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《郑州大学》 2003年
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超硬材料树脂磨具高温结合剂的研究

张琳琪  
【摘要】:以磨料磨具为工具的磨削加工,是机械加工方法中非常重要的一类方法,而且是精密加工和超精加工最基本的和首选的加工方法,在工业上得到广泛的应用。磨料磨具制品的性能优劣与现代工业发展有着密不可分的关系。超硬材料树脂磨具低温固化,生产周期短,所需设备和制造工艺流程简单;这种磨具磨削效率高,自锐性好,不易堵塞,因此被加工对象表面不易烧伤;磨具有一定的弹性,抛光性能好。它主要适合于硬质合金及各种耐磨难加工材料的精磨、半精磨及抛光工序。 但是树脂磨具中大量使用的酚醛树脂结合剂耐热性相对较差,磨削过程中放出大量的热会导致树脂分解或软化,使磨料在磨钝前过早的大量脱落,也影响了磨具的磨削效率和工件加工质量。为改善酚醛树脂耐热性不足的缺点,在调阅大量文献资料的基础上,本文提出了关于酚醛树脂及双马来酰亚胺树脂的改性研究思路,合成了两种适用于超硬材料树脂磨具的高温树脂结合剂。 首先合成了4,4′-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BMI)/4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)齐聚物,然后在110~120℃左右与环氧树脂反应合成了BMI/DDM/EPOXY改性树脂。文中选用了E—44、E—51及F—51三种不同的环氧树脂合成此改性树脂。对合成的树脂进行了傅立叶红外光谱分析、拉伸强度、冲击强度及软化点测定、差示热分析法(DTA)、热重分析(TG)等性能表征方法。比较BMI/DDM齐聚物与固化后BMI/DDM/EPOXY改性树脂的傅立叶红外光谱可以表明BMI/DDM齐聚物的生成,同时证明了环氧基与BMI/DDM齐聚物间确实发生了反应。比较三种不同的环氧树脂改性得到的固化树脂性能表明,由F—51改性的BMI/DDM/EPOXY树脂25℃时无缺口冲击强度为8.02kJ·m~(-2),比E—44,E—51得到的8.76 kJ·m~(-2),8.42kJ·m~(-2)略低,但其DTA—TG分析显示,由F—51改性的BMI/DDM/EPOXY树脂热分解温度为366℃,高于E—44,E—51得到的316℃和320℃,其失重50%时的DTA温度为450℃左右,具有优良的耐热性;并且DTA图谱表明第一放热峰起止温度在148~222℃,此固化温度适宜于超硬材料树脂磨具的热压成型工艺;BMI/DDM/EPOXY改性树脂中DDM配比的增加以及F—51配比的增加均会使得树脂的拉伸强度下降而冲击强度上升,并且这种配比的变化对拉伸强度的影响远远大于对冲击强度的影响。测定了六种不同BMI、DDM、EPOXY配比得到的改性树脂软化点在59~65℃,较适宜于树脂磨具混料、压制成型工艺。应用该树脂制造的金刚石树脂磨具拉伸强度都大于20MPa,相比于普通树脂结合剂制造的金刚石树脂磨具具有优良的磨削 性能,显示了树脂结合剂良好的粘结与把持能力。 本文同时由热塑性酚醛树脂与烯丙基氯低温溶液法合成了烯丙基醚化酚 醛树脂(AEF),而后由AEF和4,4‘一二苯甲烷双马来酞亚胺反应制备了双马 来酞亚胺改性酚醛树脂(AEF/BMI共聚树脂),对合成的树脂进行了傅立叶红 外光谱分析、轻值测定、拉伸强度、冲击强度及软化点测定、差示热分析法 (DTA)、热重分析(TG)等性能表征方法。本文采用乙酞化法测定树脂轻值的 方法,对比未进行醚化反应的纯酚醛树脂的经基含量和进行烯丙基醚化的酚醛 树脂的经基含量来计算烯丙基醚化酚醛树脂的醚化率。实验发现随着烯丙基氯 对酚醛树脂的配比的增加,得到的AEF树脂醚化率逐渐增大而AI:F树脂的产率 逐渐减小;得到的AEF树脂不仅在醇类溶剂中可溶解,也可溶解于甲苯、二甲 苯等非极性溶剂。合成的AEF树脂经甲苯溶解提纯,用澳化钾涂片经傅立叶红 外光谱分析,可以证明生成物中存在有烯丙基团。在AEF/BMI共聚树脂的DTA 曲线上165~228℃处有一个较大的放热峰,峰顶温度194℃,TG曲线上此共聚 树脂起始热分解温度在419℃,比纯酚醛树脂高70℃左右。用环球法测得的AEF /BMI配比为1 .08:l、1 .5:1及2:l的共聚树脂的软化点分别为1 05℃、1 000C 与98℃,具有与酚醛树脂基本相当的软化温度。AEF与BMI摩尔比为1 .08:1 得到的共聚树脂无缺口试样25℃时冲击强度为8.skJ·m一,,用此共聚树脂在不同 配方下得到的“8”字块拉伸强度达23.6MPa,并且随此摩尔比的增大,拉伸强 度减小,冲击强度增大。采用该树脂制备超硬材料树脂磨具具有与酚醛树脂相 似的工艺参数,适合超硬材料树脂磨具混料及热压成型工艺。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TG74

【引证文献】
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【参考文献】
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