基于紫外光固化树脂的微图案表面涂附磨具研究

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随着智能手机等电子设备的更新换代,很多厂家都开始使用玻璃制品作为智能手机的背板,为了使粗糙的玻璃达到产品的工艺要求,通常使用表面具有精密微图案的超硬砂带对其研磨抛光。表面具有精密微图案的超硬砂带是涂附磨具的一种,和传统磨具的区别在于使用的磨料为超硬材料(人造金刚石或立方碳化硼)且表面具有微图案,这一特点便于砂带在磨削过程中排屑,提高了磨削效率,同时克服了超硬材料具有导电性不能以植砂的形式制备的缺陷。在制备过程中,用传统的热固化胶黏剂制备该砂带,会因为固化时间长、固化温度高等问题使固化后的表面微图案大面积垮塌,难以保留固化前的形貌。为了解决这一问题,笔者将紫外光固化技术应用于超硬砂带的制备,用紫外光固化技术可以快速固化的特点,使超硬砂带的表面微图案定型,再使用热固化加深固化程度。本论文先合成了环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯,通过改变光引发剂、活性稀释剂的种类和添加量,探究其综合性能和影响因素;将环氧丙烯酸酯和聚氨酯按不同比例共混制备光热固化胶黏剂,探究不同比例对其性能的影响和实际应用效果;先用烯丙基氯改性酚醛树脂,再将烯丙基醚化酚醛树脂和环氧树脂E-51共混制备光热固化胶黏剂,探究不同比例对其性能的影响和实际应用效果。研究结果表明:(1)通过对固化物进行力学性能测试显示,当光引发剂2、活性稀释剂A、活性稀释剂B的添加量分别为4%、8%、8%时,环氧丙烯酸酯的综合性能最佳,拉伸强度为74.9 MPa,断裂伸长率为3.2%,冲击性能为11.3 k J/m~2,硬度为72 HD;当光引发剂2、活性稀释剂A、活性稀释剂C的添加量为5%、8%、8%时,聚氨酯丙烯酸酯的综合性能最佳,伸强度为49.8 MPa,断裂伸长率为8.0%,冲击性能为20.4 k J/m~2,硬度为65HD;TG测试表明,在10%、20%的失重率下,环氧丙烯酸酯温度比聚氨酯丙烯酸酯更高;通过对比,环氧丙烯酸酯综合性能优于聚氨酯丙烯酸酯,且具有较好的热稳定性。(2)将环氧丙烯酸酯和聚氨酯按不同比例混合制备光热固化胶黏剂,红外光谱表明光固化阶段为自由基聚合,热固化阶段为聚氨酯中的异氰酸酯基和MOCA中的氨基、环氧丙烯酸酯中的羟基反应;TG和DMA测试显示当环氧丙烯酸酯和聚氨酯的比例为7:3时,具有较好的耐热性,且IPN具有较好的相容性,玻璃化转变温度为72.3℃,交联密度为6.4×10-3mol/cm~3;力学性能测试表明当环氧丙烯酸酯和聚氨酯的比例为7:3时,拉伸强度为37.0 MPa,断裂伸长率为3.5%,光固化和热固化后的硬度分别为49HD、73 HD,综合性能最佳;将比例为7:3的光热固化胶黏剂制备超硬砂带,发现表面微图案得到完整保留,并对玻璃背板进行抛光打磨后,玻璃板表面粗糙度从1.234μm降至0.035μm,磨削性能较好。(3)利用烯丙基氯对酚醛树脂进行改性后和固化剂环氧树脂E-51按不同比例共混制备光热固化胶黏剂,红外光谱图显示烯丙基氯已成功改性酚醛树脂,在光固化阶段烯丙基C=C有效参与了光固化反应,在热固化阶段酚羟基和环氧基开环聚合;TG和DMA测试显示当烯丙基醚化酚醛树脂和环氧树脂E-51的比例为4:6时,耐热性最佳,且具有较好的相容性,玻璃化转变温度为63℃,交联密度为14.8×10-3 mol/cm~3;力学测试表明当烯丙基酚醛树脂和环氧树脂E-51的比例为4:6时,综合性能最佳,拉伸强度为55.6 MPa,断裂伸长率为5.0%,冲击强度为6.2 k J/m~2,固化后的硬度分别为78HD;将比例为4:6的光热固化胶黏剂用于超硬砂带的制备,固化后的砂带表面图案基本保留了原有形貌,304不锈钢板经磨削后表面粗糙度从0.310μm降至0.092μm,实际应用效果良好。
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