羧基丁腈橡胶对酚醛树脂磨具的性能影响
周华 尹育航 陶洪亮 向刚强
（广东省奔朗新材料股份有限公司，佛山顺德 528313）
摘 要：本文研究了在酚醛树脂磨具结合剂中为增韧改性，掺入不同比例的羧基丁腈橡胶制成弹性抛光片，测试其塑料洛氏硬度、抛光陶瓷时两者的磨耗。同时用普通丁腈橡胶和羧基丁腈橡胶同样比例增韧酚醛树脂制成抛光片等对比测试两者的力学性能、磨耗和电镜图。以上进行的对比试验，结果表明：随着羧基丁腈橡胶的增加，其洛氏硬度呈线性降低，抛光陶瓷时，抛光片的磨耗呈现曲线形变化，先开始降低，但增加到20%以上，保持平稳，直到增加到50%以上，磨耗迅速增加，但增加80%以上后，又开始降低；而陶瓷的磨耗则缓慢降低。但在增韧酚醛树脂时，羧基丁腈橡胶粉比普通丁腈橡胶粉增韧效果明显。
关键词： 酚醛； 羧基丁腈橡胶； 普通丁腈橡胶； 洛氏硬度； 增韧； 磨耗； 性能
0 前言
普通酚醛树脂的脆性大,制得的材料硬度大、模量高、韧性差。笔者通过它制成的抛光片，由于脆性大，造成韧性差，弹性形变小，不能弹性而仿形磨抛，抛光效果差，同时磨损速度快，耐磨性差。由于纯酚醛树脂的酚羟基和亚甲基容易氧化,使耐热性和耐氧化性受到影响；固化后的酚醛树脂因芳核间仅由亚甲基相连而显脆性。随着科技的进步纯酚醛树脂已不能满足许多高新技术领域的要求。目前通过物理掺混改性，采用橡胶增韧酚醛是最常见的途径。在酚醛树脂中加入含羧基的丁腈橡胶，因可溶性酚醛树脂中的羟甲基和羧基丁腈橡胶中的丁二烯双键、羧基起反应,使酚醛树脂和羧基丁腈橡胶之间由化学键而紧密连接。所以既能提高酚醛树脂的力学性能，也能提高其耐热性。本文通过在酚醛树脂中掺混不同比例的羧基丁腈橡胶粉制成弹性抛光片，测试其塑料洛氏硬度、抛光陶瓷时两者的磨耗。同时用普通丁腈橡胶和羧基丁腈橡胶同样比例增韧酚醛树脂制成抛光片等对比测试两者的力学性能、磨耗和电镜图。表明：随着羧基丁腈橡胶粉的增加，其洛氏硬度呈线性降低，抛光陶瓷时抛光片的磨耗呈现曲线形变化，先开始降低，但增加到20%以上，保持平稳，直到增加到50%以上，磨耗迅速增加，但增加80%以上后，又开始降低；而陶瓷的磨耗则缓慢降低。但在增韧酚醛树脂时，羧基丁腈橡胶粉比普通丁腈橡胶粉增韧效果明显。
1实验部分
1.1原材料
金刚石 粒度600#（W20/30）；碳化硅 粒度400#（W28）；氧化锌 白色粉末； 硬脂酸 白色粉末； 硫化促进剂 TMTD 白色粉末；不溶性硫磺 黄色粉末； 抗氧剂1010 白色固体粉末； 硬脂酸锌 白色粉末；
三种主要结合剂性能如表1所示。
表1 三种主要结合剂性能 名称 粒度 颜色 厂家 酚醛树脂粉 细于180目 白色至淡黄色粉末 河南邦得化工（集团）有限公司 羧基丁腈橡胶粉 细于40目 白色粉末 南京索沃新材料科技有限公司 普通丁腈橡胶粉 细于40目 白色粉末 法国伊利欧公司 1.2仪器设备
(1)抛光片的压制使用树脂成型热压机Y33G-200T，二次固化在电热干燥箱中进行。 (2) 洛氏硬度在山东莱州华银试验仪器公司生产的塑料洛氏硬度计XHRD-150型上检测，弯曲强度、冲击强度在珠海三思试验设备公司生产的10Kg电子万能试验机上试验。 (3) 抛光试验在广东科达机电股份有限公司生产的全自动陶瓷抛光机现场进行测试。 (4))用Vollstadt-Diamant Gmbh公司生产的全自动金刚石显微影像仪对磨削面进行分析。 1.3 试样制备
1.3.1 弹性抛光片的配方
弹性抛光片配方，具体如下表2所示。
表2 弹性抛光片0~10#配方（各物料体积百分比） 物料 金 碳 抗 氧 硬 不溶羧基 树脂 硬脂酚醛 刚 化 氧 化 脂 TMTD 性 丁腈 橡胶 酸锌 树脂 配方号 石 硅 剂 锌 酸 硫磺 橡胶 掺混比 0# 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 3.75 0.2 3.75 0.2 3.75 0.2 3.75 0.2 3.75 0.2 3.75 0.2 3.75 0.2 3.75 0.2 3.75 0.2 3.75 0.2 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0 0 0 0 0.08 0.14 0.2 0.25 0.29 0.32 0.35 0.38 0.40 88.8 80.0 0 8.0 100：0 100：10 100：20 100：30 100：40 100：50 100：60 100：70 100：80 100：90 0.4 0.08 0.24 0.72 0.14 0.44 1.0 0.2 0.6 72.8 14.56 66.77 20.03 61.68 24.67 57.3 28.65 53.5 32.10 50.17 35.12 47.24 37.79 44.62 40.16 1.22 0.25 0.73 1.43 0.29 0.84 1.6 0.32 0.96 1.76 0.35 1.05 1.89 0.38 1.12 2.01 0.40 1.21 10# 6.25 3.75 0.2 1.0 2.11 0.42 1.27 0.42 42.29 42.29 100：100 说明：配方中基本的磨料金刚石和碳化硅、以及抗氧剂、脱模助剂硬脂酸锌保持不变，酚醛树脂与羧基丁腈橡胶按比例变化，而其中的氧化锌、硬脂酸、硫化促进剂 TMTD、不溶性硫磺为羧基丁腈橡胶的加工助剂，随羧基丁腈橡增加按比例增加。
备注：上表中 金刚石 密度3.52g/cm；碳化硅 密度3.2g/cm； 抗氧剂1010 密度1.15g/cm； 硬脂
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酸锌 密度1.095g/cm；氧化锌 密度5.6g/cm； 硬脂酸 密度0.9408g/cm；硫化促进剂 TMTD 密度
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1.29g/cm；不溶性硫磺 密度1.95g/cm；酚醛树脂 密度1.25g/cm； 羧基丁腈密度1.04g/cm。
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1.3.2 抛光片的制备工艺
将物料按上述配方配混过筛均匀后投入模具中热压成型，压制温度160℃，时间15分钟，脱模后制品固化工艺 120℃ 0.5 h、140℃ 0.5 h、155℃ 1 h。
2、结果与讨论
2.1抛光片的塑料洛氏硬度（HRM）
从抛光片中随机抽取各3件，每件测两点，记录如下，见表3所示。
表3 0~10#配方抛光片的塑料洛氏硬度
系列 配方号 0# 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 试验品1 110 110 110 110 98 100 89 93 83 84 80 78 69 70 63 65 58 62 55 55 51 53 塑料洛氏硬度/HRM 试验品2 试验品3 117 118 115 118 110 108 105 105 99 99 99 98 89 93 95 91 82 83 80 87 78 77 78 78 70 69 73 74 64 63 67 65 60 62 60 61 57 58 58 58 50 49 53 51
平均值 114.67 108.00 98.83 91.67 83.17 78.17 70.83 64.50 60.50 56.83 51.17
根据上表3数据，得出如下折线分析图，如图1所示。