本發(fā)明屬于拋光磨料，具體涉及一種用于磨粒流光整加工的水凝膠基流體磨料及制備方法。

背景技術(shù)：

1、磨粒流光整加工技術(shù)是一種利用粘彈性流體磨料介質(zhì)，在壓力作用下流體磨料流經(jīng)工件表面，磨粒對其進行反復切削，以提高工件表面完整性的一種精加工技術(shù)。作為磨粒流光整加工的重要工具，流體磨料的性能決定了其加工效果，一般要求其具備以下特點：不粘黏工件壁面；易攜帶磨粒，具有較高的粘彈性調(diào)節(jié)范圍；溫度適應(yīng)性好；表面改善效果好；無腐蝕性，綠色環(huán)保。

2、目前市場上應(yīng)用的流體磨料包括進口磨料與國產(chǎn)磨料兩種，進口磨料大多價格昂貴，配方保密，難以依據(jù)生產(chǎn)實際需求進行調(diào)整；國產(chǎn)磨料存在有易粘黏壁面、粘彈性難以調(diào)節(jié)、難降解、生產(chǎn)過程產(chǎn)生有毒氣體危害環(huán)境等問題，限制了國內(nèi)磨粒流光整加工技術(shù)的發(fā)展。

3、申請?zhí)?01911342332?.7的中國專利公開了一種復合流體磨料及其制備方法，選用硅油為基體、立方氮化硼為磨粒、含氫硅油、羥基硅油和有機錫中的一種或兩種以上為擴鏈劑、硅烷偶聯(lián)劑或/和鈦酸酯偶聯(lián)劑為偶烷劑、白油、液體石蠟和凡士林中的一種或兩種以上為潤滑劑，加入反應(yīng)釜中攪拌并加熱反應(yīng)，得到復合流體磨料。雖然加入擴鏈劑及偶聯(lián)劑增加了磨粒與基體間的化學結(jié)合力，但所制備以硅油為基體的磨料粘彈性調(diào)節(jié)范圍低，磨粒適用性差，難以攜帶目數(shù)較大的磨粒，實現(xiàn)高粗糙度表面的光整加工。

4、申請?zhí)?02110343614?.x的中國專利公開了一種用于難加工材料表面磨粒流光整加工的粘彈性流體軟磨料，選用甲基乙烯基硅橡膠為基體，添加烷基硅油、白油、二甲基硅油、石蠟、硬脂酸鈉及磨?；旌隙?。制備磨料粘彈性較好，流動性好，不與工件粘連，但甲基乙烯基硅橡膠制備過程需在高溫下進行，會釋放有毒氣體，對操作人員和環(huán)境有害，且磨料流動性較差，易殘留在工件內(nèi)表面，難以清洗。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種水凝膠基流體磨料，該磨料引入兩種高分子聚合物，并通過水、交聯(lián)劑、增稠劑制備了一種水凝膠基體，該水凝膠基體為雙網(wǎng)絡(luò)糾纏結(jié)構(gòu)，提高了磨粒與基體的粘合力，使磨粒在加工過程中不易脫落。制備過程在100℃以下進行，所制備磨料易降解，操作簡單，成本低廉，環(huán)境友好。

2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種用于磨粒流光整加工的水凝膠基流體磨料，包括如下質(zhì)量百分數(shù)的組份：磨粒30%~50%，基體溶液40%~60%，交聯(lián)劑0.3%~6%，增稠劑0.1%~1%，防腐劑1%~10%，潤滑油1%~5%；

4、所述基體溶液為瓜爾膠、聚乙烯醇、甘油的混合水溶液，所述瓜爾膠、聚乙烯醇和甘油的質(zhì)量比為（0.27-0.4）：（0.608-1.03）：（1.2-4.5）。

5、進一步地，所述磨粒的粒徑為40~300目，所述磨粒包括碳化硅、碳化硼和白剛玉中的一種或兩種以上。

6、進一步地，所述交聯(lián)劑為四硼酸鈉。

7、進一步地，所述增稠劑為氣相二氧化硅，所述氣相二氧化硅的粒徑為7~40nm，比表面積為50~380m2/g。

8、進一步地，所述防腐劑包括山梨酸鉀和卡松中的一種或兩種。

9、進一步地，所述潤滑油為粘度1000cs的二甲基硅油。

10、一種用于磨粒流光整加工的水凝膠基流體磨料的制備方法，包括如下步驟：

11、第一步，基體溶液的制備：將瓜爾膠粉末溶解于甘油，加入蒸餾水，制備成瓜爾膠/甘油/水溶液，將聚乙烯醇顆粒溶解在蒸餾水中制備成聚乙烯醇溶液，混合得到瓜爾膠/聚乙烯醇/甘油水溶液，攪拌并加熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，得到基體溶液；

12、第二步，流體磨料的制備：基體溶液冷卻后，加入交聯(lián)劑、增稠劑，加熱攪拌得到水凝膠基體，最后加入防腐劑、潤滑油及磨粒，得到水凝膠基流體磨料。

13、進一步地，第一步中所述聚乙烯醇溶液的質(zhì)量濃度為8-10%。

14、進一步地，第一步中所述加熱反應(yīng)的溫度為60-90℃，時間為1-2h；第二步中所述加熱的溫度為25-30℃，時間為0.5-1h。

15、本發(fā)明的有益效果如下：

16、本發(fā)明的水凝膠結(jié)構(gòu)能更好的攜帶磨粒，加工過程中磨粒不易脫落，流體磨料制備過程中綠色環(huán)保，無刺激性氣體產(chǎn)生，磨料粘彈性好，具有較高的材料去除能力，所制備流體磨料易降解，成本低廉，環(huán)境友好，可廣泛應(yīng)用于磨粒流光整加工中。

技術(shù)特征：

1.一種用于磨粒流光整加工的水凝膠基流體磨料，其特征在于：包括如下質(zhì)量百分數(shù)的組份：磨粒30%~50%，基體溶液40%~60%，交聯(lián)劑0.3%~6%，增稠劑0.1%~1%，防腐劑1%~10%，潤滑油1%~5%；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于磨粒流光整加工的水凝膠基流體磨料，其特征在于：所述磨粒的粒徑為40~300目，所述磨粒包括碳化硅、碳化硼和白剛玉中的一種或兩種以上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于磨粒流光整加工的水凝膠基流體磨料，其特征在于：所述交聯(lián)劑為四硼酸鈉。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于磨粒流光整加工的水凝膠基流體磨料，其特征在于：所述增稠劑為氣相二氧化硅，所述氣相二氧化硅的粒徑為7~40nm，比表面積為50~380m2/g。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于磨粒流光整加工的水凝膠基流體磨料，其特征在于：所述防腐劑包括山梨酸鉀和卡松中的一種或兩種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于磨粒流光整加工的水凝膠基流體磨料，其特征在于：所述潤滑油為粘度1000cs的二甲基硅油。

7.一種如權(quán)利要求1所述的用于磨粒流光整加工的水凝膠基流體磨料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于磨粒流光整加工的水凝膠基流體磨料的制備方法，其特征在于：第一步中所述聚乙烯醇溶液的質(zhì)量濃度為8-10%。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于磨粒流光整加工的水凝膠基流體磨料的制備方法，其特征在于：第一步中所述加熱反應(yīng)的溫度為60-90℃，時間為1-2h；第二步中所述加熱的溫度為25-30℃，時間為0.5-1h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明的目的在于提供一種用于磨粒流光整加工的水凝膠基流體磨料及制備方法，屬于拋光磨料技術(shù)領(lǐng)域，所述流體磨料包括如下質(zhì)量百分數(shù)的組份：磨粒30%~50%，基體溶液40%~60%，交聯(lián)劑0.3%~6%，增稠劑0.1%~1%，防腐劑1%~10%，潤滑油1%~5%，所述制備方法如下，將瓜爾膠/聚乙烯醇/甘油基體溶液在一定條件下攪拌并加熱反應(yīng)，加入交聯(lián)劑及增稠劑，通過化學交聯(lián)法生成具有兩種高分子的水凝膠，最后加入防腐劑、潤滑油和磨粒，制成具有粘彈性的水凝膠基流體磨料。制備出的磨料流動性與穩(wěn)定性較好，無污染、成本低、易降解，表面質(zhì)量改善效果好，可廣泛應(yīng)用于磨粒流光整加工技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：李文輝,劉靜怡,武榮穴,白小云,李秀紅,楊勝強
受保護的技術(shù)使用者：天津科技大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2