[发明专利]磨料颗粒、制备磨料颗粒的方法以及磨料制品

说明书

本发明公开了一种制备磨料颗粒的方法，所述方法包括使陶瓷颗粒暴露于有机硅烷衍生的等离子体以形成等离子体改性的陶瓷颗粒，所述有机硅烷衍生的等离子体由包含有机硅烷和氧的组分形成；以及使偶联剂与所述第二等离子体处理的陶瓷颗粒接触以提供所述磨料颗粒。本发明还公开了可通过所述方法制备的磨料颗粒，以及包含所述磨料颗粒的磨料颗粒。

技术领域

本公开涉及磨料颗粒、制备磨料颗粒的方法以及磨料制品。

背景技术

偶联剂是能够与复合材料的增强体和树脂基体两者反应形成化学键的化合物。其还可以使无机填料或纤维粘结到有机树脂以在界面处形成或促成更强的键。偶联剂可以溶液或气相形式施加到增强体，添加到树脂，或两者。偶联剂充当树脂与矿物之间的界面以在两者之间形成化学桥。最常见类别的偶联剂是硅烷偶联剂(例如，有机三烷氧基硅烷)、钛酸酯、锆酸酯以及有机酸-氯化铬配位络合物。

偶联剂常用于制造磨料制品(例如，带涂层的磨料制品、树脂粘结的磨料制品以及非织造磨料制品)以将磨料矿物和填料化学地键合到聚合物粘结剂树脂。

然而，当将偶联剂与常见磨料矿物(通常为磨粒或磨料颗粒的形式)一起使用时，可存在多种不足。例如，矿物与树脂之间的粘结强度可能不足以用于使用条件，从而导致在称为剥落的现象中磨粒过早损失。此外，偶联剂可能不适合与磨粒(例如，金刚石和立方氮化硼)一起使用，所述磨粒在其表面上具有很少(如果有的话)反应基团。

仍然需要增强磨料制品中的磨粒与粘结剂树脂之间的粘结的方法和材料。

发明内容

本公开通过在磨料颗粒上提供表面涂层而改善了各种偶联剂与磨料颗粒的粘结有效性，所述表面涂层具有相对较高水平的羟基基团，所述羟基基团可用于与常见类别的偶联剂(尤其包括有机硅烷偶联剂)化学键合。

在一个方面，本公开提供了一种制备磨料颗粒的方法，所述方法包括以下步骤：

a)使第一陶瓷颗粒暴露于有机硅烷衍生的等离子体以形成等离子体改性的陶瓷颗粒，所述有机硅烷衍生的等离子体由包含有机硅烷和氧的组分形成，其中所述有机硅烷衍生的等离子体基本上不含氟；以及

b)使偶联剂与所述等离子体改性的陶瓷颗粒接触以提供所述磨料颗粒。

在一些实施例中，所述方法可通过在步骤a)之前的以下步骤：使第二陶瓷颗粒暴露于氧等离子体以形成所述第一陶瓷颗粒来进一步增强。

在另一个方面，本公开提供了磨料颗粒，每个磨料颗粒包括：

陶瓷芯，其中所述陶瓷芯不包含二氧化硅；

壳层，所述壳层至少部分地包封所述陶瓷芯，其中所述壳层包含硅、氧和氢，并且其中所述壳层包含硅醇基团；以及

通过偶联剂与所述硅醇基团的至少一部分缩合而形成的至少一个残基。

在又一个方面，本公开提供了一种磨料制品，所述磨料制品包括根据本公开的磨料颗粒。

如本文所用，术语“陶瓷”是指包含至少90重量％、优选地至少95重量％、更优选地至少99重量％、或甚至100重量％的陶瓷和/或玻璃-陶瓷材料的任何材料。

在考虑具体实施方式以及所附权利要求书之后，将进一步理解本公开的特征和优点。

附图说明

图1是包含根据本公开的磨料颗粒的示例性带涂层的磨料制品的示意性剖视图；

图2是包含根据本公开的磨料颗粒的另一个示例性带涂层的磨料制品的示意性剖视图；

图3是包含根据本公开的磨料颗粒的示例性粘结的磨料制品的示意性透视图；并且

图4为包含根据本公开的磨料颗粒的非织造磨料制品的放大示意图。