本發明屬于酚醛樹脂結合劑，具體涉及一種耐熱酚醛樹脂結合劑、砂輪及制備方法。

背景技術：

1、磨具是由磨粒、氣孔、結合劑三者共同組合形成。結合劑是制作磨具不可或缺的部分，其作用是將磨粒粘結成具有一定幾何形狀，并把持住磨粒使其在加工中承受磨削力而起到切削作用。磨具結合劑類型主要包括樹脂型、陶瓷型和金屬型三種，樹脂結合劑具有強度大并富有彈性，不怕沖擊，能在高速下工作，有摩擦拋光作用，自銳性好，不易堵塞，修整少，磨削效率高等特點，因而應用最為廣泛。

2、使用最多的樹脂結合劑是酚醛樹脂基結合劑，酚醛樹脂是由酚類化合物和醛類化合物在酸性或堿性催化劑作用下，經縮聚反應生成的一類高分子化合物，其生產原料易得，合成工藝簡單，生產條件便于控制。從結構方面酚醛樹脂基結合劑分為熱塑性和熱固性酚醛樹脂兩種，酚醛樹脂以熱塑性樹脂粉、熱塑性/熱固性樹脂液粉的形式作為磨具的結合劑使用，酚醛樹脂基結合劑同樣具有良好的力學性能、耐燒蝕性能、阻燃性能和電絕緣性能，如專利cn101804604b公開的高性能柔性切割樹脂結合劑砂輪及其生產工藝，其特征是其原料組成為：由單晶剛玉sa和棕剛玉a組成的磨料、酚醛樹脂粉2893b、酚醛樹脂液pf2550、半水石膏caso41/2h2o、fe2o3、fes2、baso4和丁腈橡膠。這種樹脂結合劑采用普通的熱塑性/熱固性樹脂液粉作為主體樹脂，大量的丁腈橡膠作為增韌劑，所制得磨具具有優異的韌性，然而過量的增韌劑降低了酚醛樹脂分子間作用力，造成耐熱性下降，在磨削熱作用下易發生碳化使磨粒過早脫落，加大磨損量。

3、為改善酚醛樹脂結合劑的耐熱性能，本領域研究人員進行了大量的探索，如專利cn102153718b公開的耐熱酚醛樹脂及其在超硬材料樹脂磨具中的應用，所述耐熱酚醛樹脂以甲醛和苯酚、4,4-聯苯酚為單體，在采用酸性催化劑的條件下或采用堿性催化劑的條件下反應制備得到的熱塑性酚醛樹脂粉或熱固性酚醛樹脂液，可按照傳統的制備工藝用于超硬材料樹脂磨具。其采用新型4,4-聯苯酚單體合成耐熱性酚醛樹脂應用于磨具中，顯著的降低了磨耗，但4,4-聯苯酚單體的使用會降低酚醛樹脂結合劑的流動性，使結合劑與磨粒之間的界面產生缺陷，這種缺陷雖然對其他性能沒有太大影響，但在水、熱作用下，水分子從缺陷位置入侵，造成切割性能明顯衰退，使用壽命大幅縮短。

4、綜上，有必要在不減損其他性能的基礎上開發一種兼具優異韌性、耐熱性的酚醛樹脂結合劑。

技術實現思路

1、為解決上述技術問題，本發明提供了一種耐熱酚醛樹脂結合劑、砂輪及制備方法，所述耐熱酚醛樹脂結合劑中包括以含氫環硅氧烷與不飽和縮水甘油酯通過硅氫加成制得多官能度有機硅環氧化合物，由甲醛溶液、多官能度有機硅環氧化合物、苯酚合成的液態酚醛樹脂，由甲醛溶液、鞣花酸、苯酚合成的固態酚醛樹脂，采用酚醛樹脂內摻多官能度有機硅環氧化合物、鞣花酸，酚醛樹脂外摻多官能度有機硅環氧化合物的協同方式改善結合劑的耐熱性能；此外，端羥基液體丁腈橡膠具有提高結合劑的韌性的作用，具有環氧極性基團的多官能度有機硅環氧化合物在改善結合劑耐熱性能的同時還能改善端羥基液體丁腈橡膠與其它原料間的界面結合力，提高砂輪的使用壽命。

2、為實現上述目的，本發明采取如下技術方案：

3、一種耐熱酚醛樹脂結合劑，包括如下質量份的原料：40-60份液態酚醛樹脂、40-60份固態酚醛樹脂、4-8份固化劑、10-15份端羥基液體丁腈橡膠、3-5份多官能度有機硅環氧化合物；所述液態酚醛樹脂由甲醛溶液、多官能度有機硅環氧化合物、苯酚按照質量比為1.1-1.3：0.1-0.2：1在堿催化劑作用下反應制得；所述固態酚醛樹脂由甲醛溶液、鞣花酸、苯酚按照質量比為0.6-0.9：0.1-0.3：1在酸催化劑作用下反應制得；所述多官能度有機硅環氧化合物由含氫環硅氧烷與不飽和縮水甘油酯按si-h、c＝c摩爾比為1：1.1-1.15發生硅氫加成反應制得；所述甲醛溶液濃度為30-37wt％；所述液態酚醛樹脂與固態酚醛樹脂質量和為100份。

4、所述含氫環硅氧烷選自2,4,6,8-四甲基環四硅氧烷、四乙基環四硅氧烷、2,4,6-三甲基環三硅氧烷中的一種或兩種及以上的組合；所述不飽和縮水甘油酯選自甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸縮水甘油酯中的一種或兩種及以上的組合。

5、所述多官能度有機硅環氧化合物通過包括如下步驟的方法制得：

6、將不飽和縮水甘油酯、氯鉑酸催化劑加至反應釜中，升溫，滴加含氫環硅氧烷，滴畢恒溫進行反應，反應結束后減壓蒸餾，得多官能度有機硅環氧化合物。

7、所述升溫為升至80-100℃。所述含氫環硅氧烷滴加時間為0.5-1h。所述恒溫進行反應時間為10-12h。所述氯鉑酸催化劑為自制：將氯鉑酸加入異丙醇中，攪拌均勻后在50-70℃水浴的超聲振蕩器中處理20-60min即可得到，氯鉑酸和異丙醇質量體積比為15-20g：1000ml。所述氯鉑酸催化劑的用量為不飽和縮水甘油酯、含氫環硅氧烷質量和的0.01-0.03wt％。

8、所述液態酚醛樹脂通過包括如下步驟的方法制得：

9、將苯酚、堿催化劑加入反應釜中混合均勻，第一次升溫滴加甲醛溶液，滴畢恒溫進行反應，反應結束后二次升溫加入多官能度有機硅環氧化合物混合均勻并恒溫進行反應，反應結束后真空脫水，得液態酚醛樹脂。

10、所述堿催化劑為濃度為30-40wt％的堿的水溶液，所述堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氫氧化鋰中的一種或兩種及以上的組合。所述堿催化劑為苯酚的1-1.5wt％。所述甲醛溶液在1-1.5h滴畢。所述第一次升溫為升至60-80℃，甲醛溶液滴畢后恒溫反應時間為0.5-1h。所述二次升溫為升至80-90℃，二次升溫后恒溫反應時間為1-2h。所述真空脫水為在真空度0.01-0.09mpa、40-60℃條件下脫水1-3h。

11、所述固態酚醛樹脂通過包括如下步驟的方法制得：

12、將苯酚、鞣花酸、酸催化劑加入反應釜中混合均勻，升溫并恒溫滴加甲醛溶液，滴畢恒溫進行反應，反應結束后常壓脫水、真空脫水后造粒、研磨，得固態酚醛樹脂。

13、所述酸催化劑選自草酸、對甲苯磺酸、甲酸、乙酸中的一種或兩種及以上的組合。所述酸催化劑為苯酚、鞣花酸質量和的0.5-1.5wt％。所述甲醛溶液在1-1.5h滴畢。所述升溫為升至95-105℃，恒溫反應時間為1-2h。所述常壓脫水溫度為100-150℃，脫水時間為6-10h，所述真空脫水為在真空度0.01-0.095mpa、150-180℃下脫水10-30min。所述造粒為在溫度130-150℃擠出造粒，所述造粒平均粒徑為0.5-1.5cm。所述研磨為研磨至200-325目。

14、所述端羥基液體丁腈橡膠數均分子量為2000-3000，羥基含量為0.4-0.5mmol/g。

15、所述固化劑選自六次甲基四胺、苯胺、三聚氰胺中的一種或兩種及以上的組合。

16、一種耐熱酚醛樹脂結合劑砂輪，包括如下質量份的原料：110-130份上述砂輪用酚醛樹脂結合劑、400-450份磨料、15-30份拋光粉、15-60份填料。

17、所述磨料平均粒徑為30-60目，選自天然剛玉、金鋼石、石榴石、白剛玉、碳化硅、立方氮化硼中的一種或兩種及以上的組合。

18、所述拋光粉平均粒徑為200-400目，選自氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、碳酸鈣、碳酸鎂中的一種或兩種及以上的組合。

19、所述填料平均粒徑為5-50μm，選自冰晶石、石膏粉、氫氧化鋁、銅粉、鈦白粉中的一種或兩種及以上的組合。

20、本發明還提供了上述酚醛樹脂結合劑砂輪的制備方法，包括如下步驟：

21、1)將液態酚醛樹脂、羥基液體丁腈橡膠、多官能度有機硅環氧化合物、磨料、拋光粉、填料混合均勻，加入固態酚醛樹脂、固化劑混合均勻，過篩，所得顆粒作為用于成型的成型料；

22、2)裝配好模具，底部放入基體網片，將成型料進行裝模、搗實、刮平后頂部放入基體網片、壓制成型、脫模、硬化、冷卻至室溫，即得酚醛樹脂結合劑砂輪。

23、步驟1)所述過篩為過10-35目篩。

24、步驟2)所述壓制成型溫度為150-210℃，壓力為15-45n/mm2，時間為30-90min。

25、所述硬化程序為：自室溫，60-100min升溫至80-100℃，80-100℃/1-2h；自80-100℃，60-100min升溫至100-110℃，100-110℃/1-2h；自100-110℃，60-100min升溫至130-160℃，130-160℃/1-2h；自130-160℃，60-100min升溫至180-185℃/1-3h，降溫為40-60℃時打開爐門，在室溫下出爐。

26、與現有技術相比，本發明的有益效果是：

27、本發明結合劑中包括以含氫環硅氧烷與不飽和縮水甘油酯通過硅氫加成制得多官能度有機硅環氧化合物，由甲醛溶液、多官能度有機硅環氧化合物、苯酚合成的液態酚醛樹脂，由甲醛溶液、鞣花酸、苯酚合成的固態酚醛樹脂，采用酚醛樹脂內摻多官能度有機硅環氧化合物、鞣花酸，酚醛樹脂外摻多官能度有機硅環氧化合物的協同方式改善結合劑的耐熱性能；此外，端羥基液體丁腈橡膠具有提高結合劑的韌性的作用，具有環氧極性基團的多官能度有機硅環氧化合物在改善結合劑耐熱性能的同時還能改善端羥基液體丁腈橡膠與其它原料間的界面結合力，提高砂輪的使用壽命。