超硬磨具用树脂材料的选择

超硬材料磨具用树脂的选择

郑州磨料磨具磨削研究所王振民丁春生

在树脂超硬材料砂轮制造中，粘结剂用树脂的性能对砂轮的质量起着非常重要的作用，树脂的性能影响到砂轮的使用寿命和耐用度，还是砂轮能否正常使用的一项关键因素。如何考核树脂性能的好坏，通常主要掌握两个方面，一是它的结合强度，应能够对磨粒及其辅料有良好的粘结能力，使磨粒在受到磨削冲击力时不易松动或脱落。二是它的耐热性，应能够适应砂轮在磨削时受到的瞬时高温和累积高温，不致烧毁结合剂。

对于砂轮适用的树脂材料，目前市场供应上主要有三种，即聚酰亚胺树脂、芳烷基改性酚醛树脂和酚醛树脂(2123型)，另外还有其它一些树脂种类。现简要比较其特点和用途。

l、聚酰亚胺树脂

聚酰亚胺树脂是芳环二酐与芳环二胺的聚合物，国内生产厂有多家。目前市售的多为聚双马来酰亚胺树脂。根据合成树脂时所用的原料差异和合成工艺的不同，树脂的性能会有很大差别，如软化点、固化温度与时间等。该类树脂的耐热性如

在砂轮制造行业中，该树脂是属于高温型树脂粘结剂，热分解温度高，用它制造的超硬材料砂轮，在干磨条件下，结合剂可以承受磨削高温而不易被烧蚀破坏，使用中砂轮磨料层不易出现裂纹，磨削锋利，工件也避免被烧伤。与酚醛树脂相比，干磨时也不产生较难闻的气味，生产环境较好。

聚酰亚胺树脂的拉强度也略高于酚醛树脂。因此，用它制成的砂轮，在工厂使用条件下大体统计，其使用寿命可高出10％左右。但该树脂在使用中也存在一些不足之处。如成型温度高；成型料与铝基体之间的结合力不够好；在有的产品上工艺条件不易控制。砂轮磨料层会出现裂纹。另外是价格较高。影响了其使用范围。

2、芳烷基改性酚醛树脂

芳烷基改性酚醛树脂是在树脂的分子链中引进耐热型的芳烷基，使树脂的耐热性得到提高。它的性能与英国的xylok 939P树脂相类似。据资料介绍。该树脂的马丁耐热性为>200℃。可达250℃。

用该树脂和酚醛树脂分别混入碳化硅磨料做成长条型样块，进行耐热性和抗

由表中数据看出，该树脂的耐热性与抗折强度均高于酚醛。用它制造的金刚石砂轮，在干磨条件使用下，效果良好，砂轮不裂纹，工件不烧伤，在同样条

件下使用酚醛树脂砂轮。则砂轮出现裂纹。可见它用在干磨使用场合。具有明显的技术优势。

改性酚醛有着与酚醛树脂基本相同的工艺条件，使用比较方便。需要注意的是。用该树脂混制的砂轮成型料在热压成型时，会产生较多的气体，容易引起砂轮起泡，因此在热压成型时，予热阶段应适当采取放气措施，并及时加足预定的成型压力，直至砂轮卸模。

根据资料介绍和样块测试，该树脂的耐热性能和抗拉强度不及聚酰亚胺。由于它的工艺性较好，价格比聚酰亚胺低廉。在超硬材料磨具行业中得到较广泛的应用。

3、酚醛树脂

酚醛树脂是磨料磨具行业中使用量最大的一种树脂，当前在超硬材料磨具中最常用的是2123酚醛树脂粉，它是苯酚和甲醛的缩聚物。市售的2123树脂粉中有的已经加入了固化剂(乌洛托品)。

该树脂粉的特点是耐热性较好，抗抗拉强度较高，工艺性能适中，价格较低廉。与上述两种树脂相比，本树脂的耐热性偏低。因此该种树脂砂轮不适宜在干磨砂轮使用。在干磨状态下，磨削时产生的累积高温对会使砂轮中树脂的体型分子结构受到破坏，使砂轮磨料层产生裂纹、掉块，砂轮报废，同时在磨削时由于树脂的高温裂解，会产生不好闻的气味。

该树脂有较好的抗拉强度，与磨粒有良好的粘结力，因此在湿磨状态下，仍有良好的适用性。经用户使用对比，湿磨时该类砂轮的使用寿命、耐用度、工件的表面质量等，与改性酚醛树脂难分高下。

4、其它种类的树脂：

为了提高砂轮的使用性能，业内人士也一直进行新树脂或其它改性树脂的试验工作如：缩醛改性酚醛，环氧改性酚醛，聚酰亚胺改性酚醛等，也有采用英国的xylok 939P树脂，有的已取得一定的成效，这些需要继续进行试验探索。

需要注意，同型号的树脂会因其产地不同或批号不同，而有较大的性能差异，需要在使用前进

行检验。性能差异主要表现在树脂的抗拉强度方面，而在耐热性方面则差异较小。

综上所述可以看出，制造干磨砂轮时宜采用聚酰亚胺树脂和改性酚醛树脂，在制造湿磨砂轮时，聚酰亚胺树脂有略高的使用寿命，酚醛树脂有良好的工艺性和成本优势。