后將該粒狀混合物引入配有加壓裝置的模具中，其能夠形成具有足夠的內(nèi)聚力 (以能夠在無(wú)顯著形狀變化的情況下在后繼步驟中進(jìn)行操作和處理)的生坯制品(PiSce crue) 0在此階段，粘合劑處于未交聯(lián)狀態(tài)。該生坯制品隨后在足夠溫度下加熱以使粘合劑能交聯(lián)并產(chǎn)生賦予該制品最終形狀的剛性聚合物網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)傳統(tǒng)固化周期進(jìn)行交聯(lián)，該固化周期包括使生坯制品達(dá)到大約 100°c并使其在此溫度下保持30分鐘至幾小時(shí)，從而可排出形成的揮發(fā)性產(chǎn)物。接著，使該 制品在該最終溫度下加熱通常10至36小時(shí)的持續(xù)時(shí)間。最終交聯(lián)溫度尤其取決于所用樹脂的性質(zhì)、要處理的部件的尺寸和形狀以及固化 持續(xù)時(shí)間。通常，最終交聯(lián)溫度為100至200°C。在優(yōu)選具有最大相對(duì)濕度的受控氣氛中進(jìn)行熱交聯(lián)。 所得固結(jié)磨具可以是砂輪、砂輪片段、盤和磨石形式。根據(jù)第二實(shí)施方案，本發(fā)明的液態(tài)樹脂組合物用于制造涂附磨具。如上所述，涂附磨具的制造包括這樣的步驟，其在于在載體材料上沉積基礎(chǔ)粘合 層，將磨粒散布在所述涂層上，對(duì)所述材料施以能使該樹脂組合物部分交聯(lián)的熱處理，沉積 上粘合層并對(duì)該涂布的材料施以熱處理以獲得該樹脂組合物的完全交聯(lián)。如果必要，可以 在上粘合層上沉積附加粘合層并通過合適的熱處理交聯(lián)。該載體材料通常具有中等至強(qiáng)的撓性，并具有片狀外觀，尤其是紙張、薄膜，尤其 是聚合物膜，或天然或合成纖維(例如玻璃纖維和硬化纖維)的大致致密網(wǎng)絡(luò)的外觀。磨?？蛇x自已提到的進(jìn)入固結(jié)磨具的結(jié)構(gòu)中的顆粒?？梢酝ㄟ^經(jīng)重力或經(jīng)靜電途徑工作的普通技術(shù)將顆粒施加到基礎(chǔ)粘合層上。根據(jù) 所需用途選擇載體上的磨粒密度。本發(fā)明的液態(tài)樹脂組合物可用于形成基礎(chǔ)粘合層、上粘合層或附加粘合層。該液 態(tài)樹脂組合物優(yōu)選用于形成基礎(chǔ)粘合層和上粘合層，和在必要時(shí)，附加粘合層。該液態(tài)樹脂組合物優(yōu)選具有小于或等于6000mPa. s的粘度和最多等于150°C，有 利地最多等于120°C的交聯(lián)的起始溫度。還優(yōu)選地，該液態(tài)樹脂組合物含有至少一種上述交聯(lián)劑。獲得該樹脂組合物的完全交聯(lián)所需的時(shí)間少于36小時(shí)，優(yōu)選少于20小時(shí)。不由本發(fā)明的液態(tài)樹脂組合物形成的基礎(chǔ)、上和附加粘合層s可選自酚醛、脲-甲 醛、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸、氨基塑料和三聚氰胺樹脂以及這些樹脂的混合物。該樹脂或 樹脂混合物優(yōu)選具有盡可能最低的游離甲醛含量。該液態(tài)樹脂組合物還可以包含添加劑，例如，潤(rùn)濕劑、填料、偶聯(lián)劑、染料、顏料和 抗靜電劑。當(dāng)該液態(tài)樹脂組合物用于形成上粘合層和/或附加粘合層時(shí)，其有利地包含至少 一種增強(qiáng)最終磨具的研磨性能的試劑。這種試劑可選自蠟、鹵化有機(jī)化合物、鹵素鹽、金屬 和金屬合金。用形成基礎(chǔ)粘合層的該液態(tài)樹脂組合物涂布的載體材料的熱處理在小于或等于 150°C，優(yōu)選小于或等于120°C的溫度下進(jìn)行1至120分鐘，優(yōu)選1至60分鐘。用于使形成上粘合層或附加粘合層的樹脂組合物交聯(lián)的熱處理?xiàng)l件可以在小于 或等于150°C，優(yōu)選小于或等于120°C的溫度下進(jìn)行最多36小時(shí)，優(yōu)選最多20小時(shí)。下列實(shí)施例能夠例證本發(fā)明，但不限制本發(fā)明。在實(shí)施例中，在下列條件下測(cè)量該液態(tài)樹脂組合物和試件的性質(zhì)。樹脂組合物 通過動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(DMA)測(cè)量交聯(lián)的起始溫度在兩個(gè)玻璃板之間引入液態(tài)樹脂組合物，并將該組裝件水平放置在包含兩個(gè)相距40毫米固定的下夾鉗和靠著位于前述 各夾鉗20毫米距離放置的上方板施用的上夾鉗的裝置中。以IHz振動(dòng)頻率對(duì)上夾鉗施加 SOmPa的力，同時(shí)以4°C /分鐘的速率將該組裝件從25°C加熱至300°C。隨溫度測(cè)量該樹脂 組合物的彈性模量并由建立的曲線確定交聯(lián)的起始溫度。 通過熱重量分析(ATD)測(cè)定在500° C的質(zhì)量損失將該液態(tài)樹脂組合物沉積在 鋁盤中并根據(jù)給定溫度周期加熱。將10至20毫克交聯(lián)樹脂組合物置于氧化鋁坩鍋中，將 其放在連續(xù)測(cè)量在以10°C/分鐘的速率從25到700°C的溫度周期中的質(zhì)量損失的機(jī)器中。 由記錄的曲線測(cè)定在500°C的質(zhì)量損失。碰 在ASTM D790-91標(biāo)準(zhǔn)的條件下使用三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)以50. 8毫米間隔和2. 54毫 米/分鐘的十字頭速度(Vitesse de traverse)測(cè)量撓曲強(qiáng)度和楊氏模量。對(duì)于各試件， 給出在6個(gè)測(cè)量點(diǎn)建立的平均撓曲強(qiáng)度和平均楊氏模量以及標(biāo)準(zhǔn)差(d. s.)。實(shí)施例1至12用于制造固結(jié)磨具的液態(tài)樹脂組合物a)樹脂組合物的制備制備具有表1中給出的組成(以重量份計(jì))的液態(tài)樹脂組合物。通過在環(huán)境溫度(20_25°C )和適度攪拌下將酚醛清漆樹脂溶解在反應(yīng)性稀釋劑 中，隨后通過在保持?jǐn)嚢钘l件的同時(shí)加入交聯(lián)劑和催化劑，獲得樹脂。根據(jù)下列溫度周期處理這些液態(tài)樹脂組合物以及含有可熔酚醛樹脂的參照組合 物(參照例1)-在70°C下保持35分鐘；-5 分鐘內(nèi) 70 至 80°C ；-在80°C下保持50分鐘；-5 分鐘內(nèi) 80 至 90°C ；-在90°C下保持50分鐘；-5 分鐘內(nèi) 90 至 100 °C ；-在100°C下保持42分鐘；-5 分鐘內(nèi) 100 至 115°C ；-在115°C下保持42分鐘。隨后在200°C下對(duì)該組合物施以退火處理2小時(shí)，隨后將它們冷卻至室溫。這些樹脂組合物的交聯(lián)的起始溫度和在500°C的質(zhì)量損失列在表1中。b)試件的制備制備具有下表2中給出的組成的粒狀混合物表2
實(shí)施例7a 實(shí)施例7b 實(shí)施例7c 參照例1 ~ 磨粒，氧化鋁，粒度 60 (406 微米)(9) 452. 74g 452. 74g 452. 74g 452. 74g~ 通過在尺寸為10. 224厘米X 2. 591厘米X 1. 27厘米的模具中模制75. 64克b) 中獲得的粒狀混合物，獲得試件。從模具中取出生坯試件，將其氣密密封在鋁箔中，并在爐 中根據(jù)下列溫度周期進(jìn)行固化-10 分鐘內(nèi) 25 至 60°C ；-40 分鐘內(nèi) 60 至 100°C ；-在100°C下保持80分鐘；-180 分鐘內(nèi) 100 至 160 "C ；-在160°C下保持10小時(shí)。將試件分成兩個(gè)系列第一系列不進(jìn)行任何處理，第二系列浸在沸水中2小時(shí)以 模擬加速老化條件。下表3中給出撓曲強(qiáng)度和楊氏模量的測(cè)量值表3
__無(wú)處理___處理后__
撓曲強(qiáng)度 楊氏模量 撓曲強(qiáng)度 楊氏模量 實(shí)施例 d.s. d.s. d.s. d.s. __(MPa)___(MPa)___(MPa)___(MPa)__
-_7a__31.602.0240306811.700.60186874
7b__35.422.35415820113.000.30204988
7c__34.200.40421813413.500.30205289
Refl 37.661.28421013511.810.301882142實(shí)施例13至26用于制造涂附磨具的液態(tài)樹脂組合物在實(shí)施例1至12的條件下制備具有表4中給出的組成(按重量份計(jì))的樹脂組 合物。根據(jù)上述實(shí)施例1至12的段落a)中所述的溫度周期處理實(shí)施例13至26的樹脂 組合物以及參照物可熔酚醛樹脂(參照例2)，隨后冷卻。這些樹脂組合物的交聯(lián)的起始溫度和在500°C的質(zhì)量損失列在表4中。實(shí)施例27至38用于制造涂附磨具的液態(tài)樹脂組合物在實(shí)施例1至12的條件下制備具有表5中給出的組成(按重量份計(jì))的樹脂組合物。根據(jù)上述實(shí)施例1至12的段落a)中公開的溫度周期和后固化(recuisson)處理 法處理實(shí)施27至38的樹脂組合物。這些樹脂組合物的交聯(lián)的起始溫度和在500°C的質(zhì)量損失列在表5中。實(shí)施例39至41用于制造固結(jié)磨具的液態(tài)樹脂組合物a)制備具有下表6中給出的組成(以重量份計(jì))的液態(tài)樹脂組合物表6 通過在大約35至40°C的溫度下將酚醛清漆樹脂溶解在反應(yīng)性稀釋劑中，獲得樹 脂。根據(jù)上述實(shí)施例1至12的段落a)中公開的溫度周期和后固化處理法處理這些液 態(tài)樹脂組合物。這些樹脂組合物在500°C的質(zhì)量損失如下實(shí)施例 在500°C的質(zhì)量損失(％ )394840434148b)試樣的制備制備具有下列組成的粒狀混合物 磨粒是粒度60 (406微米)的氧化鋁顆粒⑼，其已被浸在Y _氨基丙基三乙氧基硅烷水溶液(2重量％)中，隨后在烘箱中在120°C下干燥2小時(shí)。通過在實(shí)施例1至12的條件下模制該粒狀混合物，獲得試件。將試件分成兩個(gè)系列第一系列不進(jìn)行任何處理，第二系列浸在沸水中2小時(shí)以 模擬加速老化條件。下表7中給出撓曲強(qiáng)度和楊氏模量的測(cè)量表 7 (1)由 Hexion Specialty Chemicals 公司以標(biāo)號(hào)“BAKELITE PF8505F” 出售；玻 璃化轉(zhuǎn)變溫度42°C(2)由 Hexion Specialty Chemicals 公司以標(biāo)號(hào) “BAKELITE 043SW07”出售(3)由 Cardolite Europe 公司以標(biāo)號(hào)"NC513，，出售(4)由 Palmer Ltd.公司以標(biāo)號(hào)"Cashew Nut Shell Liquid CNSL” 出售；腰果酚 含量(>60重量％)(5)由 Hexion 公司以標(biāo)號(hào) “HELOXY MODIFIER HD” 出售(6)由 Incorez 公司以標(biāo)號(hào) “INC0Z0L LV” 出售(7)由 Clariant 公司以標(biāo)號(hào) “HIGHLINK-CDO” 出售；60%水溶液(8)由 Hexion Specialty Chemicals 公司以標(biāo)號(hào) “BAKELITE 8686” 出售；含有7重量％六亞甲基四胺(HEXA)(9)由 Saint-Gobain Ceramics and Plastics 公司以標(biāo)號(hào) “ALUMINE 57A” 出售(10)由 Hexion Specialty Chemicals 公司以標(biāo)號(hào)“BAKELITE PF0361SW01，，出售(11)由 Hexion Specialty Chemicals 公司以標(biāo)號(hào) “ΕΡΙΚ0ΤΕ 600” 出售
權(quán)利要求
用于制造磨具的液態(tài)樹脂組合物，其特征在于其包含至少一種其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度小于或等于60℃的酚醛清漆樹脂、至少一種反應(yīng)性稀釋劑和任選地至少一種交聯(lián)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其特征在于該酚醛清漆樹脂具有小于或等于50°C，優(yōu)選 35至45°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的組合物，其特征在于該酚醛清漆樹脂通過甲醛和酚的反應(yīng)獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的組合物，其特征在于甲醛/酚摩爾比為0.2至小于1，有利地0. 35 至0. 9，更好地0. 5至0. 9不等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的組合物，其特征在于該組合物還包含與所述酚醛清漆樹 脂不同的能與交聯(lián)劑反應(yīng)的樹脂，尤其為環(huán)氧樹脂，特別是環(huán)氧化的酚醛清漆樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的組合物，其特征在于酚醛清漆樹脂的比例高于或等于所有樹脂的 50重量％，優(yōu)選高于或等于75 %，有利地該比例等于100 %。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的組合物，其特征在于該酚醛清漆樹脂構(gòu)成該樹脂組合物 的至少30重量％，優(yōu)選至少40 %，有利地至少50 %，且不超過85 %。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的組合物，其特征在于該反應(yīng)性稀釋劑具有小于或等于 IOOOmpa. s，優(yōu)選小于或等于700mpa. s，有利地小于500mpa. s，更好小于350mpa. s的粘度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的組合物，其特征在于該反應(yīng)性稀釋劑含有至少一個(gè)選自 羥基、醛、環(huán)氧基、噁唑烷和內(nèi)酯官能的官能。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的組合物，其特征在于該反應(yīng)性稀釋劑選自飽和或不飽和脂環(huán)醇， 如乙二醇、1，3-丁二醇、甘油、三羥甲基丙烷和這些化合物的單烯丙基醚，飽和或不飽和環(huán) 狀醇，如糠醇，單環(huán)或多環(huán)芳族醇，如芐醇及其衍生物、間甲酚、3，5- 二甲苯酚、壬基酚、腰果 酚和它們的衍生物，如強(qiáng)心酚、甲基強(qiáng)心酚和漆樹酸，和萘酚，這些醇的前體，尤其是縮醛和 三氧雜環(huán)己烷，乙二醛，飽和或不飽和醇的縮水甘油醚，如1，6_己二醇的二環(huán)氧甘油醚，尤 其包含在環(huán)氧化油，特別是大豆油和亞麻子油中的環(huán)氧化脂肪酸，芳族環(huán)氧化物，如環(huán)氧化 腰果酚，和噁唑烷，如3-乙基-2-甲基-(3-甲基丁基)_1，3-噁唑烷、1-氮雜-3，7-二氧 雜-5-乙基雙環(huán)[3.3.0]辛烷和雙噁唑烷，以及內(nèi)酯，如Y-丁內(nèi)酯。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的組合物，其特征在于該反應(yīng)性稀釋劑是甘油、糠醇、芐醇、腰果 酚及其衍生物、1，6_己二醇的二環(huán)氧甘油醚、環(huán)氧化腰果酚、3-乙基-2-甲基-(3-甲基丁 基)-1，3-噁唑烷、1-氮雜-3，7-二氧雜-5-乙基雙環(huán)[3. 3.0]辛烷、雙噁唑烷或Y-丁內(nèi) 酯。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11之一的組合物，其特征在于該反應(yīng)性稀釋劑構(gòu)成該樹脂組合 物的至少10重量％，優(yōu)選至少20%，有利地不超過69%，更好不超過30%。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12之一的組合物，其特征在于該交聯(lián)劑選自包含至少一個(gè)羥基 或醛官能的化合物、具有包含被碳原子隔開的氮原子和氧原子的結(jié)構(gòu)的雜環(huán)化合物、硝基 縮醛和硝酮。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的組合物，其特征在于該交聯(lián)劑是三(羥甲基)硝基甲烷、乙二 醛、2，2-二甲氧基乙醛、噁唑啉，如1，3-亞苯基-雙噁唑啉，或噁唑烷，如3-乙基-2-甲 基-2-(3-甲基丁基)_1，3-噁唑烷和1-氮雜_3，7-二氧雜-5-乙基雙環(huán)[3. 3. 0]辛烷。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14之一的組合物，其特征在于交聯(lián)劑構(gòu)成該液態(tài)樹脂組合物的至少1重量％，優(yōu)選至少20 %，有利地至少30 %，更好不超過40 %。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15之一的組合物，其特征在于其還包含至少一種交聯(lián)催化劑，其 選自包含至少一個(gè)仲或叔胺官能的化合物，如羥胺、三乙胺、二氮雜雙環(huán)十一烯、芐基二甲 胺和2，4，6-三(二甲基氨基甲基)酚、咪唑和咪唑衍生物，例如2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲 基咪唑和芐基-2-甲基咪唑、第V(A)族元素的三烷基和三芳基親核體，例如三乙醇胺、三甲 基膦和三苯基膦、硼酸鹽，例如四苯基硼酸四苯基鱗和四氟硼酸四苯基鱗，和銨鹽，如四甲 基氫氧化銨和芐基三甲基氫氧化銨。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的組合物，其特征在于催化劑的量為每100重量份酚醛清漆樹脂、 反應(yīng)性稀釋劑和任選的交聯(lián)劑少于或等于10重量份，優(yōu)選少于或等于5份。
18.包含用基于熱固性樹脂的粘合劑粘結(jié)的磨粒的研磨制品，其特征在于該粘合劑是 根據(jù)權(quán)利要求1至17之一的液態(tài)樹脂組合物的交聯(lián)產(chǎn)物。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的制品，其特征在于該磨粒是由氧化鋁、氧化鐵、氧化鉬、氧化釩、 氧化鋁_氧化鋯、硼-氧化鋁、碳化硅、氧氮化鋁、金剛石或立方氮化硼和這類顆粒的混合物 構(gòu)成的顆粒，所述氧化鋁包括通過溶膠-凝膠法獲得的熔融氧化鋁和燒結(jié)氧化鋁，其可以 被相同結(jié)晶性質(zhì)的材料接種或不接種，并且可以經(jīng)或不經(jīng)化學(xué)改性。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的制品，其特征在于用含硅的有機(jī)化合物，例如用有機(jī)基團(tuán)官能 化的硅烷處理該磨粒。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的制品，其特征在于該硅烷是乙烯基硅烷，尤其是乙烯基三乙氧 基硅烷，氨基硅烷，尤其是Y-氨基丙基三甲氧基硅烷、Y-氨基丙基三乙氧基硅烷和二氨 基丙基乙氧基硅烷，或環(huán)氧硅烷。
22.根據(jù)權(quán)利要求17至20之一的制品，其特征在于其是固結(jié)磨具。
23.根據(jù)權(quán)利要求17至20之一的制品，其特征在于其是涂附磨具。
全文摘要
本發(fā)明涉及要用于制造磨具的液態(tài)樹脂組合物，其包含至少一種玻璃化轉(zhuǎn)變溫度小于或等于60℃的酚醛清漆樹脂、至少一種反應(yīng)性稀釋劑和任選至少一種交聯(lián)劑。該樹脂組合物用于制造研磨制品，如固結(jié)磨具和涂附磨具的用途。其還涉及包含用這種液態(tài)樹脂組合物粘結(jié)的磨粒的研磨制品。
文檔編號(hào)B24D3/34GK101883824SQ200880118590
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2008年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月1日
發(fā)明者A·阿諾德, P·埃斯皮亞德, S·波佐洛 申請(qǐng)人:圣戈班磨料公司;圣戈班磨料科技服務(wù)有限公司