Композиция для получения пористого абразивного инструмента Советский патент 1985 года по МПК C08J9/00 C08L29/04 

Изобретение относится к композициям для получения абразивных инструментов на основе вспененного поливинилового спирта, используемых для окончательной обработки поверхностей материалов методом шлифовани или полирования в том числе жаропрочных сплавов.

Известны различные композиции для получения пористых абразивных инструментов на основе поливинилового спирта.. Круги, изготовленные с вспененным и отвержденным формальдегидом поливиниловым спиртом (пенополивинилформалем) в качестве связующего, могут обладать широким кругом действия эксплуатационных свойс в зависимости от характера и дисперсности абразивного зерна, от соотношения .компонентов в связке от характера и способа модификации 1 J

Для усиления полирующей способности кругов такого типа в состав реакционной массы добавляют измельченный поливинилформаль СзЗ, для более равномерного распределения шлифзерна в реакционную смесь вво:дят яичньй белок Сз}, для получения мостиковой структуры с целью повышения химической стойкости материала в реакционную смесь вводят алифатические или ароматические альдегиды С J, для придания эластичности связке круги подвергают последующей обработке каучуком L4 J.

Из всех этих композиций получают материалы с невысокими шлифующими свойствами.

ПрЪтотипом изобретения является композиция для получения пористого абразивного инструмента, состоящая из 18-22%-ного водного раствора полвинилового спирта, формальдегида, кислого катализатора, абразивного зерна, поверхностно-ак,тивного вещества и порошка водонерастворимого полимера. В качестве порошка водонерастворимого полимера используют мелкодисперсный порошок термопластичного полимера с диаметром частиц до 10 мкм, предпочтительно 0,01-10 мкм б.

Хотя абразивный инструмент, полученный на основе этой композиции, имеет более высокие по сравнению с абразивными инструментами, полученными на основе других известных композиций, шлифующие свойства.

процесс отверждения композиции продолжается 2-6 дней при комнатной тпературе; для ее приготовления необходимо введение дополнительной o рации - предварительное тонкое измельчение полимерного порошка и неизбежное просеивание его для отбора мелкодисперсной фракции и, кроме того, наблюдается падение пр ности получаемого инструмента с увличением кратности вспенивания.

Для упрощения процесса получени абразивного инструмента, улучшения его-прочности и эксплуатационных свойств предлагаемая композиция в качестве порошка водонерастворимого полимера содержит пористый порошок полифениленизофталамида или полиарилата с удельной поверхность по крайней мере 10 , суммарным объемом пор по крайней мере 0,1 и дисперснЬстью по крайней мере 0,001 мм, при следующем соотношении компонентов, мае.ч.: 18-22%-ный вод- .ный раствор поливинилового

спирта .1122-1248

Формальдегид (37-40%-ный

водный раствор) 240-384 Кислый катализатор144-240Абразивное

зерно1200-3600

Поверхнбстноактивное вещество {5-10%-ный водный раствор) 144-240 Пористьй порошок полифениленизофталамида или полиарилата с удельной поверхностью, по крайней мере 10 , суммарным объемом пор по крайней мере 0., 1 см /г и дисперсностью по крайней мере

0,001 мм192-288

Полимер можно добавлять как в виде, дисгтерсии пористого порошка, так и в сухом виде, эффективность использования их в отличие от прототипа при этом не меняется. Использование предлагаемых композиций дает возможность исключить стадию предварительного измельчения порошка до дисперсности не более 0,1 мм и последующий просев с выбр сыванием в отходы крупнодисперсной фракции в силу высокой совмести мости пористых порошков с реакцион массой. В предлагаемой композиции можно использовать пористые порошки, полученные по способу, описанному в авт.св. № 208936. В качестве кислого катализатора используют концентрированные сильные кислоты, например соляную, в ка честве поверхностно-активного вещества - выравниватель А (смесь метилбензолсульфонатов, дизтиламинометильньгх производных продуктов обработки моно- и диалкилфенолов окисью этилена), НП-1 (алкиларилсул фонат), ОП-7 или СП-10 (продукты обработки моно- и диалкилфенолов окисью этилена), в качестве абразив ного порошка - карбид кремния зеленый, электрокорунд, алмазный порошок и другие абразивные зерна. Предлагаемую композицию и пенопцаст на ее основе получают следующим образом. Смешивают 18-22%-ный вольный раствор поливинилового спирта, 5-10%-ный водный раствор поверхност но-активного вещества, абразивный порошок, 37-40%-ный водный раствор формальдегида (формалин), порошок пористого водонерастворимого полиме ра. Смесь взбивают в пену механичес кой мешалкой с числом обородов 4001200 об/мин до объема 3-8 л, затем при вращающейся мешалке добавляют кислый катализатор, перемешивают еще 1 мин, после чего композицию выливают в форму, моделирующую изделие, и выдерживают 24 ч при комнатной температуре. Повышением температуры до 50-70°С можно сократить время отверждения до 4-5 ч. После отверждения изделие промывают и сушат до остаточной влажности не выше 8%. Пример 1. Смешивают 1122 г 18%-ного водного раствора поливинилового спирта (ПЕС), 144 г 5%-ног водного раствора выравнивателя А 1200 г абразивного зерна КЗ-25 (карбид кремния зеленый с дисперс8ностью зерен 25), 240 г формалина, 192 г полидисперсного (с дисперсностью 0,01-0,5 мкм) пористого полимерного полиарилата ДВ, имеющего удельную поверхность 30 , суммарный объем пор О,1 см/г (полиарилат ДВ-сложный полиэфир на основе дифенйлолпропана и смеси изофталевой и терефталевой кислот в соотношении 50:50). Смесь взбивают в пену механической мешалкой с числом оборотов 400 об/мин до объема 3 Р., затем при вращающейся мешалке добавляют 144 г концентрированной соляной кислоты, перемешивание продолжают 1 мин, выключают мешалку и композицию выливают в форму, оставляют на 24 ч при комнатной температуре. Затем изделие вынимают из формы, промывают и сушат при температуре 70°С. Получают абразивное пористое изделие с кажущейся плотностью 600 кг/м пределом прочности при сжатии (эс)|. 300 кг/см и теплостойкостью При обработке жаропрочных сталей получен 11 класс чистоты поверхности. П р и м е р 2. Смешивают 1100 г 22%-ного водного раствора ПЕС, 150 г 10%-ного водного раствора ОП-10, 1500 г абразивного зерна КЗ-10 (карбид кремния зеленый с дисперсностью зерен 10.), 250 г формалина,. 200 г пористого полидисперсного (0,001-0,6 мкм) порошка полиметафениленизофталамида с удельной поверхностью 31 , имеющего суммарный объем пор 0,117 см ./г. Смесь взбивают в пену, как в примере , но до объема 6 л, добавляют 150 г концентрированной соляной кислоты, перемешивают 1 мин, затем процесс ведут так, как описано в первом примере. В результате получают абразивное изделие с кажущейся плотностью 620 кг/м, пределом прочности при сжатии ic 35 кг/см, тепл1эстойкостью 149°С. При обработке поверхности жаропрочной стали получен 10 класс чистоты. П р и м е р 3. Абразивное изделие получают, как в примере 1, но отверждение композиции производят при в течение 4 ч. Получают абразивное изделие с кажущейся плотностью J- 650 кг/м, пределом прочности при сжатии гсж 40 кг/см

и теплостойкостью Т 150°С. При полировании жаропрочной стали получен 10 класс чистоты.

П р и м е р 4. Абразивное изделие получают, как в примере 1, с той разницей, что в качестве водэнерастворимого полимера используют полиарилат Ф-1 (сложный полиэфир на основе фенолфталеина и изофталевой кислоты) , имеющий удельную поверхность 167 и суммарный объем пор 0,64 . Получают абразивное изделие с j 500 кг/м , сж 30 кг/см и теплостойкостью Т 135°С. Связка не оплавляется при обработке поверхности жаропрочной стали.

П р и м е р 5. Получают изделие так же, как в примере 1, но используют композицию следующего состава мае.ч.:

22%-ный водный раствор поливинилового спирта 1248 Абразивное зерно

КЗ-103600

10%-ный раствор СП-10240

Формалин384

Пористый полифениленизофталамид с удель- ной поверхностью 31 , суммарным

объемом пор 0,117 288 Соляная кислота 240 Получают изделие с кажущейся плотностью 7 700 кг/м, с; 40кг/см, теплостойкостью 150 С

П р и м е р 6. (контрольный). Изделие получают так же, как в примере 1, но в качестве пористого вонерастворимого полимера используют полиарилат Д-10 (хлорированный сложный полиэфир на основе дихлордиана и изофталевой кислоты), имеющий удельную поверхность 5 и суммарный объем пор 0,34 .

Получают абразивное изделие с -у 600 кг/м , c4t- 10 кг/см и т лостойкостью . Св.язка инструмента оплавляется при обработке поверхности жаропрочной стали.

П р и м е р 7 (контрольный). Смшивают 1100 г 22%-ного ВОДНОГОрас вора ПВС, 150 г 10%-ного водного раствора ОП-Ю, 1500 г абразивного зерна КЗ-10, 250 г формалина.

200 г непористого полидисперсного порошка поливинилхлорида с дисперсностью 0,1-0,6 мкм. Смесь взбивают в пену, как в примере 15 но до объема 6 л, добавляю 150 г концентрированной соляной кислоты, перемешивают 1 мин, затем процесс ведут так, как описано в примере 1,за исключением стадии отверж дения,.которое происходит в зтом случае при комйатной температуре за 48 ч. В результате получают абразивное изделие с ка у1 ;ейся плотностью j 560 кг/м с невысоким пределом прочности при сжатии Сэг. 7,1 кг/см и низкой теплостойкость 114°С. Опытно-промышленное испытание полученных по данному примеру образцов в отличие от изготовленных по предлагаемому способу (пример 1-5) показали непригодность их для обработки поверхности жаропрочных сталей, поверхность полученного инструмента засаливалась из-з оплавления связки

Таким образом, при использовании предлагаемой композиции длительность отверждения ее сокращается более чем в два раза (24 ч при комнатной температуре вместо 2-6 дней при той же температуре известной композиции).

Отпадает необходимость в предварительном измельчении полимерного порошка, так как здесь можно использовать порошки с разной дисперсность Прочность получаемого инструмента в 4 раза выше известного инструмента при той же кратности вспенивания (32-40 кг/см вместо 5-20 кг/см). Получаемый инструмент пригоден 1для обработки жаропрочных сплавов. Повышенная прочность инструмента объясняется хорошей совместимостью пористого полимерного наполнителя с поливиниловым спиртом. Поливиниловый спирт, находясь в растворенном в воде состоянии, проникает в поры пористого полимерного порошка, отверждается в них формальдегидом и образует, таким образом, прочный каркас, состоящий из двух полимеров, в котором прочнее закрепляется имеющийся в композиции абразивный поро шок.

При рассмотрении под микроскопом структуры материалов, полученных по предлагаемому способу, ког7.5508388

да пористый полимерный наполнитель в то время, как непористый окрашенокрашен, а поливиниловый спирт ный порошкообразный полимерный нанеокрашен, хорошо видно частое полнитель распределяется в изделии переплетение.структурных элементов, отдельными включениями.

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА, состоящая из 18-22%-ного водного раствора поливинилового спирта, формальдегида, кислого катализатора, абразивного зерна, поверхностно- активного вещества и порошка во- донерастворимого полимера, о т л и- чающаяся тем, что, с целью упрощения процесса получения абразивного инструмента и улучшения его прочностных и эксплуатационныхсвойств, в качестве порошка водоне- растворимого полимера она содержит пористый порошок полифениленизофтал- амида или полиарилата с удельной поверхностью по крайней мере 10 м^/г, суммарным объемом пор по крайней мере 0,1 см^/г и дисперсностью по крайней мере .0,001 мм при следующем соотношении компонен« тов, мае.ч.:18-22%-ный водный раствор поливиниловогоспирта1122-1248Формальдегид (37-40%-ньшводный раствор) 240-384 .Кислый катализатор144-240 Абразивноезерно1200-3600Поверхностно- активное вещество