專利名稱：可固化的乳液及其制得的磨具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可固化的乳液。本發(fā)明還涉及用于制造磨具的可固化乳液。
背景在制造包含粘結(jié)劑材料的制件中廣泛用到可固化的乳液，其中包含可固化材料的油相分散在水相中。
可固化乳液的常見問題是在一定時間內(nèi)存在沉降的趨勢，這會導(dǎo)致產(chǎn)生運輸問題和/或降低可固化乳液的使用壽命。解決這種沉降問題的一種方法就是往所述油相中加入相對較多(例如，約10重量％或以上)的乳化劑。雖然這種方法在一定程度上減輕了沉降，但是在干燥和固化乳液時，大量的乳化劑通常會降低所得固化材料(即，聚合和/或交聯(lián)至足以提供有用物理性質(zhì)的材料)的一種或多種性能(例如，降低拉伸強度和/或斷裂伸長率)。
由于聚氨酯類(即，在主鏈中包含氨基甲酸酯和/或脲鍵的聚合物)的物理性質(zhì)(例如，強度、伸長率和/或韌性)，在許多應(yīng)用中廣泛使用聚氨酯類作為粘結(jié)劑材料。
要求包含可固化乳液的材料長時間穩(wěn)定，并且干燥固化形成具有良好物理性能的聚氨酯類。
概述本發(fā)明一方面提供一種可固化的乳液，它包含油相，它包含封端多異氰酸酯和固化劑；水相，它包含水和至少部分中和的交聯(lián)的單體共聚物，所述單體包括至少一種可自由基聚合的羧酸和至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯；其中，所述至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯具有11-34個碳原子，而且，所述水相的pH為4-10。
本發(fā)明另一方面提供一種可固化的乳液，它包含
油相，它可由包括封端多異氰酸酯和固化劑的組分制得；水相，它可由包括水、至少部分中和的交聯(lián)的單體共聚物的組分制得，所述單體包括至少一種可自由基聚合的羧酸和至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯；其中，所述至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯具有11-34個碳原子，而且，所述水相的pH為4-10。
另一方面，本發(fā)明提供包含本發(fā)明可固化乳液的聚合反應(yīng)產(chǎn)物的組合物。
任選地，本發(fā)明可固化乳液和組合物還包含非離子表面活性劑。
另一方面，本發(fā)明提供制備本發(fā)明可固化乳液的方法，所述方法包括提供封端多異氰酸酯，固化劑，以及水相，所述水相包含水和至少部分中和的交聯(lián)的單體共聚物，所述單體包括至少一種可自由基聚合的羧酸和至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯，其中，所述至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯具有11-34個碳原子，而且，所述水相的pH為4-10；將所述封端多異氰酸酯和固化劑混合，形成預(yù)混合物；并將所述預(yù)混合物和水相混合，形成具有分散的油相的可固化乳液，以所述油相的總重量計，所述可固化乳液中非離子表面活性劑的量小于5重量％。
另一方面，本發(fā)明提供包含磨粒和本發(fā)明可固化乳液的反應(yīng)產(chǎn)物的磨具。
另一方面，本發(fā)明提供一種研磨工件的方法，所述方法包括提供包含磨粒和本發(fā)明可固化乳液的反應(yīng)產(chǎn)物的磨具；使所述磨具的至少一個磨粒和工件表面摩擦接觸；并使所述至少一個磨?；蚬ぜ械闹辽僖粋€相對另一個移動，用磨粒研磨至少部分表面。
本發(fā)明可固化乳液通常具有良好的抗沉降性，并通?？梢怨袒删哂辛己梦锢硇阅艿恼辰Y(jié)劑。本發(fā)明可固化乳液可以制造有用的磨具，有用的磨具包括例如涂布磨具、非織造磨具、粘結(jié)磨具和整體刷(unitary brush)。
在一些實施方式中，本發(fā)明制得的乳液較好包含少量的揮發(fā)性有機溶劑。
附圖簡要說明

圖1和2是本發(fā)明示例性涂布磨具的截面圖。
圖3a是本發(fā)明示例性非織造磨具的透視圖。
圖3b是圖3a所示非織造磨具的局部放大圖。
圖4是本發(fā)明示例性粘結(jié)磨具的透視圖。
圖5是本發(fā)明示例性整體刷的側(cè)視圖。
圖6是本發(fā)明另一示例性整體刷的前視圖。
詳述本發(fā)明可固化乳液包含油相和水相。通常，所述可固化乳液具有連續(xù)水相和不連續(xù)的油相，雖然油相和/或水相可以任一或兩者均為連續(xù)或不連續(xù)的。所述油相包含封端多異氰酸酯、固化劑和任選的非離子表面活性劑。所述水相包含至少一種可自由基聚合的羧酸和至少一種丙烯酸烷基酯的至少部分中和的交聯(lián)的共聚物。
在本文中，術(shù)語“封端多異氰酸酯”是指一種封端多異氰酸酯，或兩種或多種封端多異氰酸酯類的混合物；術(shù)語“固化劑”是指一種固化劑，或兩種或多種固化劑的混合物；術(shù)語“非離子表面活性劑”是指一種非離子表面活性劑，或兩種或多種非離子表面活性劑的混合物；術(shù)語“中和的交聯(lián)的共聚物”是指一種中和的交聯(lián)的共聚物，或兩種或多種中和的交聯(lián)的共聚物的混合物。在本文中，術(shù)語“(甲基)丙烯?；卑ā氨；焙?或“甲基丙烯?；?例如，“(甲基丙烯酸酯)”包括丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯)。除非另有所述，本文所引用的數(shù)字范圍包括其端點。
有用的封端多異氰酸酯類包括多異氰酸酯類(本技術(shù)領(lǐng)域中有時稱為“氨基甲酸酯預(yù)聚物”)，其中，至少一些(例如，基本上所有)的異氰酸酯基團和化合物(即封端劑)反應(yīng)(即封端)，形成具有異氰酸酯基的加成物。通常，所述加成物在室溫條件(例如，20-25℃)下基本上不和異氰酸酯活性化合物(例如，胺、醇、硫醇等)反應(yīng)，但是在固化劑存在下施加足夠的熱量，所述加成物通常和固化劑反應(yīng)形成共價鍵。用于封端多異氰酸酯類的步驟和材料在本技術(shù)領(lǐng)域中熟知，并如D.A.Wicks和Z.W.Wicks，Jr.在“Blocked isocyanates IIIPart A.Mechanisms andchemistry”，Progress in Organic Coatings，卷36(1999)，Elsevier Science，New York，P.148-172以及“Blocked isocyanates III Part BUses andapplications of blocked isocyanates”，Progress in Organic Coatings，卷41(2001)，Elsevier Science，New York，p.1-83所述。
示例性封端劑包括酮肟類(例如，2-丁酮肟)、內(nèi)酰胺類(例如，ε-己內(nèi)酰胺)、丙二酸酯類(例如，丙二酸二甲酯和丙二酸二乙酯)、吡唑類(例如，3，5-二甲基吡唑)、包括叔醇的醇類(例如，叔丁醇或2，2-二甲基戊醇)、苯酚類(例如，烷基化苯酚類)以及所述醇的混合物，例如如美國專利No.6288176B1(Hsieh等)，其內(nèi)容參考引用于此。
有用的多異氰酸酯類包括例如脂族多異氰酸酯類(例如，六亞甲基二異氰酸酯或三甲基六亞甲基二異氰酸酯)、脂環(huán)族多異氰酸酯類(例如，鹵化苯二亞甲基二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯)、芳族多異氰酸酯類(例如，甲苯二異氰酸酯或4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯)、具有多元醇的以上任意多異氰酸酯類的加成物(例如，二醇、包含低分子量羥基的聚酯樹脂、水等)、以上多異氰酸酯類的加成物(例如，異氰脲酸酯類、縮二脲)以及它們的混合物。
有用的市售多異氰酸酯類包括例如以商品名ADIPRENE，購自UniroyalChemical Company，Middlebury，Connecticut(例如ADIPRENE L0311、ADIPRENEL100、ADIPRENE L 167、ADIPRENE L 213、ADIPRENE L 315、ADIPRENE L 680、ADIPRENE LF 1800A、ADIPRENE LF600D、ADIPRENE LFP 1950A、ADIPRENE LFP 2950A、ADIPRENE LFP 590D、ADIPRENE LW520和ADIPRENE PP 1095)的那些、以商品名MONDUR，購自Bayer Corporation，Pittsburgh，Pennsylvania(例如MONDUR 1437、MONDUR MP-095或MONDUR 448)的多異氰酸酯類、以及以商品名AIRTHANE和VERSATHANE，購自Air Products and Chemicals，Allentown，Pennsylvania(例如AIRTHANE APC-504、AIRTHANE PST-95A、AIRTHANE PST-85A、AIRTHANE PET-91A、AIRTHANE PET-75D、VERSATHANE STE-95A、VERSATHANE STE-P95、VERSATHANESTS-55、VERSATHANE SME-90A和VERSATHANE MS-90A)的多異氰酸酯。
有用的示例性市售封端多異氰酸酯類包括以商品名ADIPRENE BL 11、ADIPRENEBL 16、ADIPRENE BL 31、ADIPRENE BL 40、ADIPRENE BL 45、ADIPRENE BL 46、ADIPRENE BLM 500、ADIPRENE BLP 60或ADIPRENE BLP 65從Uniroyal ChemicalCompany購得的那些，以及從Baxenden Chemicals，Ltd.，Accrington，England以商品名TRIXENE(例如，TRIXENE BI 7986、TRIXENE BI 7985、TRIXENE BI 7951、TRIXENE BI 7950、TRIXENE BI 7960或TRIXENE BI 7770)購得的封端多異氰酸酯類。
在本發(fā)明一些實施方式中，所述嵌段異氰酸酯具有通式
式中，n是大于或等于1的整數(shù)，例如，n＝7-25，雖然也可以使用更大或更小的值。這一通式所示的嵌段異氰酸酯類包括例如以商品名ADIPRENE BL 11、ADIPRENE BL 16、ADIPRENE BL 31從Uniroyal Chemical Company購得的那些。
通常，以油相的總重量計，所述油相中嵌段異氰酸酯的量為5-60重量％，雖然也可以使用其它的量。例如，以油相的總重量計，嵌段異氰酸酯的量為10-50重量％，和/或20-40重量％。
通常，固化劑是包含許多活性氫位點(通常至少兩個活性氫，由-OH、-NH2、-SH等提供)的物質(zhì)。有用的固化劑包括例如多胺類(例如，4，4’-亞甲基雙苯胺、3-氨基甲基-3，5，5-三甲基環(huán)己胺(即異佛爾酮二胺)、丙二醇二-對氨基苯甲酸酯、二(鄰氨基苯硫基)乙烷和4，4’-亞甲基二(鄰氨基苯甲酸二甲酯))以及多元醇(例如，1，4-丁二醇、1，6-己二醇、季戊四醇)。例如，可以使用多胺類、多元醇和/或多胺類和多元醇的混合物按照所需應(yīng)用的要求來改變反應(yīng)速率。
所述固化劑包括芳族二胺，如二(4-氨基-3-乙基苯基)甲烷(以商品名KAYAHARD AA從Nippon Kayaku Company，Ltd.，Tokyo，Japan購得)或二(4-氨基-3，5-二乙基苯基)甲烷(以商品名LONZACURE M-DEA從Lonza，Ltd.，Basel，Switzerland購得)。通常，固化劑應(yīng)以能有效地將封端多異氰酸酯固化成所需應(yīng)用要求的程度的量(即，有效量)存在，例如以化學(xué)計量比率表示，固化劑/嵌段異氰酸酯的比率為0.75-1.25，和/或0.85-1.15，雖然也可以使用這一范圍以外的化學(xué)計量比率。
本發(fā)明可固化的乳液可以包含非離子表面活性劑，或者它們不含(即，沒有包含)非離子表面活性劑。若使用的話，非離子表面活性劑(可以是一種非離子表面活性劑或非離子表面活性劑的混合物)通常有利于將油相分散在水相中。若使用的話，非離子表面活性劑可以存在油相或水相中，也可以同時存在兩者中。例如，在水相中分散之前，可以將非離子表面活性劑加入所述油相中，但是它可以存在于所述可固化乳液的油相和水相中。
有用的非離子表面活性劑的例子包括有機脂族或烷基芳基疏水化合物和環(huán)氧烷烴如環(huán)氧乙烷(親水的)的縮合產(chǎn)物。通常，大多數(shù)具有含活性氫的羧基、羥基、酰氨基或氨基的任意疏水化合物可以和環(huán)氧乙烷縮合，形成非離子表面活性劑。可以調(diào)整所述縮合產(chǎn)物的環(huán)氧乙烷的鏈長，在疏水和親水性之間獲得最佳的平衡(通常稱為親水-親油平衡或HLB值)。
表面活性劑的HLB值是表面活性劑的親水基和親油基的大小和強度平衡的表述。HLB值可以按照Becher等的The Journal of the American Oil Chemists’Society″(1964)，卷41，p.169-173所述的方法來確定，其內(nèi)容參考引用于此。用于各種非離子表面活性劑所測的HLB值的匯編可以在例如“2001 McCutcheon’sVol.1Emulsifiers and Detergents，International Edition″(2001)，MCPublishing Company，Glen Rock，New Jersey，p.223-232”中找到。
本發(fā)明所用非離子表面活性劑的重均HLB值通常為10-16，雖然也可以使用其它值，只要它們能有效地提供可固化的乳液。若使用一種以上的非離子表面活性劑，所述各個表面活性劑的HLB值小于10或大于16，但是，各個非離子表面活性劑總共的重均HLB值通常為10-16，例如為12-14。所述重均HLB值通過將所用各非離子表面活性劑的HLB值除以該非離子表面活性劑對所用整個非離子表面活性劑的重量分數(shù)并加和計算。這樣，若使用一種非離子表面活性劑，所述重均HLB值簡化為該表面活性劑的HLB值。
有用的市售非離子表面活性劑的例子包括高級脂肪醇和3-100當量環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物(例如，由Dow Chemical Company，Midland，Michigan以商品名TERGITOL 15-S，如TERGITOL 15-S-20銷售的那些)以及由ICI Americas，Bridgewater，New Jersey以商品名BRIJ，如BRIJ 56和BRIJ 76銷售的那些)；烷基苯酚和3-100當量環(huán)氧乙烷的聚環(huán)氧乙烷縮合物(例如，由Rhodia，Cranbury，New Jersey以商品名IGEPAL CO和IGEPAL CA銷售的那些)；環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷或環(huán)氧丁烷的嵌段共聚物(例如，由BASF Corporation，Mount Olive，NewJersey以商品名PLURONIC和TETRONIC銷售的那些)；山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯(例如，聚氧乙烯山梨糖醇酐單油酸酯，它們可以具有不同的乙氧基化程度，例如每分子有20個環(huán)氧乙烷單元，例如，商品名TWEEN 60；或每分子有20個環(huán)氧乙烷單元，例如，商品名TWEEN 80)和聚氧乙烯硬脂酸酯(例如，由Uniqema，New Castle，Delaware以商品名SPAN、TWEEN和MYRJ銷售的那些)。
若使用非離子表面活性劑，所述非離子表面活性劑的量通常小于5重量％(例如，小于2重量％，小于1.5重量％)。例如，以所述油相的總重量計，所述非離子表面活性劑的量為0.7-2重量％，或0.8-1.5重量％。
所述水相包含水和至少部分中和的交聯(lián)的單體和任選的其它共聚單體的共聚物，上述單體包含至少一種可自由基聚合的羧酸和至少一種(甲基)丙烯酸酯烷基酯或(甲基)丙烯酸酯烷芳基酯，其中，所述至少一種(甲基)丙烯酸酯烷基酯或(甲基)丙烯酸酯烷芳基酯具有11-34個碳原子。在本文中，術(shù)語“羧酸”包括相應(yīng)共軛堿(即，羧酸鹽)。
有用的可自由基聚合的羧酸具有至少一個和可聚合的碳碳雙鍵以共價鍵結(jié)合的羧基。示例性的可自由基聚合的羧酸包括衣康酸、(甲基)丙烯酸、馬來酸、反丁烯二酸、以上所述酸的鹽以及它們的混合物。短語“單體共聚物包含”是指共聚物的結(jié)構(gòu)，而不是指制備共聚物的任何具體方法。例如，所述共聚物使用在水解時(在共聚之前或之后)產(chǎn)生可自由基聚合的羧酸的單體(例如，馬來酸酐)來制備。為了確保所述交聯(lián)的共聚物的良好溶脹性，所述酸含量通常為所述交聯(lián)的共聚物的40-90重量％(例如，50-70重量％)，雖然也可以使用這一范圍外的酸含量。
有用的(甲基)丙烯酸酯烷基酯和(甲基)丙烯酸酯烷芳基酯具有11-34個碳原子，可以是直鏈或支鏈的。有用的(甲基)丙烯酸酯烷基酯和(甲基)丙烯酸酯烷芳基酯的例子包括(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯和丙烯酸壬基苯酯。
任選地，在交聯(lián)的共聚物可以加入另一共聚單體(例如，(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸丁酯)。
交聯(lián)通常是通過在共聚之前在單體混合物中加入具有多個可自由基聚合的基團的單體(即，多官能單體)來完成的，雖然可以使用其它方法。熟知有用的多官能單體，包括例如乙烯醚(例如，季戊四醇三乙烯醚、季戊四醇四乙烯醚、乙二醇二乙烯醚)、烯丙基醚(例如，季戊四醇三烯丙基醚、季戊四醇四烯丙基醚、乙二醇二烯丙基醚)以及丙烯酸酯類(例如，1，6-己二醇二丙烯酸酯)以及它們的混合物。所需交聯(lián)的量通常決定了所用多官能單體的量。為了確保在水中的良好溶脹性，所述交聯(lián)密度通常應(yīng)保持在低水平，例如，Mc值(即，交聯(lián)之間片段的重均分子量)可以大于1000g/mol，大于2000g/mol和/或大于3000g/mol。
有用的市售交聯(lián)的共聚物的例子包括例如由Noveon，Cleveland，Ohio以商品名CARBOPOL和PEMULEN(例如，CARBOPOL 674 POLYMER、CARBOPOL 676 POLYMER、CARBOPOL 934 POLYMER、CARBOPOL 940 POLYMER、CARBOPOL 941 POLYMER、CARBOPOL980 POLYMER、CARBOPOL 981 POLYMER、CARBOPOL 1342 POLYMER、CARBOPOL 1610POLYMER、PEMULEN 1621 RESIN、PEMULEN 1622 RESIN、CARBOPOL 1623 POLYMER、CARBOPOL 2984 POLYMER和CARBOPOL 5984 POLYMER)銷售的那些交聯(lián)的共聚物。
所述交聯(lián)的共聚物通常應(yīng)以容易分散并水可溶脹的形式(例如，顆粒)提供。這些標準通常通過干的(即，未溶脹)平均粒度為0.1-10微米或2-7微米的交聯(lián)的共聚物達到，雖然也可以使用更大和更小的顆粒。
所述交聯(lián)的共聚物通常存在于水相中，以所述乳液的總重量計，其量通常約為0.01-1重量％，雖然也可以使用更多和更少的量。例如，以所述可固化的乳液的總重量計，所述交聯(lián)的共聚物的量為0.1-0.6重量％，和/或0.2-0.4重量％。
熟知用于制備所述水相的方法，包括例如在攪拌條件下將細粉的交聯(lián)的共聚物加入(例如，用篩分)水中，或者將交聯(lián)的共聚物在水中的濃溶液稀釋。攪拌通常如下所述進行例如使用帶常規(guī)敞開式葉片葉輪(傾斜的船用或鋸齒形螺旋槳)的電動混合器，以800-1200轉(zhuǎn)/分鐘的速度操作。極高剪切的混合器如摻合器或轉(zhuǎn)子-定子均化器會剪切所述打開(水合的)的交聯(lián)的共聚物，導(dǎo)致出現(xiàn)永久的粘度損失，較好不用作攪拌裝置。在另一常用的方法中，所述交聯(lián)的共聚物通常使用噴射器或絮凝劑分散劑分散在水中，濃度至多4重量％。
為了提高可固化乳液的穩(wěn)定性(針對油相的聚結(jié))，所述水相的pH通常如下所述進行調(diào)節(jié)加入中和劑，使pH值為5-10，雖然這一范圍以外的值也是有用的。例如，所述水相的pH為4-10，4-7或者6.5-7。合適的中和劑為人熟知，包括例如無機堿(例如，堿金屬氫氧化物、氫氧化銨)和有機堿化合物(例如，胺)。較好的是，所述中和劑包括胺。示例性胺類包括N，N-二甲基-2-氨基乙醇和三乙醇胺。
為了確保完全潤濕所述交聯(lián)的共聚物，較好在完全水合交聯(lián)的共聚物之后，加入所述中和劑，雖然在加入交聯(lián)的共聚物之前可以部分或完全調(diào)整pH。
任選地，水相和/或油相中的至少一種還可以包含至少一種有機溶劑和/或揮發(fā)性有機化合物。例如，揮發(fā)性有機化合物(即，在25℃下蒸汽壓大于2乇(0.27kPa的化合物)。示例性有機溶劑和/或揮發(fā)性有機化合物包括烷烴、醇、酮、酯和醚。對于一些應(yīng)用(例如，要求控制揮發(fā)性有機化合物散發(fā)的應(yīng)用)，本發(fā)明可固化的乳液可以基本上不含(即，包含10重量％以下)至少一種有機溶劑和/或揮發(fā)性有機化合物。例如，在一些實施方式中，本發(fā)明所述可固化乳液具有1重量％以下的至少一種有機溶劑和/或揮發(fā)性有機化合物。
通常，油相和水相的重量比為1∶10到7∶3，雖然也可以使用這一范圍以外的重量比。例如，油相和水相的重量比為40∶60到65∶35，和/或60∶40到55∶45。
本發(fā)明所述可固化乳液任選地包含(通常包含在油相中)至少一種任選可固化的另一聚合物或聚合物前體。示例性任選另一聚合物和/或聚合物前體包括酚醛樹脂、脲-甲醛樹脂、蜜胺-甲醛樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸酯樹脂、聚酯樹脂、具有側(cè)接的α、β-不飽和羰基的氨基塑料樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸化氨基甲酸酯、丙烯酸化環(huán)氧樹脂以及它們的組合。
任選地，可固化乳液也可以和一種或多種添加劑混合，和/或在水相或油相或兩者中包含一種或多種添加劑。示例性添加劑包括填料、偶聯(lián)劑、增塑劑、潤滑劑、著色劑(例如，顏料)、殺菌劑、殺真菌劑、研磨助劑和抗靜電劑。
在本發(fā)明一些實施方式中，可固化乳液不含填料和/或研磨助劑。這種可固化的乳液可用于例如制備磨具，所述磨具具有和市售磨具相當?shù)难心バ阅埽鲜鍪惺勰ゾ呔哂姓辰Y(jié)劑，并包含填料和/或研磨助劑。在本文中，術(shù)語“不含填料和/或研磨助劑”是指這種材料完全沒有或僅存在足夠少的量，使得它們對固化的乳液的機械或研磨性能的改變不會超過5％。
本發(fā)明所述可固化乳液可以通過如下所述制備將封端多異氰酸酯、固化劑和任選的非離子表面活性劑單獨加熱或作為其任何混合物加熱至50-70℃，并將它們混合形成預(yù)混物。所述精確的溫度并不是關(guān)鍵，只要所述封端多異氰酸酯、固化劑和非離子表面活性劑的混合形成相當均勻的混合物即可。若使用低粘度組分，所述可固化的乳液可以無需在加熱條件下制備，雖然可以使用加熱。
所述水相可以通過例如依次將交聯(lián)的共聚物分散在冷水(例如，15-25℃)中，然后將所述分散體加熱至50-70℃，然后如上所述加入足量的中和劑，達到所需的pH。
然后在攪拌條件下，將預(yù)混物加入中和的水相中，通常形成具有在油相中包含或結(jié)合在油相中的封端多異氰酸酯、固化劑和非離子表面活性劑的水包油乳液。
通常，在預(yù)混物、水相或可固化乳液中可以加入磨粒和/或任選的添加劑。
本發(fā)明所述可固化的乳液可以通過施涂乳液的任意已知方法施涂到基材上，包括噴涂、輥涂、凹版涂布、浸涂、幕涂、口模式涂布等。
一旦施涂到基材上，本發(fā)明所述可固化的乳液通常至少部分干燥，除去水和任選的有機溶劑，并聚結(jié)所述油相。干燥可以通過例如蒸發(fā)，較好在高溫(即室溫以上，例如在50-120℃)下蒸發(fā)來完成。在除去足夠水和任選有機溶劑來聚結(jié)所述油相，較好基本上除去所有水和任選有機溶劑之后，通過施加熱量(例如，在120℃以上的溫度下，雖然可以使用其它的固化溫度)，剩余的組分通常至少部分固化。通常，干燥和固化可以依次進行，或者作為一個工藝步驟來進行。示例性有用的熱量源包括烘箱、熱輥和/或紅外燈。若需要的話，還要求進一步施加熱量(例如，加熱到更高溫度)，來提高粘結(jié)劑性能。
本發(fā)明所述可固化的乳液可以用于制備保護涂層、粘結(jié)劑(例如，用于非織造制件)等，而且，本發(fā)明所述可固化的乳液可以用于制備磨具，例如涂布磨具、非織造磨具、粘結(jié)磨具和/或研磨刷。
通常，涂布磨具具有固定在背襯上的磨粒。通常，涂布磨具包括具有兩個相對主表面的背襯和固定在一個主表面上的研磨劑涂層。所述研磨劑涂層通常包含磨粒和粘結(jié)劑，其中，所述粘結(jié)劑起到將磨粒固定在背襯上的作用。
合適的磨粒包括所述研磨技術(shù)領(lǐng)域中已知的任意磨粒。示例性有用的磨粒包括熔融氧化鋁基材料，如氧化鋁、陶瓷氧化鋁(包含一種或多種金屬氧化物改性劑和/或種晶或成核劑)、熱處理氧化鋁、碳化硅、共熔氧化鋁-氧化鋯、金剛石、二氧化鈰、二硼化鈦、立方氮化硼、碳化硼、石榴石、燧石、金剛砂、溶膠-凝膠衍生磨粒以及它們的摻合物。所述磨粒較好包括熔融氧化鋁、熱處理氧化鋁、陶瓷氧化鋁、碳化硅、氧化鋁-氧化鋯、石榴石、金剛石、立方氮化硼、溶膠-凝膠衍生磨粒或它們的混合物。
所述磨粒可以呈例如單獨顆粒、復(fù)合磨粒、附聚物(包含易蝕的附聚物)和它們的混合物(例如，具有相同或不同大小和組成)。
所述磨粒的平均直徑通常為0.1-2000微米，更好是約1-1300微米，雖然可以使用具有其它直徑的其它顆粒。
所述磨粒的涂層重量取決于例如磨具的類型(例如，涂布磨具或非織造磨具)、施涂磨粒的工藝以及磨粒的大小，但是通常為5-1350g/m2。
在涂布磨具的一個示例性實施方式中，所述研磨劑涂層可以包含構(gòu)造涂層、上膠涂層和磨粒。參考圖1，在本發(fā)明中示例性涂布磨具100具有背襯120和研磨劑涂層130。研磨劑涂層130又包括通過構(gòu)造涂層150和上膠涂層160固定在背襯120的主表面170上的磨粒140。
在制造這種涂布磨具時，將包含第一粘結(jié)劑前體的構(gòu)造涂層施加到背襯的主表面上。然后，將磨粒至少部分埋入構(gòu)造涂層中(例如，通過靜電涂布)，所述第一粘結(jié)劑前體至少部分固化，將所述磨粒固定到構(gòu)造涂層中。然后將包含第二粘結(jié)劑前體(可以和第一粘結(jié)劑前體相同或不同)的上膠涂層施加到構(gòu)造涂層和磨粒上，之后固化所述粘結(jié)劑前體。
任選地，涂布磨粒還包括例如后背膠層(backsize)(即，與具有研磨劑涂層的主表面相對的背襯主表面上的涂層)、預(yù)上膠層(presize)或粘結(jié)層(即，研磨劑涂層和固定研磨劑涂層的主表面之間的涂層)以及飽和劑(涂布背襯兩個主表面)。涂布磨具還包含覆蓋至少部分研磨劑涂層的超上膠層(supersize)。若有的話，所述超上膠層通常包含研磨助劑和/或防填塞材料。
在本發(fā)明涂布磨粒的另一個示例性實施方式中，所述研磨劑涂層包含粘結(jié)劑前體和磨粒的固化的漿液。參考圖2，示例性涂布磨具200具有背襯220和研磨劑涂層230。在本發(fā)明中，研磨劑涂層230又包括磨粒240和粘結(jié)劑245。
在制造這種涂布磨具時，通常將包含第一粘結(jié)劑前體和磨粒的漿液施涂到背襯的主表面上，然后，所述粘結(jié)劑前體至少部分固化。本發(fā)明可固化的乳液可以加入用于制備涂布磨具中以上層和涂層中一種或多種的粘結(jié)劑前體中。
本發(fā)明所述涂布磨具可以轉(zhuǎn)變成例如帶、輥、盤(包括有孔盤)和/或片。對于帶應(yīng)用而言，研磨片的兩個自由端可以使用已知的方法連接起來，形成拼接帶。
在例如美國專利No.4,314,827(Leitheiser等)、4,518,397(Leitheiser等)、4,588,419(Caul等)、4,623,364(Cottringer等)、4,652,275(Bloecher等)、4,734,104(Broberg)、4,737,163(Larkey)、4,744,802(Schwabel)、4,751,137(Tumey等)、4,770,671(Monroe等)、4,799,939(Bloecher等)、4,881,951(Wood等)、4,927,431(Buchanan等)、5,498,269(Larmie)、5,011,508(Wald等)、5,078,753(Broberg等)、5,090,968(Pellow)、5,108,463(Buchanan等)、5,137,542(Buchanan等)、5,139,978(Wood)、5,152,917(Pieper等)、5,201,916(Berg等)、5,203,884(Buchanan等)、5,227,104(Bauer)、5,328,716(Buchanan)、5,366,523(Rowenhorst等)、5,378,251(Culler等)、5,417,726(Stout等)、5,429,647(Larmie)、5,436,063(Follett等)、5,490,878(Peterson等)、5,492,550(Krishnan等)、5,496,386(Broberg等)、5,520,711(Helmin)、5,549,962(Holmes等)、5,551,963(Larmie)、5,556,437(Lee等)、5,560,753(Buchanan等)、5,573,619(Benedict等)、5,609,706(Benedict等)、5,672,186(Chesley等)、5,700,302(Stoetzel等)、5,942,015(Culler等)、5,954,844(Law等)、5,961,674(Gagliardi等)、5,975,988(Christianson)、6,059,850(Lise等)和6,261,682(Law)中可以找到用于制造涂布磨具的技術(shù)和材料的其它說明。
非織造磨具通常包括多孔(例如，膨松的敞開式多孔)聚合物長絲結(jié)構(gòu)，它具有通過粘結(jié)劑粘結(jié)其上的磨粒。本發(fā)明非織造磨具的示例性實施方式如圖3a和3b所示，其中，膨松的敞開式低密度纖維織物300由浸透本發(fā)明粘結(jié)劑320的纏結(jié)長絲310形成。磨粒340分散在長絲310的暴露表面上的整個纖維織物300中。粘結(jié)劑樹脂320均勻涂布部分長絲310，并形成圍繞單獨長絲或長絲束的球體350，附著到長絲的表面上，和/或在接觸長絲的交點聚集，在整個非織造磨具上形成研磨部位。
所述纖維織物包含連續(xù)的長絲(例如，紡粘纖維織物)和/或短纖維，它們是卷曲的和/或相互纏繞。示例性纖維包括聚酯纖維、聚酰胺纖維和芳族聚酰胺纖維。
所述纖維織物可以任選地附著(即固定)在背襯上，例如，通過針織、縫合和/或粘合劑粘結(jié)(例如，使用膠水或熱熔粘合劑)。
在本發(fā)明非織造磨具中也可以使用粘結(jié)劑和粘結(jié)劑前體(包括本發(fā)明所述可固化的乳液)、背襯、磨粒、任選的添加劑和以上加入涂布磨具中的任選層。
本發(fā)明所述非織造磨具可以轉(zhuǎn)變成各種有用的形式，例如片、盤、帶、輥、輪、手持墊、清潔刷和塊。
在例如美國專利No.2,958,593(Hoover等)、4,018,575(Davis等)、4,227,350(Fitzer)；4,331,453(Dau等)、4,609,380(Barnett等)、4,991,362(Heyer等)、5,554,068(Carr等)；5,712,210(Windisch等)、5,591,239(Edblom等)、5,681,361(Sanders)；5,858,140(Berger等)、5,928,070(Lux)、6,017,831(Beardsley等)；6,207,246(Moren等)和6,302,930(Lux)中可以找到用于制造非織造磨具的技術(shù)和材料的其它說明。
粘結(jié)磨具通常包括用粘結(jié)劑固定的磨粒成形物。參考圖4，本發(fā)明粘結(jié)磨具的示例性實施方式具有砂輪400的形式，其中，磨具400通過本發(fā)明的粘結(jié)劑420固定在一起，形成固定在轂430上的成形物。
在一種方法中，粘結(jié)磨具如下所述形成制備磨粒在粘結(jié)劑前體中的混合物，將所述混合物成形(例如，使用模具)，并將粘結(jié)劑前體固化，形成粘結(jié)劑。在本發(fā)明一個實施方式中(例如，玻璃質(zhì)粘結(jié)磨具)，所述粘結(jié)劑之后可以通過高溫分解來除去。
本發(fā)明所述粘結(jié)磨具具有用作磨具的任意形式，如輪(例如，砂輪、拋光輪、切割輪)、油石、帶、鑲嵌點或其他常規(guī)的粘結(jié)磨具形式。
在例如美國專利No.4,800,685(Haynes等)、4,898,597(Hay等)、4,933,373(Moren)和5,282,875(Wood等)中可以找到有關(guān)粘結(jié)磨具的進一步詳細說明，其內(nèi)容參考引用于此。
本發(fā)明可固化的乳液也可以用作制備研磨刷如美國專利No.5,554,068(Carr等)所述的片刷(flap brush)和例如美國專利公布2002/0065031A1(Chou等，于2002年5月30日公布)所述的整體刷的粘結(jié)劑前體。
本發(fā)明整體刷的一個示例性實施方式如圖5所示。參考圖5，杯刷500具有底座526和以直角附于所述底座526上的硬毛528。磨粒530用本發(fā)明粘結(jié)劑532粘合在硬毛528上。底座526中央具有孔534，它例如可以穿上線，容易附于旋轉(zhuǎn)手持工具上。
本發(fā)明整體刷的另一個示例性實施方式如圖6所示。參考圖6，徑向刷600具有中心轂底座603，它具有向外延伸的硬毛604。中心轂603的中央具有孔607。硬毛604具有通過本發(fā)明粘結(jié)劑608粘附于其上的磨粒606。本發(fā)明徑向刷可以單獨使用或捆在一起使用。
為了提高整體刷的壽命，本發(fā)明和硬毛接觸的粘結(jié)劑可以具有彎曲模量值，如ASTM試驗方法D790-02“Standard Test Methods for Flexural Properties ofUnreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials”(2002)進行測量，該彎曲模量類似于硬毛的彎曲模量(例如，其20％內(nèi))。
本發(fā)明可固化乳液可以進行發(fā)泡，并用于制備有小孔的磨具，如美國專利No.6007590(Sanders)所述。
本發(fā)明磨具可用于研磨工件。用本發(fā)明所述磨具進行研磨的方法包括粗加工(即，高壓高切削)和拋光(例如，用涂布磨帶拋光醫(yī)用植入物)，其中，后者通常用更細等級(例如，小于ANSI220和更細)的磨粒來進行。一種方法包括如下步驟使磨具(例如，涂布磨具、非織造磨具或粘結(jié)磨具)和工件表面摩擦接觸，并相對另一個移動磨具或工件中的至少一個，研磨至少部分所述表面。
工件材料的例子包括金屬、金屬合金、異金屬合金、陶瓷、玻璃、木材、類似木材的材料、復(fù)合材料、上漆表面、塑料、增強塑料、石材和/或它們的組合。所述工件可以是平的，或者具有與之相關(guān)的形狀或輪廓。示例性工件包括金屬組件、塑料組件、刨花板、凸輪軸、曲軸、家具和渦輪葉片。在研磨過程中施加的作用力通常為1-100kg。
本發(fā)明所述磨具可以手持和/或結(jié)合機械一起使用。當研磨時，磨具和工件中的至少一個相對另一個移動。
研磨可以在濕的或干的條件下進行。用于濕研磨的示例性液體包括水、含水的常規(guī)抑制生銹的化合物的水、潤滑劑、油、肥皂和切割流體。所述液體也可以包含消泡劑、去油污劑等。
參考以下非限制性實施例可以更加全面地理解本發(fā)明，除非另有說明，所有重量份、百分數(shù)、比率等均以重量計。
實施例除非另有所述，實施例中所用所有試劑可以從普通化學(xué)品供應(yīng)商如AldrichChemical Company，Milwaukee，Wisconsin購得，或者通過已知的方法合成。
在整個實施例中使用以下縮寫


乳液制備的一般方法按以下順序混合所述指定量的組分來制備乳液1.在攪拌條件下，混合溫熱的(即約50℃)二異氰酸酯預(yù)聚物、液體固化劑(對C2的情況，在87-89℃下熔融)和非離子表面活性劑，制得油相；2.將聚(丙烯酸-丙烯酸烷基酯)溶解在水中，濃度為4重量％，由此制得預(yù)聚物；3.在溫水中混合所述預(yù)聚物和中和劑，制得水相；4.在充分攪拌(700-1200rpm，2-英寸(5cm)攪拌葉片)條件下將溫熱的油相加入溫的水相中，形成所述乳液。
磨損試驗將三個要試驗的非織造磨具的盤(切去中心部分，外徑為10英寸(25.4mm)，內(nèi)徑為2英寸(5.1mm)，用12.7mm厚的15.2cm×5.08em鋼間隔物相互分隔)安裝到兩個7.6cm直徑固定法蘭之間的2英寸(5.1mm)的心軸上，制得具有圓柱研磨表明的盤疊片。所述法蘭充分緊固，確保所述盤在試驗過程中不會在心軸上旋轉(zhuǎn)。
所述要研磨的工件是1.5mm厚的冷軋鋼片的篩試樣，具有4mm直徑孔(從中心到中心的間距為5.5mm)的六角形緊密堆積陣列，由Harrington & KingPerforating Company，Chicago，Illinois(部件編號FX001308)購得。
所述盤疊片在其和工件之間存在9.08kg負重的條件下以2300rpm的速度在旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)2分鐘。在旋轉(zhuǎn)所述盤組件時，所述工件以12-秒的循環(huán)沿垂直方向擺動13.9cm。每分鐘之后替換所述工件。在研磨試樣之前、之后測量各工件和研磨盤的總重量。將工件上除去的材料量記為“切削”，三個研磨盤的總重量損失記為“磨損”。再重復(fù)所述整個試驗兩次，記錄平均值。
拉伸試驗按照ASTM實驗方法D 638-02(2002)，“Standard Test Method for TensileProperties of Plastics”評價拉伸性能，其內(nèi)容參考引用于此，并給出了拉伸性能、試驗步驟和性能計算的全面列表。從各薄膜樣品中沖切5個啞鈴形的樣品，尺寸為W＝0.125英寸(3.8mm)×LO＝2.062英寸(52.4mm)×WO＝0.562英寸(14.3mm)，其中W是啞鈴形的狹處的寬度，LO是樣品的總長，WO是樣品的總長。各啞鈴形夾到恒速伸長拉伸試驗機(商品名“SINTECH 2”)中，該試驗機安裝了200磅(91kg)的負重單元(從MTS Systems Corporation，Cary，North Carolina購得)，使用以商品名“TESTWORKS 2.1版”從MTS Systems Corporation，Cary，North Carolina購得的軟件進行數(shù)據(jù)獲得、拉伸性能計算和機械控制。所述夾持長度為1.0英寸(2.54cm)，應(yīng)變速度設(shè)定為1.0英寸/分鐘(2.54cm/min)，所述樣品夾持表面呈鋸齒狀，并且寬2英寸(5cm)，長1.5英寸(3.8cm)。記錄的試驗結(jié)果是單個薄膜10次測量的統(tǒng)計平均值。
摩擦試驗使用裝有2000g測力傳感器和冷卻至15℃的變溫壓盤的Thwing-AlbertFriction/Peel Tester No.225-1型(Thwing-Albert Instrument Company，Philadelphia，Pennsylvania)確定摩擦系數(shù)。通過以2.1英寸/分鐘(5.6cm/min)的速度拖曳重500g，并在薄膜樣品上具有2英寸×2英寸(5.1cm×5.1cm)滑動接觸面的鋼棒來進行測量。對于各樣品，對靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)測量三次，并記錄平均值。
制備薄膜的一般方法-拉伸試驗通過旋轉(zhuǎn)澆注步驟制備用于之后拉伸試驗的薄膜樣品。將要澆注的25mL制劑轉(zhuǎn)移到3.0英寸(7.6cm)內(nèi)徑×3.0英寸(7.6cm)長的具有聚(四氟乙烯)襯墊的鋁圓筒的內(nèi)表面上，該圓筒具有一個可拆分的環(huán)形2.5英寸(6.4cm)內(nèi)徑×3.0英寸(7.6cm)外徑的凸緣。然后，所述圓筒通過連接的電機以3600rpm軸向旋轉(zhuǎn)。將來自熱空氣槍的加熱空氣導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)圓筒，并將樹脂表面保持在250-260°F(121-127℃)4小時，如光學(xué)高溫計(從3M Company，Saint Paul，Minnesota以商品名IR 750購得)測量。然后停止旋轉(zhuǎn)和加熱，所得圓柱薄膜在裝置原位冷卻。然后，移開凸緣，從裝置中取出澆注的圓筒薄膜樣品。所述圓筒薄膜樣品沿長度方向切割，提供9.4cm×7.6cm的矩形片。一般薄膜厚度為0.025-0.030英寸(0.64-0.76cm)。將矩形片至于強制空氣烘箱中，在設(shè)定在250°F(121℃)下的強制空氣對流烘箱中后固化18小時。在冷卻至室溫條件下時，制備用于試驗的所述薄膜。
制備薄膜的一般方法-摩擦試驗在鋼板(涂布磷酸鹽，4英寸×12英寸×0.030英寸(10.1×30.5×0.76cm))上制備用于之后摩擦試驗的薄膜。通過刮涂所述指定的組合物，濕厚為0.010英寸(0.25mm)，使之在空氣中干燥2小時，然后將其置于250°F(121℃)下的對流烘箱中18小時，制備各薄膜。然后，在各種溫度下進行摩擦測量之前將各薄膜冷卻至室溫。
對比例A-D以表1所示的量混合組分，制備對比例A-D。在攪拌條件下混合所述聚氨酯樹脂、固化劑和額外溶劑(若使用的話)，直到完全溶解，然后在攪拌條件下加入非離子表面活性劑(若使用的話)。
實施例1-3實施例1-3按照制備乳液的一般方法來進行。按(下)表1所列的量混合組分，制備所述油相。在攪拌條件下將PU1和熔融的C2混合，直到完全溶解，然后在攪拌條件下加入非離子表面活性劑(若使用的話)。將170份水、30份2重量％的聚丙烯酸水溶液和1份NH4OH混合，制得水相。將所述油相和水相混合，制得乳液。
表1

按照制備薄膜的一般方法-拉伸試驗，由對比例A-D和實施例1-3的組合物澆注薄膜。按照拉伸試驗試驗來自所制得的這些薄膜的試驗樣品。結(jié)果記錄在表2(下文)中。在表2中，“psi”是指磅/平方英寸。
表2


實施例4-8按照制備乳液的一般方法制備表3(下文)所示的乳液組合物。
表3

按照制備薄膜的一般方法-摩擦試驗，由對比例A和實施例4-8的組合物制備薄膜。按照摩擦試驗試驗所述澆注薄膜。在15℃的試驗溫度下獲得的結(jié)果記錄在表4(下文)中。
表4

實施例9-16和對比例E按照美國專利No.4,227,350(Fitzer)制得連續(xù)的長絲非織造織物。在2800psi(19Mpa)的壓力下，通過60英寸(1.5米)長的噴絲頭擠出聚己內(nèi)酰胺(從BASF Corporation，Polymers Division，Mount Olive，New Jersey以商品名ULTRAMID B3購得)，所述噴絲頭標稱上具有2890個埋頭孔，埋頭孔在六角形緊密堆積陣列中排列成8個間隔0.080英寸(0.2cm)的等距行，各孔的直徑為0.016英寸(0.4mm)，平臺(land)長度為0.079英寸(2.01mm)。所述噴絲頭加熱至約248℃，并定位在驟冷浴表面以上12英寸(30cm)處，上述驟冷浴連續(xù)注入和沖走自來水，速度為0.5加侖/分鐘(2升/分鐘)。從噴絲頭上擠出的長絲浸入驟冷浴中，在此它們呈波浪形，并在兩個4英寸(10cm)直徑×60英寸(1.5m)長的表面光滑的輥之間卷曲。兩個輥均位于所述浴中，其旋轉(zhuǎn)軸在所述浴的表面下2英寸(5cm)處，所述輥以相反的方向旋轉(zhuǎn)，表面速度約為9英寸/分鐘(2.7m/min)。所述輥有一定間距，稍微擠壓所得擠出織物的表面，在其兩面上形成平坦的表面。將聚己內(nèi)酰胺以約700磅/小時(320千克/小時)的速度擠出，形成59英寸(1.5m)寬×0.66英寸(17mm)厚的織物。所述織物具有8行卷曲的波浪形長絲。所得盤繞的織物的基重為14.2克/24平方英寸(0.875kg/m2)，其孔隙率為92.6體積％。所述長絲直徑平均約為15密耳(0.38mm)。所述織物沿一個輥從驟冷浴中出來，并通過強制空氣在室溫(即20-24℃)下干燥，除去織物上過量的水。
如下所述，通過依次涂布構(gòu)造涂層、無機涂層和上膠涂層，使用以上制得的非織造織物制得實施例9-16和對比例E的樣品。
使用2-輥涂布器將構(gòu)造涂層施涂到非織造織物上，所述涂層通過混合表5(下文)所示的成分來制得。
表5


施涂所示構(gòu)造涂層，干重增加為6.5g/24英寸2(0.420kg/m2)。然后，通過落涂器(drop coater)將36等級SiC磨粒(2.6kg/m2)施加到涂布的織物上。所述織物振動，使顆粒浸入織物的空隙中。然后，使之經(jīng)過90英尺(27m)長的爐子中，加熱所述涂布顆粒的織物。然后，將具有表3所示組成的上膠涂層噴涂到織物的上表面上，然后在爐子中加熱。翻轉(zhuǎn)所述織物，用類似量的上膠涂層噴涂另一面，并在相同條件下在爐子中加熱。所述最終上膠涂層的干重增加為7.78g/24英寸2(0.503kg/m2)。從所得非織造磨具上切割盤(10英寸(25.4mm)外徑，2英寸(5.1mm)mm內(nèi)徑)，并按照磨損試驗進行試驗。用于構(gòu)造涂層和上膠涂層的固化條件、磨損試驗結(jié)果記錄在表6(下文)中。
表6

用于注模整體刷的一般步驟由聚酰胺11(以商品名BESNO P40TL從Elf Atochem，Arlington Heights，Illinois購得)模塑注模徑向硬毛刷，它具有40個2.2cm長的整體硬毛、3.8cm的轂、7.6cm直徑，重量為1.65g。使用單腔模具。使用的注模機是220噸(200000kg)夾緊力機械，來自Cincinnati Milacron，Batavia，Ohio；它使用具有通用螺桿的單個注射擠出機。模塑參數(shù)為噴嘴溫度232℃，在機筒前端的溫度(接近噴嘴)為216℃，機筒后端的溫度(接近儲料斗)為232℃，螺桿旋轉(zhuǎn)為最大值的75％，注射壓力為2760-3450kPa，長度為2.3cm。
對比例F-G和實施例17按照用于注模整體刷的一般步驟所述制備12個注模的整體刷。用于涂布各刷的粘合劑組合物如表7所述。
將刷子安裝到電驅(qū)心軸上，各刷之間具有3.8cm寬×1.3cm厚的聚四氟乙烯間隔物，以約15rpm的速度旋轉(zhuǎn)，在繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的同時浸沒在粘合劑組合物中約10秒，從所述粘合劑組合物中取出，并以約300rpm的速度旋轉(zhuǎn)約10秒，除去過量的粘合劑。施涂所得涂層，干重增加為每個刷子0.5-0.6克。
將心軸轉(zhuǎn)移到噴涂室中，在此通過噴槍將磨粒(以商品名CUBITRON 222 GRADE100從3M Company購得)施加到各刷子的濕的第一涂層上。所述磨粒施涂到11個刷子的兩面上，直到不能再將額外的磨粒附于所述濕的第一涂層上，約為每個刷子到5g。所述涂布研磨劑的刷子加熱至130℃45分鐘，將所述第一涂層硬化，并將磨粒固定到注模刷子上。也在相同條件下加熱沒有磨粒的刷子(有助于計算第一涂層的干重)。在加熱之后，將第二涂層(具有與第一涂層相同的組成)施加到所有刷子上。這種第二涂層用來進一步將磨粒固定到刷子上。以和第一涂層相同的方式施涂第二涂層，除了將300rpm的旋轉(zhuǎn)時間延長至約15秒。所得第二涂層的干重為每個刷子0.4-0.5g。所述刷子之后在130℃的烘箱中加熱45分鐘，將第二涂層硬化。在除去所述心軸之后，將兩個固化的涂布研磨劑的刷子疊起來，并用金屬接管固定在一起，制得用于試驗的更大的徑向磨具。
按照以下步驟評價對比例F-G和實施例17的切割和磨損。如上所述制得的磨具通過心軸安裝到電鉆(Black & Decker，″Professional 1046 Holgun Drill Type101″，1/4″VSR，120V，5.0A，2500 RPM)上，并以約2500rpm的速度貼著11英寸(28cm)×24英寸(61cm)×5/8英寸(1.6cm)厚刨花板工件的面旋轉(zhuǎn)。所述旋涂的刷子以其徑向垂直工件的方向取向。所述刷子和刨花板之間的接觸壓力由電鉆的重量提供。使所述涂布的刷子鉆入刨花板的表面中。所述試驗時間為1小時。每隔10分鐘測量工件和研磨刷的重量，確定切削(即，工件的重量損失)和磨損(即，研磨刷的重量損失)，如表7所示。
表7

在不背離本發(fā)明范圍和精神的條件下，本發(fā)明各種修改和替換對本領(lǐng)域那些技術(shù)人員來說是顯而易見的，應(yīng)理解本發(fā)明并不限于本文所述的實施方式。
權(quán)利要求
1.一種可固化的乳液，所述乳液包含油相，它包含封端多異氰酸酯和固化劑；水相，它包含水；至少部分中和的交聯(lián)的單體共聚物，所述單體包括至少一種可自由基聚合的羧酸和至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯；其中，所述至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯具有11-34個碳原子，所述水相的pH為4-10。
2.一種可固化的乳液，所述乳液包含油相，它可由包括封端多異氰酸酯和固化劑的組分制得；水相，它可由包括水、至少部分中和的交聯(lián)的單體共聚物的組分制得，所述單體包括至少一種可自由基聚合的羧酸和至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯；其中，所述至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯具有11-34個碳原子，所述水相的pH為4-10。
3.如權(quán)利要求1或2所述可固化的乳液，其特征在于，所述可固化的乳液不含非離子表面活性劑。
4.如權(quán)利要求1或2所述可固化的乳液，它還包含非離子表面活性劑，其特征在于，以所述油相的總重量計，非離子表面活性劑的量小于5重量％。
5.如權(quán)利要求4所述可固化的乳液，其特征在于，以所述油相的總重量計，非離子表面活性劑的量為0.1-5重量％。
6.如權(quán)利要求4所述可固化的乳液，其特征在于，以所述油相的總重量計，非離子表面活性劑的量為0.8-1.5重量％。
7.如權(quán)利要求4所述可固化的乳液，其特征在于，所述非離子表面活性劑的重均HLB值為12-14。
8.如權(quán)利要求4所述可固化的乳液，其特征在于，所述非離子表面活性劑包含聚氧乙烯山梨糖醇酐單油酸酯。
9.如權(quán)利要求1或2所述可固化的乳液，其特征在于，所述單體包括丙烯酸。
10.如權(quán)利要求1或2所述可固化的乳液，其特征在于，所述單體包括丙烯酸和丙烯酸烷基酯，所述丙烯酸烷基酯具有13-33個碳原子。
11.如權(quán)利要求1或2所述可固化的乳液，其特征在于，所述水相基本上不含揮發(fā)性有機化合物。
12.如權(quán)利要求1或2所述可固化的乳液，其特征在于，所述水相的pH為4-7。
13.一種組合物，它包含可固化乳液的聚合反應(yīng)產(chǎn)物，所述組合物包含油相，它包含封端多異氰酸酯和固化劑；水相，它包含水；至少部分中和的交聯(lián)的單體共聚物，所述單體包括至少一種可自由基聚合的羧酸和至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯；其中，所述至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯具有11-34個碳原子，所述水相的pH為4-10。
14.一種組合物，它包含可固化乳液的聚合反應(yīng)產(chǎn)物，所述組合物包含油相，它包含封端多異氰酸酯和固化劑；水相，它包含水；至少部分中和的交聯(lián)的單體共聚物，所述單體包括至少一種可自由基聚合的羧酸和至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯；其中，所述至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯具有11-34個碳原子，所述水相的pH為4-10。
15.一種制造可固化乳液的方法，所述方法包括提供封端多異氰酸酯，固化劑，以及水相，所述水相包含水和至少部分中和的交聯(lián)的單體共聚物，所述單體包括至少一種可自由基聚合的羧酸和至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯，其中，所述至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯具有11-34個碳原子，而且，所述水相的pH為4-10；將所述封端多異氰酸酯和固化劑混合，形成預(yù)混合物；并將所述預(yù)混合物和水相混合，形成具有分散的油相的可固化乳液，以所述油相的總重量計，所述可固化乳液中非離子表面活性劑的量小于5重量％。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在將預(yù)混合物和水相混合之前，將封端多異氰酸酯、固化劑和水相中的至少一個加熱至50-70℃。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述預(yù)混合物加入水相中。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法還包括提供非離子表面活性劑；將非離子表面活性劑和封端多異氰酸酯和固化劑混合，其中，以所述油相的總重量計，非離子表面活性劑的量小于5重量％。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述至少一種可自由基聚合的羧酸包括丙烯酸。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述油相還包含磨粒。
21.如權(quán)利要求1或2所述可固化的乳液，或權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，以所述乳液的總重量計，至少部分中和的交聯(lián)的共聚物的量為0.1-1重量％。
22.如權(quán)利要求1或2所述可固化的乳液，或權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述油相還包含至少一種選自填料、潤滑劑、抗靜電劑、研磨助劑和著色劑的添加劑。
23.一種磨具，它包含磨粒和可固化乳液的反應(yīng)產(chǎn)物，其特征在于，所述可固化的乳液包含油相，它包含封端多異氰酸酯和固化劑；水相，它包含水；至少部分中和的交聯(lián)的單體共聚物，所述單體包含至少一種可自由基聚合的羧酸和至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯；其中，所述至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯具有11-34個碳原子，所述水相的pH為4-10。
24.如權(quán)利要求13或14所述的組合物，或權(quán)利要求23所述的磨具，其特征在于，所述可固化的乳液還包含非離子表面活性劑，以所述油相的總重量計，所述非離子表面活性劑的量小于5重量％。
25.如權(quán)利要求1或2所述可固化的乳液，或權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述油相和水相的重量比為40∶60到65∶35。
26.一種磨具，它包含磨粒和可固化乳液的反應(yīng)產(chǎn)物，其特征在于，所述可固化的乳液可由如下組分制得油相，它包含封端多異氰酸酯和固化劑；水相，所述水相包含水；至少部分中和的交聯(lián)的單體共聚物，所述單體包括至少一種可自由基聚合的羧酸和至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯；其中，所述至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯具有11-34個碳原子，所述水相的pH為4-10。
27.如權(quán)利要求13或14所述的組合物，或權(quán)利要求26所述的磨具，其特征在于，所述組分還包含非離子表面活性劑，以所述油相的總重量計，所述非離子表面活性劑的量小于5重量％。
28.一種研磨工件的方法，所述方法包括提供包含磨粒和可固化乳液的反應(yīng)產(chǎn)物的磨具，所述可固化乳液包含油相，它包含封端多異氰酸酯和固化劑；水相，所述水相包含水；至少部分中和的交聯(lián)的單體共聚物，所述單體包括至少一種可自由基聚合的羧酸和至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯；其中，所述至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯具有11-34個碳原子，所述水相的pH為4-10；使所述至少一個磨粒和工件表面摩擦接觸；并使所述至少一個磨粒或工件中的至少一個相對另一個移動，用磨粒研磨至少部分表面。
29.如權(quán)利要求1或2所述可固化的乳液，或權(quán)利要求15所述的方法，或權(quán)利要求23所述的磨具，其特征在于，所述封端多異氰酸酯包括具有如下通式的化合物， 式中，n大于或等于1。
30.如權(quán)利要求1或2所述可固化的乳液，或權(quán)利要求15所述的方法，或權(quán)利要求23所述的磨具，其特征在于，所述固化劑包括二(4-氨基-3-乙基苯基)甲烷或二(4-氨基-3，5-二乙基苯基)甲烷中的至少一種。
31.如權(quán)利要求23所述的磨具，其特征在于，所述反應(yīng)產(chǎn)物不含研磨助劑。
32.如權(quán)利要求23所述的磨具，其特征在于，所述反應(yīng)產(chǎn)物不含填料。
33.如權(quán)利要求23所述的磨具，其特征在于，所述磨具包括涂布磨具。
34.如權(quán)利要求33所述的涂布磨具，其特征在于，所述涂布磨具包括背襯；和至少部分背襯接觸的構(gòu)造涂層；磨粒，其中，所述磨粒和構(gòu)造涂層接觸；上膠涂層，其中，所述上膠涂層和至少部分構(gòu)造涂層和至少一個磨粒接觸，所述構(gòu)造涂層和上膠涂層中的至少一個包含所述反應(yīng)產(chǎn)物。
35.如權(quán)利要求33所述的涂布磨具，其特征在于，所述磨具還包括背襯以及和所述背襯接觸的研磨劑涂層，所述研磨劑涂層包含粘結(jié)劑前體和磨粒的固化的漿液，所述漿液涂層包含所述反應(yīng)產(chǎn)物。
36.如權(quán)利要求33所述的涂布磨具，其特征在于，所述涂布磨具具有選自帶、輥、盤和片的形式。
37.如權(quán)利要求33所述的涂布磨具，其特征在于，所述磨具包括非織造磨具。
38.如權(quán)利要求37所述的非織造磨具，其特征在于，所述非織造磨具包括膨松的敞開式纖維織物。
39.如權(quán)利要求37所述的非織造磨具，其特征在于，所述非織造磨具包括連續(xù)長絲。
40.如權(quán)利要求37所述的非織造磨具，其特征在于，所述非織造磨具具有選自片、盤、帶、輥、輪、手持墊、清洗刷和塊的形式。
41.如權(quán)利要求23所述的磨具，其特征在于，所述磨具是粘結(jié)磨具。
42.如權(quán)利要求41所述的粘結(jié)磨具，其特征在于，所述粘結(jié)磨具具有選自輪、油石和鑲嵌點的形式。
43.如權(quán)利要求23所述的粘結(jié)磨具，其特征在于，所述磨具包括整體刷，它包括具有第一彎曲模量值的硬毛，通過所述反應(yīng)產(chǎn)物粘結(jié)到至少部分硬毛上的磨粒，所述反應(yīng)產(chǎn)物具有第二彎曲模量值。
44.如權(quán)利要求43所述的磨具，其特征在于，所述第二彎曲模量值在第一彎曲模量值的20％內(nèi)。
45.如權(quán)利要求43所述的磨具，其特征在于，所述整體刷是杯刷或徑向刷。
全文摘要
一種可固化的乳液包含油相，它包含封端多異氰酸酯和固化劑；以及水相，它包含至少部分中和的交聯(lián)的單體共聚物，所述單體包括至少一種可自由基聚合的羧酸和至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷芳基酯。在一些實施方式中，所述可固化的乳液還包含非離子表面活性劑。還公開了制備可固化乳液的方法，以及用于制造磨具的用途。
文檔編號C08G18/08GK1701096SQ03825337
公開日2005年11月23日 申請日期2003年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月25日
發(fā)明者L·L·小巴伯, T·E·克洛斯, 周允中 申請人:3M創(chuàng)新有限公司