[发明专利]一种碳纳米管纳米微囊树脂砂轮及其制备方法

说明书

本发明属于磨削加工技术领域，公开了一种在磨削加工时具有自润滑性能的树脂砂轮。所述树脂砂轮由含油的碳纳米管微囊、磨粒和酚醛树脂经固化后制得，其制备方法为：首先，将润滑剂填充到碳纳米管的空腔内得到内部负载润滑剂的纳米微囊，其中碳纳米管80～90份、润滑剂10～20份；其次，将纳米微囊、磨粒添加到酚醛树脂中混合均匀，添加时纳米微囊2～20份、磨粒65～83份、树脂结合剂15份；最后将混合物放入模具中进行冷压再放入烘箱进行固化即可得所述树脂砂轮。与普通树脂砂轮相比，所述纳米微囊树脂砂轮具有更高的力学强度，同时具有自润滑性能，所述纳米微囊树脂砂轮可被用于高速磨削各种难加工材料。

技术领域

本发明属于磨削加工技术领域，涉及一种碳纳米管纳米微囊树脂砂轮及其制备方法。具体涉及一种可用于高速磨削加工硬脆材料的的树脂微囊及其制备方法。

背景技术

在高速磨削中，砂轮高速旋转形成的气流屏障阻碍了磨削液有效进入磨削区，使接触区得不到有效的冷却润滑，工件易出现磨削烧伤等现象。为解决此问题，除了采用高压喷射法、空气挡板辅助截断气流法等手段强化磨削区供液外，也有人开发自润滑型砂轮，使砂轮在磨削过程中自主释放润滑剂，达到增强润滑的效果。如砂轮浸渗技术将液体润滑剂、固体润滑剂等渗入磨具气孔中，使其加工时在磨粒表面形成润滑膜，但液体润滑剂易堵塞磨具气孔，且在较高的磨削温度作用下润滑剂易被熔化、甩出，影响其润滑性，因此砂轮浸渗技术不能将润滑剂较好的保存在磨具中。如果将润滑剂直接作为填充剂与磨具一起固化，则润滑剂可能会在固化过程中失效。专利200610004514X[P]将含有润滑剂的微型胶囊(5～20μm)固化到电镀砂轮内部，砂轮在磨削时伴随着微囊的破损，润滑剂可直接进入磨削区起润滑作用，但微米级微囊的尺寸较大，砂轮高速旋转时微囊内的润滑剂被甩出，导致后续磨削仍得不到充分润滑。

碳纳米管(CNTs)是由多层石墨片绕旋转中心线卷曲而成的纳米管，其两端由富勒烯半球构成的“端盖”,内部具有中空内腔结构。CNTs具有极好的力学性能和导热性能，其抗拉强度可高达200GPa、导热系数可达6000W/mK。CNTs还具有较好的润滑性能，可在磨削区域发挥类似“微轴承”的润滑作用。

CNTs的空腔内径在10～50nm之间，在适当条件下，可以将其他物质引入CNTs的空腔中以形成碳纳米微囊，以改善其电磁性能、摩擦性能等。发明人提出将各种润滑油填充进CNTs的空腔内制备纳米微囊，并以纳米微囊为填料研制一种具有自润滑性能的纳米微囊磨具。一方面，磨削过程中纳米微囊也可均匀释放出润滑剂发挥润滑作用；另一方面，纳米微囊可以增强磨具的强度，使砂轮达到更高的转速，从而提高磨削效率和磨削质量，减轻磨削烧伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纳米管纳米微囊树脂砂轮，本发明提出利用润滑剂油酸(OA)填充碳纳米管(CNTs)制备CNTs@OA纳米微囊，并以其为填料制备树脂砂轮，磨削时随着纳米微囊的破裂，油酸可释放到磨削区起自润滑的作用，从而提高工件表面质量、磨削效率等。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种CNTs@OA纳米微囊，所述纳米微囊以油酸(OA)填充碳纳米管(CNTs)所得。

在本发明的一些实施例中，所述CNTs@OA纳米微囊的制备方法为：

将油酸溶解到C1-C6的烷基醇中，再投入碳纳米管CNTs，将二者充分混合抽真空、超声搅拌；超声结束后，再对混合物进行真空抽滤，同时用C1-C6的烷基醇清洗，以去除尚未被填充的油酸，最后将滤饼干燥，并经过超微球磨粉碎后制得CNTs@OA纳米微囊。

优选地，所述C1-C6的烷基醇为甲醇或乙醇；

优选地，所述碳纳米管CNTs为酸预处理碳纳米管CNTs；具体步骤为：将50g的CNTs投入1500ml的40％的浓硝酸中，将混合物装入三口烧瓶后，在80℃下加热回流8h，同时施加磁力搅拌，转速为500r/min；最后，对混合物进行真空抽滤，所得滤饼在85℃下烘干后球磨10h，得预处理CNTs。