專利名稱：防填塞組合物及其選擇方法
背景技術(shù)：
通常磨具(abrasive product)包括用粘合劑粘合在支承基材上的磨粒。例如，磨具可包括結(jié)合在基材上的磨粒層，所述基材可以是撓性基材，例如織物或紙質(zhì)背襯、非織造載體等。這些制品可用來研磨各種加工面，包括金屬、金屬合金、玻璃、木材、油漆、塑料、主體填料、底漆等。
在本領(lǐng)域中已知磨具容易發(fā)生“填塞(loading)”，在此情況下“磨屑”即從加工面上研磨下的材料會(huì)聚集在研磨面上和磨粒之間。由于填塞通常會(huì)降低磨具的性能，因此是不希望有的。為此，已開發(fā)出了能夠減少磨具累積磨屑的趨勢(shì)的“防填塞(antiloading)”組合物。例如，早已知道硬脂酸鋅是防填塞組合物的一種組分。已提出將許多種化合物用作防填塞組合物的組分。例如，所提出的一些防填塞組合物的組分可包含與極性基團(tuán)的相連還具有許多種抗衡離子的烷基長(zhǎng)鏈，所述極性基團(tuán)是例如羧酸根、烷基銨鹽、硼酸根、磷酸根、膦酸根、硫酸根、磺酸根等，所述抗衡離子包括一價(jià)和二價(jià)金屬陽(yáng)離子、和四烷基銨之類的有機(jī)抗衡離子等。
然而，在本領(lǐng)域中，除了用各種可能的化合物制造磨具，并進(jìn)行一系列耗時(shí)的研磨試驗(yàn)以外，還沒有別的方法可以知道其中哪些化合物是有效的防填塞劑。許多提出的化合物實(shí)際上是無效的防填塞劑。
另外，一些已知能夠有效防填塞的防填塞劑會(huì)對(duì)加工面造成無法接受的污染，例如通常給以后的涂敷步驟帶來缺陷。例如，在汽車工業(yè)的精整磨料中使用硬脂酸鋅會(huì)對(duì)底漆表面造成污染，需要另外進(jìn)行清潔步驟制備底漆層，用于隨后的油漆涂敷。
另外，一些已知有效的防填塞劑，例如硬脂酸鋅是不溶于水的。結(jié)果使用具有不溶于水的防填塞劑制備磨具時(shí)可能需要有機(jī)溶劑或另外的添加劑和/或處理步驟。
因此，需要有效、易于結(jié)合入磨具中、而且對(duì)加工面的污染最小的防填塞劑。另外還需要選擇有效的防填塞化合物的方法。
發(fā)明簡(jiǎn)述現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)某些化合物，特別是如實(shí)施例1-5所述滿足特定標(biāo)準(zhǔn)的如陰離子表面活性劑之類的化合物，可以是有效的防填塞劑。
防填塞組合物包含第一有機(jī)化合物。該化合物的水接觸角指標(biāo)(criterion)W°g小于硬脂酸鋅的水接觸角W°z。所述第一化合物滿足以下至少一個(gè)條件熔點(diǎn)Tmelt約大于40℃，動(dòng)摩擦系數(shù)F約小于0.5，防填塞指標(biāo)P約大于0.2。
另一實(shí)施方式包括第二有機(jī)化合物，該化合物的W°g與第一有機(jī)化合物的W°g不同。該組合物具有特定的水接觸角W°p，該水接觸角(至少部分地)由各種化合物獨(dú)立的W°g以及組合物中各化合物的比例決定。
磨具包含該防填塞組合物。
一種研磨基材的方法，該方法包括通過在加工面上施加磨具來研磨加工面，從而產(chǎn)生加工面磨屑，并且在所述磨具和加工面磨屑之間的界面上提供有效量的防填塞組合物。
該方法另一實(shí)施方式包括使用第二有機(jī)化合物將基材研磨至特定的水接觸角W°p。
一種選擇防填塞化合物的方法，該方法包括選擇第一有機(jī)化合物。該方法另一實(shí)施方式包括選擇第二化合物，以及確定各化合物的比例，使得包含該比例的化合物的組合物具有特定的水接觸角W°p，該水接觸角取決于(至少是部分取決于)各化合物的W°g及其比例。
本文所揭示的實(shí)施方式具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。通過提供有效的防填塞組合物，研磨制品和方法的效率和有效性獲得了提高，從而降低了成本，還提高了加工產(chǎn)品的質(zhì)量。通過提供能夠減小研磨表面的水接觸角W°g的防填塞組合物，使得能夠更加容易地生產(chǎn)結(jié)合了防填塞組合物的磨具，還減少了對(duì)加工面的污染，特別是對(duì)研磨后要使用例如油漆、清漆、粉末涂料等進(jìn)行涂敷的加工面的污染。通過提供在一定溫度范圍內(nèi)有效的防填塞組合物來研磨不同溫度下的加工面，無需改變溫度和/或使用多種產(chǎn)品來適應(yīng)不同溫度。
另外，通過將加工面研磨至特定的水接觸角W°p，可將研磨表面“良好調(diào)整(fine-tune)”成能夠與隨后的涂層相容。其結(jié)果是研磨制品、方法和由其制得的加工產(chǎn)品的通用性、質(zhì)量和有效性顯著提高。
附圖簡(jiǎn)述

圖1顯示測(cè)量水接觸角的示意圖。
圖2是防填塞指標(biāo)P與經(jīng)驗(yàn)研磨性能G的關(guān)系圖。
發(fā)明詳述所揭示的實(shí)施方式一般地涉及用來提高磨具有效性的添加劑，具體涉及結(jié)合在磨具中的防填塞組合物。下面是對(duì)本發(fā)明各實(shí)施方式的描述。
在本文中，“防填塞組合物”包括相對(duì)于兩條或更多本文所述標(biāo)準(zhǔn)的特定組合能夠稱為有效的防填塞劑的任何有機(jī)化合物或其鹽，所述標(biāo)準(zhǔn)是例如P，F(xiàn)，Tmelt，ΔT，Tsub，W°，W°g，W°z，W°p和該試劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
在本文中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過角度測(cè)量法測(cè)定水接觸角W°，W°g，W°z和W°p之類的水接觸角。當(dāng)對(duì)基材施加水時(shí)，水接觸角是基材平面與水和基材的交叉點(diǎn)處水表面切線直線之間的角度。例如，圖1顯示W(wǎng)°小于90°、等于90°和大于90°的水接觸角。該角度可由測(cè)角儀讀出。
在實(shí)施例4中進(jìn)一步詳細(xì)說明水接觸角的測(cè)定。
在本文中，基材可以是本領(lǐng)域中研磨或拋光的任何基材，例如木材、金屬、塑料、復(fù)合材料、陶瓷、礦物等；以及這些基材的涂層，包括油漆、底漆、清漆、粘合劑、粉末涂料、氧化物層、金屬鍍層、污染物等?；耐ǔ０ń饘倩摹⒛举|(zhì)基材或聚合物基材，這些基材可以是裸露的或涂有防護(hù)底漆、油漆、透明涂層等。
在本文中，W°是測(cè)得的未研磨基材的水接觸角。W°g是在有效量的防填塞化合物(例如第一有機(jī)化合物)的存在下研磨的基材所測(cè)得的水接觸角。“有效量”是指在研磨基材過程中足以具有防填塞效果的防填塞化合物或防填塞組合物的量。W°z是測(cè)得的在有效量硬脂酸鋅的存在下研磨的基片的水接觸角。當(dāng)比較兩個(gè)這樣的數(shù)值時(shí)，例如如果W°g小于W°z，則表示在有效量的各種化合物(例如所述第一化合物和硬脂酸鋅)的存在下，用相同磨料研磨的相同基材上各自測(cè)得的水接觸角。
在各實(shí)施方式中，第一化合物的W°g小于W°z，通常約小于125°，更優(yōu)選約小于110°，更優(yōu)選約小于100°，更優(yōu)選約小于70°，或約小于50°。在一特定實(shí)施方式中，第一化合物的W°g約為0°。
在各實(shí)施方式中，可能需要特定的水接觸角W°p，例如如果該角度無法通過使用單一的化合物簡(jiǎn)單地達(dá)到，或者該角度可以通過使用單一的化合物簡(jiǎn)單地達(dá)到，但是由于成本、毒性、防填塞性能等之類的其它原因不能使用這種化合物。組合物可包含兩種或更多不同W°g的化合物，這些化合物以特定的比例混合，以達(dá)到特定的水接觸角W°p°當(dāng)使用兩種化合物時(shí)，至少一種化合物，例如第一有機(jī)化合物滿足最低的防填塞指標(biāo)，例如W°g小于W°z，還滿足以下的至少一個(gè)條件熔點(diǎn)Tmelt約高于40℃，摩擦系數(shù)約小于0.6，防填塞指標(biāo)P約大于0.3。所述第二化合物可以是任何有效的防填塞化合物，例如第二化合物可以是硬脂酸鋅。在特定實(shí)施方式中，第一和第二有機(jī)化合物均滿足最低防填塞指標(biāo)，例如W°g小于W°z，還滿足以下的至少一個(gè)條件熔點(diǎn)Tmelt約高于40℃，摩擦系數(shù)約小于0.6，防填塞指標(biāo)P約大于0.3。
在一特定實(shí)施方式中，可選擇特定的W°p以符合隨后的涂布，這可減少由防填塞化合物的污染造成的缺陷。例如，當(dāng)制得的表面具有較低W°p時(shí)，水基涂層的效果比油基涂層要好。對(duì)于對(duì)W°p可能十分敏感的涂層，例如乳液基涂層，可選擇W°p使其接近涂層的最佳值。在各實(shí)施方式中，所述兩種或更多化合物可一起使用，例如用作包含在磨料中的組合物，或用作施用于磨料、加工面或同時(shí)施用在這兩者之上的組合物。在其它實(shí)施方式中，所述化合物可單獨(dú)使用，例如，至少一種化合物可包含在磨具中，施用于磨料、加工面或同時(shí)施用在這兩者之上。例如，磨料可包含至少一種化合物，第二化合物可使用例如能夠控制特定施用量的噴槍以防填塞劑溶液的形式施用在加工面上。因此可再多層涂層之間使用單一的磨料，通過所用第二化合物的量調(diào)節(jié)每次研磨操作之后的W°p值。
在本文中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過示差掃描量熱法(DSC)測(cè)定化合物的熔點(diǎn)Tmelt。實(shí)施例3將進(jìn)一步詳細(xì)描述該試驗(yàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，在本文中，術(shù)語“熔點(diǎn)”表示在DSC曲線中顯示化合物軟化的熱躍遷，即結(jié)晶化合物的熔點(diǎn)，無定形化合物的軟化點(diǎn)或流化點(diǎn)等。在各實(shí)施方式中，化合物的熔點(diǎn)約高于40℃，更優(yōu)選約高于55℃，或者約高于70℃。在特定實(shí)施方式中，熔點(diǎn)約高于90℃。
化合物的摩擦系數(shù)F可通過制備涂布的樣品，然后測(cè)量20℃時(shí)的摩擦系數(shù)而測(cè)得。在實(shí)施例2中將詳細(xì)描述測(cè)定F的試驗(yàn)。在各實(shí)施方式中，化合物的F約小于0.6，更優(yōu)選約小于0.4，或者約小于0.3。在一特定實(shí)施方式中，F(xiàn)的值約小于0.2。
所述防填塞指標(biāo)P可通過公式(1)計(jì)算P＝0.68-2.07*F+(3.3E-3*ΔT)+1.58*F2(1)在公式(1)中，變量ΔT的單位是℃，它是Tmelt-Tsub之差，其中Tmelt是化合物的熔點(diǎn)，Tsub是進(jìn)行研磨的基材的溫度?；牡臏囟萒sub可通過使用溫度計(jì)、熱電偶、或其它本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的溫度測(cè)量裝置測(cè)量加工面溫度而測(cè)得。在各實(shí)施方式中，可用來計(jì)算ΔT和P的Tsub的數(shù)值可約為20-45℃，或更優(yōu)選約20-45℃。在一特定實(shí)施方式中，Tsub約為45℃。
例如，在各實(shí)施方式中，防填塞指標(biāo)P的值約大于0.2，或約大于0.3。在一特定實(shí)施方式中，P約大于0.5。在實(shí)施例5和圖2中更詳細(xì)地描述了防填塞指標(biāo)P。
在各實(shí)施方式中，變量ΔT約大于20℃，優(yōu)選約大于30℃，更優(yōu)選約大于40℃，或者約大于50℃。在一特定實(shí)施方式中，ΔT約大于75℃。
本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，由于摩擦生熱、工件烘焙等原因，許多研磨會(huì)在高于室溫(即約高于20℃)的溫度下進(jìn)行。例如，在汽車工業(yè)中，在涂漆過程中，車體通常會(huì)通過油漆涂敷區(qū)。在油漆涂敷區(qū)通常會(huì)將車體加熱至高于室溫，可能高達(dá)約43℃。車體離開油漆涂敷區(qū)時(shí)，操作者會(huì)檢查是否存在缺陷，研磨除去所發(fā)現(xiàn)的缺陷。
本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，在選擇有效的防填塞化合物的試驗(yàn)中，在試驗(yàn)中用來計(jì)算P的特定溫度本身并不會(huì)限制所選化合物可以使用的溫度。例如，在45℃選擇的化合物可用于高于或低于45℃的溫度。
本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，某些防填塞劑，例如硬脂酸鋅可具有高P值。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可理解許多磨具的應(yīng)用會(huì)被防填塞劑污染，從而增大基材的水接觸角。例如，如果在將要涂敷水基涂層的表面上使用硬脂酸鋅，可能需要從研磨后的表面上除去殘留的硬脂酸鋅，否則研磨過的表面或涂層在表面上的粘合效果會(huì)較差。
所述化合物，例如可有效用作防填塞劑的有機(jī)化合物通常包括表面活性劑或具有類似表面活性劑性質(zhì)的分子，即具有與親水基團(tuán)連接的大疏水基團(tuán)的分子，例如陰離子表面活性劑。通常的疏水基團(tuán)包括支鏈的或直鏈的，通常為約2-18個(gè)碳原子的直鏈脂族基團(tuán)。疏水基團(tuán)還可包括脂環(huán)基、芳基、和任選的雜原子取代基。通常的親水基團(tuán)包括極性基團(tuán)或易于離子化的基團(tuán)，例如羧酸根、硫酸根、磺酸根、亞硫酸根、磷酸根、膦酸根、磷酸根、硫代硫酸根、硫代亞硫酸根、硼酸根等之類的陰離子。例如，陰離子表面活性劑包括具有與陰離子基團(tuán)相連的長(zhǎng)烷基鏈(例如在十二烷基硫酸鈉中與硫酸根陰離子基團(tuán)相連的C12烷基)的分子。
因此，例如，能夠作為有效的防填塞劑的陰離子表面活性劑包括通式為R-A-M+的化合物，其中R是疏水基團(tuán)，A-是陰離子團(tuán)，M+是抗衡離子。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，該通式可接受的變體包括具有不同或相同價(jià)態(tài)的離子的化學(xué)計(jì)量組合，例如(R-A-)2M++，R-A--(M+)2，R-A--H+M+，R-A--M++等。
R可以是C6-C18支鏈或直鏈的，通常為直鏈的脂族基團(tuán)。R可任選地被一個(gè)或多個(gè)中斷基團(tuán)(interrupting group)中斷，和/或被取代，只要根據(jù)本文所述的標(biāo)準(zhǔn)，所得的化合物仍然是有效的防填塞劑。合適的取代基可包括例如-F，-Cl，-Br，-I，-CN，-NO2，鹵代C1-C4烷基，C1-C6烷氧基，環(huán)烷基，芳基，雜芳基，雜環(huán)基等。合適的中斷基團(tuán)可包括，例如-O-，-S-，-(CO)-，-NRa(CO)-，-NRa-等，其中Ra是-H或小基團(tuán)，例如C1-C6烷基，或者是芳基或芳烷基，例如苯基、芐基等。
抗衡離子M+可與所述化合物形成鹽，該離子可以是例如金屬離子，如Mg++，Mn++，Zn++，Ca++，Cu++，Na+，Li+，K+，Cs+，Rb+等，或者是非金屬離子，例如锍、、銨、烷基銨、芳基銨、咪唑啉等。在一實(shí)施方式中，M+可以是金屬離子。在另一實(shí)施方式中，M+是堿金屬離子，例如Na+，Li+，K+，Cs+或Rb+。在一特定實(shí)施方式中，M+是Na+。
A-表示的陰離子團(tuán)可包括例如羧酸根、硫酸根、磺酸根、亞硫酸根、磺基琥珀酸根、肌氨酸根、磺基乙酸根、磷酸根、膦酸根、磷酸根、硫代硫酸根、硫代亞硫酸根、硼酸根等。A-還可包括羧酸根、硫酸根、磺酸根、磷酸根、肌氨酸根、磺基乙酸根或膦酸根。或者該陰離子團(tuán)可以是硫酸根、肌氨酸根、磺基乙酸根或甜菜堿(例如三甲基甘氨酸基(trimethylglycinyl)，例如羧酸根)。在一實(shí)施方式中，所述陰離子團(tuán)可以是硫酸根。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，這些分子的樣品通常可包括中性的分布，即質(zhì)子化的或者部分或完全酯化的形式，例如，羧酸鹽表面活性劑可包括R-CO2-M+，R-CO2H和R-CO2Rb中的一種或多種，其中Rb是小基團(tuán)，例如C1-C6烷基，芐基等。
因此，在各種實(shí)施方式中，所述化合物可包括例如化學(xué)式R-OSO3-M+，R-CONR′CH2CO2-M+，R-O(CO)CH2OSO3-M+或RCONH(CH2)3N+(CH3)2CH2COO-所表示的化合物，式中R是C6-C18直鏈烷基；R′是C1-C4直鏈烷基；M+是堿金屬離子。在其它實(shí)施方式中，所述化合物可包括月桂基硫酸鈉、癸基硫酸鈉、辛基硫酸鈉、月桂酰氨基丙基甜菜堿和月桂基磺基乙酸鈉。在一特定實(shí)施方式中，所述化合物可以是月桂基硫酸鈉。
在本文中，磨料可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的用來研磨工件的任何顆粒狀陶瓷物質(zhì)、礦物或金屬物質(zhì)。例如，磨料可包括α-氧化鋁(熔融或燒結(jié)的陶瓷)、碳化硅、熔融氧化鋁/氧化鋯、立方氮化硼、金剛石等，以及它們的組合。磨料通常固定在支撐基材(例如纖維、紙張、金屬、木材、陶瓷或聚合物背襯)；固體載體，(例如砂輪，″剛砂板″)等之上。用天然膠或合成膠或聚合物之類的粘合劑將磨料和載體基材結(jié)合，然后使該組合固化和干燥，以固定材料。防填塞組合物可在制造磨具的任何階段與這些部分結(jié)合。在一實(shí)施方式中，在制造磨具的過程中將防填塞組合物與粘合劑和磨料結(jié)合。在其它實(shí)施方式中，例如通過在制造時(shí)將防填塞組合物施加到研磨面上，將防填塞組合物施加到研磨面上，將化合物施加到加工面上，或其組合等，使防填塞組合物位于最終產(chǎn)品的研磨面和加工面磨屑之間的界面處。
所述磨具，例如非織造磨料，或涂布的磨料，例如砂紙、砂輪、圓片、帶、片、砂帶、扁平的研磨工具等之類形式的磨具，可以研磨運(yùn)動(dòng)施加于加工面，例如在壓力作用下，以直線形、圓形、橢圓形或任意運(yùn)動(dòng)等形式將磨料人工、機(jī)械或自動(dòng)地施加到加工面上。
一個(gè)特定實(shí)施方式包含有機(jī)表面活性劑。在有效量的組合物存在下使用磨料研磨的測(cè)試基材的水接觸角指標(biāo)W°g約小于20°。該表面活性劑的防填塞指標(biāo)P約大于0.3。通常，有機(jī)表面活性劑選自月桂基硫酸鈉、癸基硫酸鈉、辛基硫酸鈉、月桂酰氨基丙基甜菜堿和月桂基磺基乙酸鈉。在特定實(shí)施方式中，所述表面活性劑是月桂基硫酸鈉。
在各實(shí)施方式中，選擇第一化合物以滿足一個(gè)或多個(gè)以下條件P約大于0.4；ΔT約大于5℃；F約小于0.5；W°g小于W°z；W°g小于W°z，Tmelt約高于40℃，F(xiàn)約小于0.5；W°g約等于W°，Tmelt約高于40°C，F(xiàn)約小于0.5；ΔT約大于5℃，F(xiàn)約小于0.5，W°g約等于W°。
實(shí)施例提供以下實(shí)施例以說明該實(shí)施方式的原理，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1經(jīng)驗(yàn)研磨性能的測(cè)量在所有的試驗(yàn)中使用不含初始防填塞組合物的市售磨具，Norton A270P500砂紙(Norton Abrasives，Worcester，Massachusetts)。將試驗(yàn)的防填塞劑(列于表1；Arquad 2HT-75購(gòu)自Akzo-Nobel，Chicago，Illinois；Rhodapon LM和Rhodapex PM 603購(gòu)自Rhodia，Cranbury，New Jersey，余下的購(gòu)自StepanCompany，Northfield，Illinois)制成30重量％的水溶液，用海綿刷將其涂敷在直徑5英寸(12.7厘米)的圓片上。該圓片的背面包括具有鉤圈(hook and loop)固定材料的嚙合面。所述試驗(yàn)工件是用選自汽車工業(yè)的代表性常規(guī)底漆，例如BASFU28(BASF公司，Mount Olive，New Jersey)涂漆的鋼板。使用通過鉤圈固定材料連接著研磨圓片的手持式泡沫墊手動(dòng)研磨該工件。使用安裝在50厘米×50厘米的金屬板下的單點(diǎn)測(cè)力計(jì)(LCAE-45千克測(cè)力計(jì)，Omega Engineering，51C.，Stamford，Connecticut)控制將磨料壓向工件的向下作用力。將工件夾持在金屬板頂部進(jìn)行研磨。通過監(jiān)控測(cè)力計(jì)的輸出將向下作用力保持在11±1牛頓。將泡沫墊控制在與垂直于鋼板的軸成約60°的夾角，使得研磨圓片僅有約1/3的表面與工件接觸。因此在研磨界面上的壓力約為2.6千牛/平方米。
用磨料研磨工件的直徑約5厘米的區(qū)域。通過使磨料在此前未研磨的表面上進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行砂磨。砂磨的速率約為3沖程(stroke)/秒。沖程約為4厘米。該試驗(yàn)以5秒的增量總共進(jìn)行150秒，或進(jìn)行至切割率(cut rate)降到零，無論哪一種先發(fā)生均可。使用經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)4-0評(píng)價(jià)各增量的切割率，其中4表示非常劇烈的切割率，0表示產(chǎn)品已停止切割。這些級(jí)別評(píng)定是操作者將去除材料的量和產(chǎn)生的磨屑的目視觀察與所感覺到的橫向運(yùn)動(dòng)阻力結(jié)合起來所得到的結(jié)果。高切割率表現(xiàn)為產(chǎn)生大量磨屑以及對(duì)橫向運(yùn)動(dòng)的低阻力。試驗(yàn)中的經(jīng)驗(yàn)性性能G表示為在試驗(yàn)過程中所有切割率的數(shù)值之和。在此試驗(yàn)中可達(dá)到的最高G值可定義為4(最大切割率增量)×30(試驗(yàn)增量數(shù))＝120。在表1中，對(duì)理論性能結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到0-1的G值。在三種基材溫度Tsub，例如約21℃，32℃和43℃下進(jìn)行研磨測(cè)試。這些結(jié)果列于表1的G欄中，標(biāo)準(zhǔn)化得到在約21℃的最佳性能。參數(shù)F、ΔT和P分別在實(shí)施例2、3和5中討論。
表2涂敷了月桂基硫酸鈉(Stepanol VA-100)的砂紙的性能與涂敷了硬脂酸鋅的砂紙和未涂覆的砂紙的性能比較。各材料的總性能等于在150秒試驗(yàn)中所有評(píng)級(jí)的和。相對(duì)于表1中的產(chǎn)品最佳性能標(biāo)準(zhǔn)化得到的G值也列于表2。涂敷了月桂基硫酸鈉的砂紙的性能比涂敷了硬脂酸鋅的砂紙更好，涂敷了硬脂酸鋅的砂紙比未涂敷的砂紙更好。
實(shí)施例2摩擦系數(shù)測(cè)量通過制備涂敷的樣品并測(cè)量在約20℃的摩擦系數(shù)以測(cè)定化合物的摩擦系數(shù)F。使用8-道濕膜涂敷機(jī)(Model AP-25SS，Paul N.Gardner Company，Inc.，Pompano Beach，F(xiàn)lorida)將需要檢測(cè)的化學(xué)物質(zhì)手工涂敷在0.127毫米(微米)厚的聚酯膜(Melinex，DuPont Teiiin Films，Hopewell，Virginia)上，間隙設(shè)定為0.127毫米。如果以液體溶液形式提供防填塞劑，則直接涂敷。如果其為水溶性固體，在涂敷之前將其溶解于約10重量份的水中(如果溶液不澄清，加入更多的水并加熱溶液直至其變澄清(表明試劑已完全溶解))。然后使涂層在80℃的烘箱內(nèi)干燥4小時(shí)，除去至少一部分剩余的溶液。對(duì)于硬脂酸鋅，它在室溫下是固體，而且是不溶于水的，將該粉末分散在Stoddard溶劑(CAS#8052-41-3)中，然后依照上述步驟涂敷在膜上。將涂敷的材料置于145℃的烘箱內(nèi)30分鐘，使硬脂酸鹽熔合在膜上。在烘箱內(nèi)干燥之后，所有涂敷的樣品在試驗(yàn)之前至少在室溫下陳化40小時(shí)。
制得樣品后，通過使涂敷的材料滑過其本身來測(cè)量摩擦系數(shù)。所用的設(shè)備是Monitor/Slip & Friction 32-26型(Testing Machine，Inc.，Amityville，NewYork)。切割出一條涂敷有防填塞劑的膜，將其固定在重200克、6.35厘米的正方形滑板(sled)上。根據(jù)ASTM D 1894-01(American Society for Testing andMaterials，West Conshohocken，Pennsylvania)所述的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試法將此滑板拖曳通過另一條涂敷的膜。所述涂敷膜的取向使得它們?cè)诨ハ嗷^時(shí)兩個(gè)涂敷表面相接觸。F值列于表1。
表1顯示防填塞化合物性能的數(shù)據(jù)Tsub＝21℃
Tsub＝32℃
Tsub＝43℃
表2顯示未涂敷的磨料性能的數(shù)據(jù)(Tsub＝43℃)
等級(jí)4劇烈3良好2一般1差0無切割實(shí)施例3熔點(diǎn)DSC測(cè)量將各試驗(yàn)防填塞化合物的約5毫克的樣品加入示差掃描量熱計(jì)樣品室(model DSC 2910TA Instruments New Castle，Delaware)，升溫至觀察到熔點(diǎn)。各化合物的熔點(diǎn)Tmelt以及Tmelt-Tsub算得的ΔT列于表1。
實(shí)施例4顯示優(yōu)秀化合物的化合物水接觸角使用涂敷有各試驗(yàn)防填塞化合物的A270P500砂紙，在66千牛/平方米下，使用Norton A270P500對(duì)涂敷有DuPont U28底漆的1.3厘米寬的鋼條自動(dòng)研磨20秒，使用VCA 2500XE測(cè)角儀(AST Products，Inc，Billerica，Massachusetts)測(cè)量水接觸角。在每個(gè)研磨表面上取6個(gè)讀數(shù)。各化合物的水接觸角W°g列于表3。例如，圖1顯示了小于90°，等于90°和大于90°的水接觸角W°。
數(shù)據(jù)說明用涂敷了硬脂酸鋅的砂紙研磨后，水接觸角W°增大至例如W°z。然而，用涂敷了Stepanol WA-100和Ammoy 4002之類的某些防填塞化合物研磨之后，水接觸角，例如W°g可減少到約為0°。
表3由具有防填塞劑的磨料得到的水接觸角化合物 W°Stepanol WA-1000.0Ammonyx 4002 0.0Arquad 2HT-75 48.7AmphosolLB 60.2LathanolLAL66.2Polystep B-25 99.2Maprosyl 30108.2硬脂酸鋅 133.7基材 106.4實(shí)施例5預(yù)示防填塞性能變化的研磨模型使用經(jīng)驗(yàn)值F和ΔT作為自變量，以相關(guān)的研磨性能G作為因變量進(jìn)行回歸分析。使用該方法方程1計(jì)算得到性能P。表1顯示經(jīng)驗(yàn)G值和算得的P值。表4顯示該回歸分析的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，該結(jié)果反映了該模型能夠解決數(shù)據(jù)中約高達(dá)75％的變化。圖2是P與G的關(guān)系變化圖。
表4說明數(shù)據(jù)變化的研磨性能模型
盡管已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明各實(shí)施方式對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解可以在不背離所附權(quán)利要求書所限制的本發(fā)明范圍的基礎(chǔ)上對(duì)其形勢(shì)和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種改變。
權(quán)利要求
1.包含第一有機(jī)化合物的防填塞組合物，其中所述第一化合物的水接觸角指標(biāo)W°g小于硬脂酸鋅的水接觸角W°z；所述第一化合物滿足以下至少一個(gè)條件熔點(diǎn)Tmelt約高于40℃，動(dòng)摩擦系數(shù)F約小于0.4，防填塞指標(biāo)P約大于0.2。
2.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述第一化合物滿足以下至少一個(gè)條件W°g約小于100°，Tmelt約高于70℃，F(xiàn)約小于0.4，P約大于0.2。
3.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述第一化合物滿足以下至少一個(gè)條件W°g約小于70°，Tmelt約高于90℃，F(xiàn)約小于0.3，P約大于0.3。
4.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于所述第一化合物滿足權(quán)利要求1所述的各條件Tmelt，F(xiàn)和P；所述第一化合物由選自以下的化學(xué)式表示R-OSO3-M+，RCONH(CH2)3N+(CH3)2CH2COO-，R-CONR′CH2CO2-M+和R-O(CO)CH2OSO3-M+式中R是C6-C18直鏈烷基；R′是C1-C4直鏈烷基；M+是堿金屬離子。
5.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述第一化合物的W°g約為0°。
6如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述第一化合物選自月桂基硫酸鈉、癸基硫酸鈉、辛基硫酸鈉、月桂?；“彼徕c、月桂酰氨基丙基甜菜堿和月桂基磺基乙酸鈉。
7.如權(quán)利要求1所述的組合物，該組合物還包含第二有機(jī)化合物，該化合物的W°g與第一有機(jī)化合物的W°g不同，該組合物具有特定的水接觸角W°p，該水接觸角至少部分地由各種化合物獨(dú)立的W°g以及組合物中各化合物的比例決定。
8.如權(quán)利要求7所述的組合物，其特征在于，所述組合物選自預(yù)混組合物和具有至少兩種獨(dú)立的可混合組分的組合物。
9.一種磨具，它包括粘合劑支承基材；粘合劑；通過該粘合劑固定在所述支承基材上的磨料；包含第一有機(jī)化合物的防填塞組合物，其中所述第一化合物的水接觸角指標(biāo)W°g小于硬脂酸鋅的水接觸角W°z；所述第一化合物滿足以下至少一個(gè)條件熔點(diǎn)Tmelt約高于40℃，動(dòng)摩擦系數(shù)F約小于0.4，防填塞指標(biāo)P約大于0.2。
10.如權(quán)利要求9所述的磨具，其特征在于，所述第一化合物滿足以下至少一個(gè)條件W°g約小于100°，Tmelt約高于70℃，F(xiàn)約小于0.4，P約大于0.2。
11.如權(quán)利要求9所述的磨具，其特征在于，所述第一化合物滿足以下至少一個(gè)條件W°g約小于70°，Tmelt約高于90℃，F(xiàn)約小于0.3，P約大于0.3。
12.如權(quán)利要求9所述的磨具，其特征在于所述第一化合物滿足權(quán)利要求9所述的各條件Tmelt，F(xiàn)和P；所述第一化合物由選自以下的化學(xué)式表示選自R-OSO3-M+，RCONH(CH2)3N+(CH3)2CH2COO-，R-CONR′CH2CO2-M+和R-O(CO)CH2OSO3-M+式中R是C6-C18直鏈烷基；R′是C1-C4直鏈烷基；M+是堿金屬離子。
13.如權(quán)利要求9所述的磨具，其特征在于，所述第一化合物的W°g約為0°。
14.如權(quán)利要求9所述的磨具，其特征在于，所述第一化合物選自月桂基硫酸鈉、癸基硫酸鈉、辛基硫酸鈉、月桂酰基肌氨酸鈉、月桂酰氨基丙基甜菜堿和月桂基磺基乙酸鈉。
15.如權(quán)利要求9所述的磨具，其特征在于，所述第一化合物是月桂基硫酸鈉。
16.如權(quán)利要求9所述的磨具，它還包含第二有機(jī)化合物，該化合物的W°g與第一有機(jī)化合物的W°g不同，該組合物具有特定的水接觸角W°p，該水接觸角至少部分地由各種化合物獨(dú)立的W°g以及組合物中各化合物的比例決定。
17.一種研磨表面的方法，該方法包括通過在加工面上使用磨具來研磨加工面，從而產(chǎn)生加工面磨屑；在所述磨具和加工面磨屑之間的界面上提供有效量的防填塞組合物；其中所述磨具包括粘合劑支承基材，粘合劑，通過該粘合劑固定在所述支承基材上的磨料；所述防填塞組合物包含第一有機(jī)化合物，其中所述第一化合物的水接觸角指標(biāo)W°g小于硬脂酸鋅的水接觸角W°z；所述第一化合物滿足以下至少一個(gè)條件熔點(diǎn)Tmelt約高于40℃，動(dòng)摩擦系數(shù)F約小于0.4，防填塞指標(biāo)P約大于0.2。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一化合物滿足以下至少一個(gè)條件W°g約小于100°，Tmelt約高于70℃，F(xiàn)約小于0.4，P約大于0.2。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一化合物滿足以下至少一個(gè)條件W°g約小于70°，Tmelt約高于90℃，F(xiàn)約小于0.3，P約大于0.3。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于所述第一化合物滿足權(quán)利要求19所述的各條件Tmelt，F(xiàn)和P；所述第一化合物由選自以下的化學(xué)式表示R-OSO3-M+，RCONH(CH2)3N+(CH3)2CH2COO-，R-CONR′CH2CO2-M+或R-O(CO)CH2OSO3-M+式中R是C6-C18直鏈烷基；R′是C1-C4直鏈烷基；M+是堿金屬離子。
21.如權(quán)利要求17所述的磨具，其特征在于，所述第一化合物的W°g約為0°。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一化合物選自月桂基硫酸鈉、癸基硫酸鈉、辛基硫酸鈉、月桂酰基肌氨酸鈉、月桂酰氨基丙基甜菜堿和月桂基磺基乙酸鈉。
23.如權(quán)利要求17所述的方法，該方法還包括使用具有不同于第一化合物的W°g的第二化合物將所述表面研磨至特定的水接觸角W°p，其中所述W°p至少部分地由各種化合物獨(dú)立的W°g以及所用各化合物的比例決定。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，該方法還包括選擇W°p，使其與將要施涂到研磨加工面上的涂層相容。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述提供防填塞組合物的步驟包括向磨具或加工面上施用至少一種化合物。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述磨具包含至少一種所述化合物。
27.一種選擇防填塞化合物的方法，該方法包括選擇一種有機(jī)化合物，其中該化合物的水接觸角指標(biāo)W°g小于硬脂酸鋅的水接觸角W°z；所述化合物滿足以下至少一個(gè)條件熔點(diǎn)Tmelt約高于40℃，動(dòng)摩擦系數(shù)F約小于0.4，防填塞指標(biāo)P約大于0.2。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述第一化合物滿足以下至少一個(gè)條件W°g約小于100°，Tmelt約高于70℃，F(xiàn)約小于0.4，P約大于0.2。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述第一化合物滿足以下至少一個(gè)條件W°g約小于70°，Tmelt約高于90C，F(xiàn)約小于0.3，P約大于0.3。
30.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述第一化合物滿足各條件Tmelt，F(xiàn)和P。
31.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述第一化合物滿足選自權(quán)利要求28的W°g，Tmelt，F(xiàn)和P中的至少兩個(gè)條件。
32.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述第一化合物滿足選自權(quán)利要求29的W°g，Tmelt，F(xiàn)和P中的至少三個(gè)條件。
33.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，W°g約為0°。
34.如權(quán)利要求27所述的方法，該方法還包括選擇第二有機(jī)化合物，該第二化合物的W°g與第一有機(jī)化合物的W°g不同；確定各化合物的比例，使得包含該比例化合物的組合物具有特定的水接觸角W°p，該W°p至少部分地由各種化合物的W°g及其比例決定。
35.如權(quán)利要求29所述的方法，該方法還包括選擇與特定涂層相容的W°p。
全文摘要
防填塞組合物包含第一有機(jī)化合物。該化合物的水接觸角指標(biāo)小于硬脂酸鋅的水接觸角。所述第一化合物滿足以下至少一個(gè)條件熔點(diǎn)T
文檔編號(hào)B24D3/34GK1867427SQ200480030381
公開日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月17日
發(fā)明者G·S·斯韋, D·C·內(nèi)弗萊特, P·楊 申請(qǐng)人:圣戈本磨料股份有限公司