本發(fā)明涉及環(huán)氧樹脂粘合劑及其制備和應用，更具體地，涉及一種陶瓷基磨塊粘結金屬基體用環(huán)氧樹脂粘合劑及其制備方法和應用。
背景技術：
：在磨削應用中，常用的磨削工具砂輪有樹脂結合劑砂輪、金屬結合劑砂輪以及陶瓷結合劑砂輪。相對于樹脂和金屬兩種結合劑金剛石砂輪，陶瓷結合劑金剛石砂輪具有如下優(yōu)點：(1)良好的耐酸堿、耐水和耐油等特性；(2)磨削過程中剛性較好，磨具變形較小，工件的加工精度較高；(3)具有多孔組織結構，修整簡便，磨削過程中不易堵塞和燒傷工件，加工效率較高；能適用于重負荷磨削。在大尺寸陶瓷結合劑砂輪制備過程中，通常是通過冷壓燒結工藝獲得陶瓷結合劑與磨料(金剛石/立方氮化硼等)磨塊或磨環(huán)2，再將磨塊或磨環(huán)2通過膠黏劑3粘結到圓形金屬(鋁合金或不銹鋼)基體1上，從而制得磨削用砂輪，如圖1所示。在陶瓷結合劑砂輪制備過程中，目前常用環(huán)氧樹脂膠黏劑將陶瓷基磨塊粘結到砂輪金屬基體表面，這是因為環(huán)氧樹脂對金屬和非金屬等多種材料都具有很高的粘結力。隨著工業(yè)技術快速發(fā)展，目前常用的環(huán)氧樹脂粘結劑愈發(fā)不能滿足陶瓷結合劑砂輪高速、高應力和高精密磨削條件下應用需求。在高速磨削過程中，環(huán)氧樹脂粘結劑要能承受高速旋轉條件下磨塊的剪切力與被磨削工件接觸時的磨削力，如果在此條件下環(huán)氧樹脂粘結劑強度不牢，就會出現(xiàn)陶瓷基磨塊飛塊，脫落以及掉邊現(xiàn)象，不能保證砂輪的安全使用。陶瓷砂輪片與金屬基體粘結用環(huán)氧樹脂膠黏劑必須保證砂輪高速旋轉磨削條件下高粘性和高耐磨性綜合要求。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明主要是針對陶瓷結合劑砂輪在高速旋轉磨削過程中陶瓷磨塊與砂輪圓形金屬基體粘結強度不高，容易脫片的技術問題，提供一種適用于陶瓷磨塊粘結砂輪金屬基體用，具有粘結強度高和高耐磨強度等特性的環(huán)氧樹脂粘結劑的制備方法。本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：所述陶瓷基磨塊粘結金屬基體用環(huán)氧樹脂粘合劑由以下重量份數(shù)的組分制備得到：E-51環(huán)氧樹脂：40～50份E-44環(huán)氧樹脂：16～25份593固化劑：12～15份650聚酰胺：7～10份AGE稀釋劑：5～9.3份BYK-D410分散劑：0.5～1份氣相氧化硅：0.2～1份白剛玉微粉：2～6份。其中，所述E-51環(huán)氧樹脂與593固化劑的組分比例為4：1～3：1；E-44環(huán)氧樹脂與650聚酰胺的組分比例為4：1～2：1。進一步地，所述環(huán)氧樹脂粘合劑所述環(huán)氧樹脂粘合劑由以下重量份數(shù)的組分制備得到：E-51環(huán)氧樹脂：44.3～48.2份E-44環(huán)氧樹脂：17.1～20.4份593固化劑：12.9～14.1份650聚酰胺：7.8～9.4份AGE稀釋劑：6.2～9.3份BYK-D410分散劑：0.6～0.9份氣相氧化硅：0.5～0.9份白剛玉微粉：3.2～5份。優(yōu)選地，所述E-51環(huán)氧樹脂與593固化劑的組分比例為3:1，E-44環(huán)氧樹脂與650聚酰胺的組分比例為2.5:1。優(yōu)選地，所述環(huán)氧樹脂粘合劑由以下重量份數(shù)的組分制備得到：E-51環(huán)氧樹脂：46.3份E-44環(huán)氧樹脂：18.5份593固化劑：13.6份650聚酰胺：8.8份AGE稀釋劑：7.2份BYK-D410分散劑：0.8份氣相氧化硅：0.7份白剛玉微粉：4.1份。進一步地，所述氣相氧化硅為納米級。進一步地，所述白剛玉微粉粒徑為1～3um。進一步地，所述陶瓷基磨塊為金剛石、立方氮化硼、碳化硅磨料與陶瓷玻璃粉體高溫燒結制成。本發(fā)明的另一目的在于，公開所述陶瓷基磨塊粘結金屬基體用環(huán)氧樹脂粘合劑的制備方法，包括以下步驟：S1：將40～50重量份的E-51環(huán)氧樹脂、16～25重量份的E-44環(huán)氧樹脂、5～9.3重量份AGE稀釋劑和0.5～1重量份BYK-D410分散劑放置在反應釜中，在200～400轉/min的旋轉速度下攪拌分散10～20min；S2：在步驟S1制得的材料中，按順序依次加入0.2～1重量份納米級氣相氧化硅和2～6重量份白剛玉微粉，在600～800轉/min的旋轉速度下攪拌30～40min；S3：在步驟S2制得的材料中，再加入12～15重量份593固化劑和7～10重量份650聚酰胺，在600～800轉/min的旋轉速度下攪拌5～10min，即得所述陶瓷基磨塊粘結金屬基體用環(huán)氧樹脂粘結劑。進一步地，所述陶瓷基磨塊粘結金屬基體用環(huán)氧樹脂粘合劑用于陶瓷基砂輪中陶瓷磨塊與圓形金屬基體粘結。所述陶瓷基磨塊粘結金屬基體用環(huán)氧樹脂粘合劑的應用，其特征在于，包括以下步驟：Y1：將金屬基體粘結表面用砂紙擦拭干凈，用無水乙醇清洗金屬基體和陶瓷磨塊粘結表面，干燥待用；Y2：將環(huán)氧樹脂粘結劑均勻涂覆于陶瓷磨塊和砂輪圓形金屬基體粘結表面，再將陶瓷磨塊粘結于砂輪圓形金屬基體外圓表面，并用鋼絲固定；Y3：將粘結后的砂輪置于烘箱中加熱固化，固化溫度為45～55℃溫度下，保溫1.5～3小時，再將溫度升高到75～90℃保溫6小時，冷卻至室溫靜置24小時，卸掉固定鋼絲。本發(fā)明的陶瓷基磨塊粘結金屬基體用環(huán)氧樹脂粘結劑的成分選取原理如下：本發(fā)明以E-51和E-44環(huán)氧樹脂作為黏結主體材料，E-51和E-44環(huán)氧樹脂都是雙酚A型環(huán)氧樹脂，E-44環(huán)氧樹脂分子量較高，固化后環(huán)氧樹脂具有良好的物理、化學性能，對金屬和非金屬材料的表面具有優(yōu)異的粘接強度，變形收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定性好，柔韌性較好。E-51環(huán)氧樹脂固化后硬度較高、耐化學性能和耐磨性能較強，選擇兩種樹脂混合體系是既增強其黏結強度，又提高其固化后的耐磨性能，且環(huán)氧樹脂原料易得，價格便宜，操作簡便。593固化劑和650聚酰胺兩種固化劑并存，一方面593固化劑能提高樹脂粘結劑的抗沖擊性能和剪切強度，另外一方面650聚酰胺對樹脂粘結性和韌性有效提高。AGE稀釋劑是與環(huán)氧樹脂達到最低粘度，高填料比例和較高的滲透性，具有色澤淺、氣味小、毒性小、流動性好、表面張力低、色漿分散性好、柔韌性優(yōu)良等特性。填充劑的加入降低了固化物的熱膨脹系數(shù)和固化收縮率，減小了內應力。當超負荷作用出現(xiàn)裂紋時，有填料的膠層還能阻止裂紋擴展，從而提高了粘接強度。本發(fā)明陶瓷基磨塊粘結金屬基體用環(huán)氧樹脂粘合劑，無機填料選擇納米級氣相氧化硅能與樹脂有效地潤濕和均勻混合，并且對樹脂能起到很好的隔熱作用，同時對白剛玉微粉有很好的防沉降作用；所選白剛玉微粉具有較強的耐磨性能，并且環(huán)氧樹脂對白剛玉微粉潤濕性較好，兩種無機填料的加入對環(huán)氧樹脂的隔熱以及耐磨性能有增強作用。BYK-D410為一種改性脲溶液，具有弱堿性，在環(huán)氧樹脂堿性固化劑593和聚酰胺體系中可起到催化固化的作用，提高環(huán)氧樹脂固化性能。選擇BYK-D410分散劑是可以與環(huán)氧樹脂很好的互溶，且該助劑加入環(huán)氧樹脂中，可通過空間位阻效應對無機填料起到分散作用，同時該助劑可降低環(huán)氧粘度，改善體系流動性。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明提供的陶瓷基磨塊粘結金屬基體用環(huán)氧樹脂粘合劑采用常見的原料，創(chuàng)造性的將BYK-D410分散劑用于環(huán)氧樹脂粘合劑的制備中，通過E-51和E-44環(huán)氧樹脂作為黏結主體材料，通過稀釋劑、分散劑、固化劑的相互作用，制備出高粘性和高耐磨性的性能優(yōu)良的粘合劑。本發(fā)明的瓷基磨塊粘結金屬基體用環(huán)氧樹脂粘合劑制備工藝簡單，成本較低，且粘結力、耐磨性，且用于陶瓷基磨塊粘結金屬基體時，不易出現(xiàn)脫落以及掉邊現(xiàn)象，使用過程中安全可靠。本發(fā)明提供的陶瓷基磨塊粘結金屬基體用環(huán)氧樹脂粘合劑在粘結陶瓷砂輪片與金屬基體粘結時，可滿足陶瓷結合劑砂輪最高130r/min轉速要求，保證砂輪高速旋轉磨削條件下高粘性和高耐磨性綜合要求。附圖說明圖1為所述陶瓷基磨塊與鋼基體使用環(huán)氧樹脂粘結的示意圖。圖2為所述陶瓷基磨塊粘結金屬基體用環(huán)氧樹脂粘合劑固化后拉伸試樣的內部組織形貌圖。其中，10.環(huán)氧樹脂，20.氣相氧化硅，30.白剛玉微粉。具體實施方式下面結合具體實施方式對本發(fā)明作進一步的說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本專利的限制；為了更好地說明本發(fā)明的實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；對本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。本發(fā)明的陶瓷基磨塊粘結金屬基體用環(huán)氧樹脂粘合劑固化后拉伸內部組織形貌如圖2圖示，納米級氣相氧化硅和白剛玉微粉能與環(huán)氧樹脂有效地潤濕和均勻混合，這是因為BYK-D410分散劑在攪拌條件下加入到環(huán)氧體系中，將產(chǎn)生三維網(wǎng)絡結構，形成的觸變流動行為非常適合于氣相氧化硅、白剛玉微粉的防沉降作用；同時，BYK-D410分散劑為脲物質，具有一定的堿性，在環(huán)氧固化劑為593、聚酰胺堿性體系中，對環(huán)氧固化有一定的催化作用，能增強環(huán)氧樹脂的固化性能，從圖2中拉伸式樣的斷面表現(xiàn)出韌性斷裂形貌特征，拉伸延展處還保留有樹脂的連接，說明本發(fā)明所制環(huán)氧樹脂粘結性較好。實施例1(1)環(huán)氧樹脂粘結劑組份的制備按照重量百分比分別稱取50重量份E-51環(huán)氧樹脂、16重量份E-44環(huán)氧樹脂、9.3重量份AGE稀釋劑和0.5重量份BYK-D410分散劑，在200轉/min的旋轉速度下攪拌分散10min；再依次加入0.2重量份納米級氣相氧化硅和2重量份白剛玉微粉，在600轉/min的旋轉速度下攪拌30min；再加入15重量份593固化劑和7重量份650聚酰胺，在600轉/min的旋轉速度下攪拌5min，即得環(huán)氧樹脂粘結劑。(2)陶瓷磨塊與金屬基體的粘結將金屬基體粘結表面用砂紙擦拭干凈，用無水乙醇清洗金屬基體和陶瓷磨塊粘結表面，干燥待用。將環(huán)氧樹脂粘結劑均勻涂覆于金屬基體與陶瓷磨塊粘結面，再將二者粘結起來，并用鋼絲固定。將粘接后的砂輪置于烘箱中加熱固化，固化溫度在50℃溫度下保溫2小時，再將溫度調節(jié)到80℃保溫6小時，自然冷卻到室溫，靜置24小時，卸掉固定鋼絲，敲擊粘結在金屬基體上磨塊，無脫落即可。實施例2(1)環(huán)氧樹脂粘結劑組份的制備按照重量百分比分別稱取48.2重量份E-51環(huán)氧樹脂、17.1重量份E-44環(huán)氧樹脂、8.5重量份AGE稀釋劑和0.6重量份BYK-D410分散劑，在200轉/min的旋轉速度下攪拌分散20min；再依次加入0.5重量份納米級氣相氧化硅和3.2重量份白剛玉微粉，在600轉/min的旋轉速度下攪拌40min；再加入14.1重量份593固化劑和7.8重量份650聚酰胺，在600轉/min的旋轉速度下攪拌10min，即得所述環(huán)氧樹脂粘結劑。(2)陶瓷磨塊與金屬基體的粘結將金屬基體粘結表面用砂紙擦拭干凈，用無水乙醇清洗金屬基體和陶瓷磨塊粘結表面，干燥待用。將環(huán)氧樹脂粘結劑均勻涂覆于金屬基體與陶瓷磨塊粘結面，再將二者粘結起來，并用鋼絲固定。將粘接后的砂輪置于烘箱中加熱固化，固化溫度在55℃溫度下保溫1.5小時，再將溫度調節(jié)到90℃保溫5小時，自然冷卻到室溫，靜置24小時，卸掉固定鋼絲，敲擊粘結在金屬基體上磨塊，無脫落即可。實施例3(1)環(huán)氧樹脂粘結劑組份的制備按照重量百分比分別稱取46.3重量份E-51環(huán)氧樹脂、18.5重量份E-44環(huán)氧樹脂、7.2重量份AGE稀釋劑和0.8重量份BYK-D410分散劑，在200轉/min的旋轉速度下攪拌分散15min；再依次加入0.7重量份納米級氣相氧化硅和4.1重量份白剛玉微粉，在600轉/min的旋轉速度下攪拌30min；再加入13.6重量份593固化劑和8.8重量份650聚酰胺，在800轉/min的旋轉速度下攪拌10min，即得所述環(huán)氧樹脂粘結劑。(2)陶瓷磨塊與金屬基體的粘結將金屬基體粘結表面用砂紙擦拭干凈，用無水乙醇清洗金屬基體和陶瓷磨塊粘結表面，干燥待用。將環(huán)氧樹脂粘結劑均勻涂覆于金屬基體與陶瓷磨塊粘結面，再將二者粘結起來，并用鋼絲固定。將粘接后的砂輪置于烘箱中加熱固化，固化溫度在45℃溫度下保溫3小時，再將溫度調節(jié)到75℃保溫8小時，自然冷卻到室溫，靜置24小時，卸掉固定鋼絲，敲擊粘結在金屬基體上磨塊，無脫落即可。實施例4(1)環(huán)氧樹脂粘結劑組份的制備按照重量百分比分別稱取44.3重量份E-51環(huán)氧樹脂、20.4重量份E-44環(huán)氧樹脂、6.2重量份AGE稀釋劑和0.9重量份BYK-D410分散劑，在400轉/min的旋轉速度下攪拌分散10min；再依次加入0.9重量份納米級氣相氧化硅和5重量份白剛玉微粉，在800轉/min的旋轉速度下攪拌30min；再加入12.9重量份593固化劑和9.4重量份650聚酰胺，在800轉/min的旋轉速度下攪拌5min，即得所述環(huán)氧樹脂粘結劑。(2)陶瓷磨塊與金屬基體的粘結將金屬基體粘結表面用砂紙擦拭干凈，用無水乙醇清洗金屬基體和陶瓷磨塊粘結表面，干燥待用。將環(huán)氧樹脂粘結劑均勻涂覆于金屬基體與陶瓷磨塊粘結面，再將二者粘結起來，并用鋼絲固定。將粘接后的砂輪置于烘箱中加熱固化，固化溫度在50℃溫度下保溫2小時，再將溫度調節(jié)到80℃保溫6小時，自然冷卻到室溫，靜置24小時，卸掉固定鋼絲，敲擊粘結在金屬基體上磨塊，無脫落即可。實施例5(1)環(huán)氧樹脂粘結劑組份的制備按照重量百分比分別稱取40重量份E-51環(huán)氧樹脂、25重量份E-44環(huán)氧樹脂、5重量份AGE稀釋劑和1重量份BYK-D410分散劑，在400轉/min的旋轉速度下攪拌分散20min；再依次加入1重量份納米級氣相氧化硅和6重量份白剛玉微粉，在800轉/min的旋轉速度下攪拌40min；再加入12重量份593固化劑和10重量份650聚酰胺，在800轉/min的旋轉速度下攪拌10min，即得所述環(huán)氧樹脂粘結劑。(2)陶瓷磨塊與金屬基體的粘結將金屬基體粘結表面用砂紙擦拭干凈，用無水乙醇清洗金屬基體和陶瓷磨塊粘結表面，干燥待用。將環(huán)氧樹脂粘結劑均勻涂覆于金屬基體與陶瓷磨塊粘結面，再將二者粘結起來，并用鋼絲固定。將粘接后的砂輪置于烘箱中加熱固化，固化溫度在50℃溫度下保溫2小時，再將溫度調節(jié)到80℃保溫6小時，自然冷卻到室溫，靜置24小時，卸掉固定鋼絲，敲擊粘結在金屬基體上磨塊，無脫落即可。為了更好的說明本發(fā)明所制陶瓷砂輪磨塊粘結金屬基體用環(huán)氧樹脂粘結劑的機械性能，測試過程如下，測試結果參見表1。粘結強度測試，采用型號為100mm*25mm*4mm不銹鋼和金剛石陶瓷磨塊，在兩物體間均勻涂覆環(huán)氧樹脂粘結劑，粘結長度是25mm，粘結厚度1mm，按照上述制備方法固化。固化后在25℃條件下，以2mm/min的拉伸速度進行測試。剪切強度測試，采用GB1039測試方法，將環(huán)氧樹脂制備成拉伸標準Ⅰ型試樣，在25℃條件下，以2mm/min的拉伸速度進行測試，取5次測試的平均值。硬度測試，采用GB230.2測試方法，將樹脂粘結劑制備成50mm*25mm*10mm塊狀固體，取其5次測試的平均值。對比例1將市售環(huán)氧樹脂粘結劑按照重量百分比分別稱取54重量份E-51環(huán)氧樹脂、20重量份E-44環(huán)氧樹脂混合均勻、再加入18重量份593固化劑和8重量份650聚酰胺，制得環(huán)氧樹脂粘結劑。性能測試：采用GB1039測試方法，將環(huán)氧樹脂制備成拉伸標準Ⅰ型試樣，在25℃條件下，以2mm/min的拉伸速度進行測試，取5次測試的平均值。對比例2申請?zhí)枮镃N201210351517.6的一種用于陶瓷與金屬連接的膠粘劑，原料包括丙烯酸改性環(huán)氧樹脂20～30份、液體丁腈橡膠4～6份、雙氰胺2～4份、六亞甲基四胺2～3份、順丁烯二酸酐1～2份、聚甲基丙烯酸甲酯4～10份、二甲基丙烯酸乙二酯3～7份、二氨基二苯基砜4～8份、硅溶膠10～15份、疏水改性的氧化鋁顆粒5～9份、碳酸鈣5～10份、白云石粉3～6份、膨潤土2～4份、促進劑2～6份、增塑劑1～3份、溶劑40～60份。其制備方法是：(1)將丙烯酸改性環(huán)氧樹脂、液體丁腈橡膠、雙氰胺、六亞甲基四胺、順丁烯二酸酐均勻分散于溶劑中；(2)將聚甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二酯、硅溶膠、疏水改性的氧化鋁顆粒、碳酸鈣、白云石粉、膨潤土、促進劑、增塑劑加入到(1)所得混合物中，攪拌均勻；(3)邊攪拌，邊升溫至40～50℃，再保溫30min，放冷；(4)加入二氨基二苯基砜，攪拌均勻，即可使用。性能測試：以氧化鋁陶瓷片和45#鋼為試樣通過膠粘劑連接并固化后按照GB228-2002進行剪切試驗，試驗結果見表2。表1實施例、對比例粘結強度和洛氏硬度表粘結強度(MPa)洛氏硬度(HRB)實施例143.650實施例236.251.4實施例335.153.6實施例433.457.3實施例530.663.2表2實施例、對比例剪切強度對比表當前第1頁1 2 3